市政工程质量控制论文太阳能挡风玻璃遮阳帘的发电与降温效果

　　摘要：针对一种新型太阳能挡风玻璃遮阳帘，进行了对太阳能挡风玻璃遮阳帘发电及其发电效果的试验研究。将太阳能挡风玻璃遮阳帘安置于汽车上后，记录和分析了8：00～l7：00这段时间内电池板的光照强度、发电电流、电压和发电功率的变化，同时记录下不同车外温度条件下安装有太阳能挡风玻璃遮阳帘的车与没有安装太阳能挡风玻璃遮阳帘的车的车内温度的变化，实验结果表明，安装太阳能挡风玻璃遮阳帘的车内温度低于未安装太阳能挡风玻璃遮阳帘的车内温度。汽车安装太阳能挡风玻璃遮阳帘后，太阳能电池板所发电可为汽车停放时汽车运行的电子设备提供足够电能，同时可以为蓄电池补充电能，使汽车蓄电池达到充盈状态，延长蓄电池寿命。

　　关键词：市政工程质量控制论文,太阳能,遮阳,温度,充电

　　引言

　　在光照比较强烈的时候，由于太阳光的照射会使露天停放的汽车车内温度升高，最高可达70摄氏度，车内温度过高，这不仅加速了车内装置的老化，使汽车可靠性降低，而且由于阳光的长期照射使车内温度升高，降低了驾驶的舒适性，驾驶者需要提前启动空调才能将驾驶室温度降至适宜，相应的发动机功率消耗增加，经济性也相应降低，尤其是在炎热的夏季，空调需运行较长时间来克服车内的闷热。另一方面，车用蓄电池也需要及时充电以维持其正常的使用，适时适当地给车用蓄电池充电，不仅可以避免电池电量不足带来的不便，更是能延长电池的使用寿命，特别是对长时间停放的汽车，对电池电量及时的补给更是尤为重要。

　　针对较强的光照给汽车的使用带来的不便，笔者设计的一种新型太阳能挡风玻璃遮阳帘可以充分利用光照，一则避免较强光照带来的车内高温，二则可以利用太阳能为蓄电池充电，以延长其使用寿命。笔者设计了太阳能挡风玻璃遮阳帘使车内降温和为蓄电池充电的实验，以探求太阳能挡风玻璃遮阳帘对汽车车内温度降低程度以及太阳能挡风玻璃遮阳帘为蓄电池补充的电量值，以便为这种新型太阳能挡风玻璃遮阳帘的控制系统提供数据依据。

　　1 太阳能挡风玻璃遮阳帘的总体结构

　　试验所用太阳能挡风玻璃遮阳帘主要有机架2、前驱直流减速电机18、后驱直流减速电机17、前挡太阳能电池板组件21、后挡太阳能电池板组件14等组成。支撑太阳能电池板的机架2安装在汽车车顶内装饰板15与车顶板7夹层之间;为前推支架20和后推支架10在前后移动时导向及支持作用的左右两个前导轨5和后导轨11安装在机架2的内侧;实现太阳能电池板展开与收折的组件由前螺纹杆4、后螺纹杆9、后推支架10、后挡太阳能电池组件14、后驱直流减速电机17、前驱直流减速电机18、前推支架20、前挡太阳能电池板组件21构成。

　　2 试验材料及方法

　　2.1 仪器和设备

　　试验采用2辆东风奇瑞之子2.0，该车前后挡风玻璃可集能总面积为1.3m2，为模仿实际停车，试验时两辆车停放位置及方位不变，分别设置为实验组和对照组。测光照采用希玛的AR813A型照度计;测电压电流采用瓯新的D85-3050型数字式直流电压电流表;测温度采用标智GM320红外测温仪。

　　2.2 试验方法

　　太阳能汽车挡风玻璃遮阳帘的性能试验在重庆北碚(纬度29.80，经度106.40)西南大学第五运动场进行，试验时间8：00～17：00，当天白天多云，气温在19℃～31℃。将安装有太阳能挡风玻璃遮阳帘的汽车的太阳能汽车挡风玻璃遮阳帘展开，并将汽车停放于采光条件合适的位置，作为实验组;另一辆未安装有太阳能挡风玻璃遮阳帘的汽车也停放在采光条件合适的位置且与前一辆停放的角度相同，作为对照组。将照度计的光传感器分别放于两车车头相同的位置，每5分钟记录一次光照强度;将车用蓄电池提前放电到50%左右，以便进行充电试验，车载蓄电池外接直流电压电流表，每5分钟记录一次电流和电压值。

　　3 试验结果与分析

　　3.1 光照强度与太阳能电池板发电电流的数据分析

　　图2显示了太阳能挡风玻璃遮阳帘的太阳能电池板上光照强度以及发电电流的变化。由图2可知，光照强度从早上开始逐渐增大，在12：10达到最高值，最高光照强度为95300Lux，随后光照强度又逐渐降低。期间光照强度突然下降，这是由于云将太阳遮住。从图2可以看出电流变化趋势与光照强度变化趋势大致相同，与光照强度近似成正比关系，该电流为前后两块太阳能电池板所发电流之和，起初电流随着光照强度的增加而逐渐增大，在12：10左右达到电流峰值7.47A，之后电流就一直处于下降的趋势。

　　3.2 太阳能电池板发电电压的数据分析

　　图3显示太阳能挡风玻璃遮阳帘的太阳能电池板发电电压的变化，太阳能电池板发电电压为前后两块太阳能电池板并联之和，由图3可知，电压波动较小，变化基本趋于平稳，峰值电压为14.47V，总体上电压在13V～14.5V之间波动，变化不大。太阳能电池板电压均高于车用蓄电池电压12V，可以持续为车用蓄电池充电。

　　3.3 太阳能电池板发电功率的计算与数据分析

　　图4显示太阳能挡风玻璃遮阳帘的太阳能电池板发电功率的变化。由excel可得功率随时间变化趋势线公式为y=-0.0348x2+3.5568x+18.096，计算所得函数解析式在9小时内的定积分，通过matlab计算分析可得太阳能电池板在8：00～17：00试验期间内所发出总电量为0.71kWh，故太阳能挡风玻璃遮阳帘可以为蓄电池补充0.71kWh的电量。

　　由图4可知，开始太阳能电池板发电功率波动较大，整体处于上升的趋势，在12：20左右达到峰值，峰值为106.0541W，达到峰值之后，功率一直处于下降趋势。由图5中的伏安特性曲线与功率曲线的趋势线可知，功率变化趋势与电流变化趋势大体相同，由功率与电压电流乘积成正比的关系可知，电压电流的变化将引起功率的变化，由于测定的电压变化不大，几乎处于恒定值，故功率的变化主要受电流变化的影响，与电流变化近似成正比关系。　　3.4 汽车内外温度变化的数据分析

　　在8：00～17：00的试验期间内，每隔一个小时测量车内外温度，再次测量时应打开车门使车内温度与车外温度差异不大时，关闭车门，一个小时以后再次进行测量。取汽车室外温度24℃～30℃的测量数据做分析，最终的车内温度为所测同一温度下的平均值。由图6可以看出安装有太阳能挡风玻璃遮阳帘的汽车车内温度与未安装有太阳能挡风玻璃遮阳帘的汽车车内温度变化趋势相同，但安装有太阳能挡风玻璃遮阳帘的汽车车内温度一直低于未安装有太阳能挡风玻璃遮阳帘的汽车车内温度，随着室外温度的升高，差异越明显，当车外温度为24℃时，安装了太阳能挡风玻璃遮阳帘的汽车和没安装的汽车车内温度相差了5.2℃;当车外温度为30℃时，温度相差了17.8℃，说明外界温度不同太阳能挡风玻璃遮阳帘的降温效果不同，温度较高，降温效果较为明显。

　　图7为车外温度为28℃时，无太阳能挡风玻璃遮阳帘的车内温度变化图，由图7可知，前35分钟内车内温度一直呈上升趋势，在35分钟就达到了最大值67℃后就恒定这个温度，不再变化，车外与车内温差达到39℃，此时车内的温度已远远超出人能适应的温度。

　　4 结束语

　　(1)通过试验分析可知，该装置上的太阳能电池板在9小时内能提供0.71kWh的电量，尤其是在光照强度较强的夏季，该电量不仅可以保证车内电子设备的用电需求，而且还能为车用蓄电池提供相应的电量，以延长其使用寿命。

　　(2)安装有太阳能挡风玻璃遮阳帘的汽车的车内温度比未安装太阳能挡风玻璃遮阳帘的车内温度低5.2℃～17.8℃，故此太阳能挡风玻璃遮阳帘能很好的降低车内温度，且车外温度越高，太阳能挡风玻璃遮阳帘的降温效果越明显。

　　参考文献

　　[1]闫秋娟，蒋猛.自动跟踪对重庆地区太阳能发电效率影响的研究[J].安徽农业科学，2013，11：4975-4976.

　　[2]王润清.夏季气温与车内温度对比实验[J].科技风，2012，12：208.

　　[3]宋会平，孙荣霞，张锁良，等.太阳能电池板充放电测试仪的设计与实现[J].电子测量技术，2012，1：22-24.

　　[4]唐爽，丁勇，董孟能，等.重庆地区太阳能光伏发电潜力分析[J].重庆建筑，2014，9：8-11.

　　作者简介：任姣(1994-)，女，四川绵阳人，本科学历，重庆市西南大学工程技术学院，车辆工程。