光伏儲能百葉窗的創(chuàng)新設計

蔡飛飛　何慶　徐洋　聞鴻運　奚鋼

摘 要：本裝置創(chuàng)造性地在家用百葉窗的葉片上粘貼太陽能電池板，調節(jié)葉片角度，在太陽光照射下通過光伏裝置將太陽能轉換為電能，為手機等家用小電器提供電能，或者用逆變器將其轉換成交流電并入家庭用電網。本裝置設計結構緊湊，美觀實用，節(jié)能環(huán)保。

關鍵詞：百葉窗；光能轉換；儲能

中圖分類號：TK513 文獻標識碼：A 文章編號：2095-7394（2017）02-0021-03

在煤炭類能源不斷減少與環(huán)境保護日益重要的今天，清潔能源有著巨大的市場與潛力。太陽能作為人類最容易獲取也是最便捷的清潔能源，成為清潔能源的首選。儲能百葉窗通過光伏裝置與傳統(tǒng)百葉窗的有機結合，可以將光伏轉變來的電能向家用小型電器供電或儲存起來，如再輔以跟綜裝置可達到根據(jù)太陽光照射角度的變換來改變百葉窗葉片的角度，從而可實現(xiàn)利用太陽能最大化的目標。[1-2]

1 百葉窗的新功能

目前，市場上的百葉窗多數(shù)運用在家庭或辦公室等場合，一般用于室內、室外的遮陽、通風等。百葉窗一般的用途主要是美觀以及保護室內隱私，現(xiàn)代百葉窗還可以利用相關材料做到保溫效果以達到冬暖夏涼的目的，同時，也可以對紫外線做到有效的阻隔。將百葉窗作為利用太陽能進行電能儲藏與再利用的載體，這是新時代賦予家用百葉窗新的功能。[3]利用手動調節(jié)裝置來調節(jié)百葉窗葉片角度，適用于不會使用智能設備的老人或行動不便的人們，方便給手機等儲能設備充電。

2 結構設計

本創(chuàng)新設計的光伏儲能百葉窗，主要由窗體前后蓋板1、太陽能組件葉片2、充電器及充電電池板3、蓄電池4、銷子5、控制葉片的旋轉裝置及旋轉紐6、用于傳遞旋轉旋鈕動力的傳動條7等機械傳動裝置，以及充放電控制器等器件組成。

本裝置采用的太陽能葉片可以利用光伏發(fā)電原理來進行發(fā)電，其工作原理如圖2所示。在太陽光照射下，太陽能電池組件將太陽的光能直接轉換為直流電能，該直流電能可直接供給直流負載使用；也可以用蓄電池等儲能裝置將電能儲存起來，按照需要隨時釋放，以供用戶使用；或者用逆變器將其轉換成交流電并入家庭用電網，向社會供電。

2.1 儲能器

對于家用太陽能光伏供電系統(tǒng)，要求它能夠隨時向用戶的電氣提供穩(wěn)定的電能，但是，由于太陽光照的間歇性和隨機性，發(fā)電、供電任務全靠太陽能電池則難以滿足，對此可通過儲能裝置來對太陽能葉片發(fā)出來的電能進行儲存及控制，同時，家用太陽能光伏供電系統(tǒng)中也必須有一個控制器來控制儲能電壓的狀況，進行監(jiān)測，并對其充放電過程進行控制，實現(xiàn)發(fā)電、供電間的平衡。

根據(jù)設計計算，選擇6-CA-12型號蓄電池存儲電能，其額定電壓為12V，額定容量為20A·h。

2.2 太陽能葉片角度調節(jié)機構

為了充分利用太陽能，需要調節(jié)百葉窗葉片的角度，以便更好的吸收太陽能，從而能夠獲得最大的太陽能。在圖2所示的實際操作中，上下移動旋鈕，帶動操縱桿運動，操縱桿與各齒條直接通過銷連接起來，傳遞動力，從而帶動太陽能葉片的旋轉。

本裝置調節(jié)太陽能葉片的角度裝置為機械裝置，需要人為地去調節(jié)。對此也可以利用傳感器技術配合單片機，使得調節(jié)機構能夠自動根據(jù)當天的日照情況進行角度調節(jié)。其次，當蓄電池電能蓄滿時，由單片機的程序做出相應的提示，斷掉電路中連接到家庭電網中用電器的電路，接通此段電路，從而能夠最大化地利用產生的能源。

2.3 設計創(chuàng)新

本光伏發(fā)電系統(tǒng)安置于窗戶玻璃后面。沒有太陽光照時，該百葉窗使用與普通百葉窗一樣；有日照時，可通過調節(jié)旋鈕將太陽能葉片調到當?shù)氐淖罴褍A斜角度，從而實現(xiàn)對太陽能的收集、儲存與再利用，此時并不影響百葉窗的普通使用功能。即本設計的創(chuàng)新性表現(xiàn)在以下四個方面。

（1）將光伏發(fā)電系統(tǒng)內置在家庭或辦公室窗戶里，拓寬了太陽能利用的領域。

（2）本裝置的調節(jié)機構能調節(jié)太陽能百葉窗葉片角度。

（3）能夠滿足LED燈等節(jié)能設備的用電負荷。

（4）既可以采光以及裝飾房屋，又可以節(jié)約能源。

3 結語

本光伏儲能百葉窗是以光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理為技術依托，將百葉窗和太陽能發(fā)電巧妙的結合起來，經過創(chuàng)新設計而成；實現(xiàn)了對太陽能的收集、貯存和再利用，拓寬了太陽能利用的領域，為家用百葉窗的使用增加了新的功能，裝置結構緊湊，設計新穎，適用于家庭及辦公室等使用，應用前景廣闊。

本裝置可以有效利用太陽能這一直接的人類清潔能源，減少火力發(fā)電所需的化石能源，改善環(huán)境，節(jié)能環(huán)保。

參考文獻：

[1] 張凱莉， 鄧艷美， 高策. 光伏發(fā)電智能百葉窗系統(tǒng)[J]. 科技資訊，2014 （21）： 4-5.

[2] 回雙雙， 吳亞敏， 王曉， 等. 太陽能電池板的優(yōu)化安裝[J]. 實驗室研究與探索， 2012 （5）： 28-30.

[3] 李春來，楊立濱，張節(jié)潭， 等. 一種光伏電站逆變器綜合評估方法[J].太陽能，2016（8）：37-41.

Innovative Design of Photovoltaic Energy Storage Shutter

CAI Fei-fei， HE Qing， XU Yang， WEN Hong-yun， XI Gang

（School of Mechanical Engineering， Jiangsu University of Technology， Changzhou， 213001，China）

Abstract： These solar panels are creatively pasted on the shutter blade of household， to adjust blade angle in the sunlight through the photovoltaic device to convert solar energy to electricity. The electricity is provided for mobile phone and other small household electrical appliances， or it is converted to AC into the home network by the inverter. The device is compact in structure design， beautiful and practical， energy saving and environmental protection.

Key words： shutter； light energy conversion； energy storage

責任編輯 祁秀春