城市中高楼层不可避免的会出现背阳面的建筑空间。长期在这样的空间内办公生活，人们的身心健康会受到极大的损害。因此，急需研制一种新型智能光导温控系统，实现背阳面建筑环境以及地下空间环境的智能化、自动化改善，保证室内人员始终处于最舒适的环境中。

一、研究对象和方法

 运用文献资料法、实验法、专家访谈法，数据分析法等方法对本文进行了研究对追光导光储能系统进行研究

二、结果与分析

（一）智能追光导光储能系统的功能需求分析

系统主要包括光导追踪模块、传输模块、光伏储能模块以及智能温控模块。综合考虑各模块的功能，进行系统需求功能分析如下:1.能够检测太阳光照的强弱，自动追踪太阳，并使菲涅尔透镜始终与太阳处于最佳照射角。2.能够实现太阳光的聚集，并且能将聚集的太阳光稳定传输至室内，要求系统能有聚光和传输的特性。3.能够将阳光中有害的光线分离出来，过滤有害光，使光照达到相对柔和健康的状态，要求系统能有区分光谱的能力。

（二）智能追光导光储能系统的总体设计思路

根据系统的功能需求，将系统分为光导追踪传输装置、光伏追踪储能装置以及智能温控装置三部分：1.光导追踪传输装置包括太阳光追踪装置、太阳光导入装置、有害阳光频谱的分离装置、放射装置。2.光伏追踪储能装置包括太阳能电池组件、蓄电池、控制器和逆变器，可通过将太阳能转换为电能, 用于光伏发电系统中的蓄电。3.智能温控装置主要包括温度传感器、单片机控制器、温控器。工作电源来自光伏追踪储能装置。

（三）智能追光导光储能系统的具体技术路线

1.光导追踪传输装置 

1.太阳光追踪装置：该装置通过四个光敏电阻模块获得四个光照强度信息，并将数据输入到单片机, 单片机通过计算后, 获得输出信号并对舵机发送指令，控制舵机转动,从而使双轴云台实时跟踪太阳, 使安装在云台上的菲涅尔透镜或采光装置对准太阳, 聚焦阳光。太阳光导入装置：光线经过菲涅尔透镜之后能汇聚到一点上。采用菲涅尔透镜, 因为它具有优良的光学特性, 聚光效果好, 能提高单位面积上的光通量。2.有害阳光频谱分离装置：通过光纤入口精确定位使透镜对不同波长的光焦距不同的原理, 将自然界中具有放射性的射线进行分离, 同时保留一定的红外辐增热和1/2160的紫外线。经过过滤的光线和光纤入口处需要高精度对焦, 以滤除紫外线和红外线。3.散射装置：散射装置采用LED透镜,通过调整LED透镜和光导纤维出口之间的距离，可以将收集到的太阳光均匀地散射到室内空间。

2. 光伏追踪储能装置

由于地球白夜交替和阴雨特殊变化, 如果系统进入夜间或阴天照明, 它必须有一个储能装置来存储电能，即通过太阳能电池板将太阳能转换为电能,利用太阳能充电控制器将电能储存到光伏发电储能系统中的蓄电池组里。1.太阳能电池组件：太阳能电池组件是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。它由多个光伏电池单元通过串并联的方式组合起来, 是所有太阳能电源的主要组成部分，它转化的电能储存于蓄电池组中用来给整个系统供能。2.太阳能充电控制器：太阳能充电控制器的作用就是控制太阳能电池组件产生的电能储存到蓄电池里,它对于蓄电池的工作以及寿命有着重要的作用。3.蓄电池组：将光伏电池组件转化的电能以化学能的形式储存起来，在需要电能的时候，通过化学能释放电能。能够适应家用环境的频繁充放电情况，具有良好的循环用电性能，拥有较长的循环寿命，维护简单，对高温不敏感，低温条件下能够正常充放电，能量的利用率高。4.逆变器：逆变器是将蓄电池提供的直流电转化为家用交流电的装置。日常生活中的设备大部分采用的是220V、50HZ的交流电，而光伏发电技术产生的电流为直流电, 因此该系统中加入了逆变器。逆变器具备一定的带载能力、保护能力以及绝缘能力。对待不同的工作环境, 逆变器还有一定的适应能力,从而保证太阳能光伏电源供电的稳定性。

3.智能温控装置

1.智能温度控制器：选用stc-1000数显微电脑温度控制器。该装置工作电源来自光伏追踪储能系统，stc-1000数显微电脑温度控制器可以检测室内温度，经过与用户预设的温度范围比对后输出控制参数，驱动U12PTC加热装置或12706半导体制冷装置来将温度控制在预设的合理范围之内。2.蓄电池组：该装置即为4.2.3所述的蓄电池组。3.PTC陶瓷加热片：选用U12PTC陶瓷加热片。工作电源来自光伏追踪储能系统，智能温度控制器检测室内温度并与用户预设的温度作对比，如果室内温度低于用户预设温度时，智能温度控制器驱动U12PTC陶瓷加热装置。从而将温度控制在用户预设的合理范围之内。4.半导体制冷装置：选用半导体制冷装置。工作电源同样来自于光伏追踪储能装置。智能温度控制器检测室内温度并与用户预设的温度作对比，如果室内温高于用户预设温度时，智能温度控制器驱动半导体制冷装置。从而将温度控制在用户预设的合理范围之内。

4.补光灯和远程控制装置

当系统处于夜间或阴雨天气、光照强度无法满足正常的使用需求时，用户可以自行打开补光灯补光。远程控制装置及装置效率计算：采用YS-WK4A远程控制继电器模块，用户可以使用移动终端远程控制以上装置的启停。采用远程控制的方式，可以进一步节省能源，减少能源的过度使用，提高设备的人机关系。假设一年内晴天数为300天，每天有效光照时间为8小时。平均每平方米每年接受太阳能量为1700kwh，平均每天接受能量WP为4.7kwh。每平方米光伏板平均发电功率为120w。每平方米光伏板平均每天发电量WF为1.4kwh。一个单位的光导装置有效导光面积S1是 2.26平方米；一个单位的光伏追踪储能装置发电面积S2为4平方米。  

5.模拟实验分析

为了验证智能家居追光导光储能系统的合理性和可行性，我在农村老家选取了背阳面建筑空间作为实验对象。在此空间顶部安装光导追踪传输装置、光伏追踪储能装置以及智能温控装置等执行机构，采集6个光照度和温度变化值，并利用MATLAB绘制成数据曲线，

背阳面建筑空间在系统工作之前光照度为79Lux，温度为3摄氏度，而室内最佳光照度为300到500Lux，这里取400Lux为标准，当系统检测到光照度不足时，光伏追踪储能系统工作，为光导系统提供工作电压，光导系统开始工作，使光照度迅速上升最后稳定在400Lux范围左右波动。同理，室内最佳温度为25摄氏度，当系统检测到温度不足时，光伏追踪储能系统工作，为温控系统提供工作电压，温控器开始工作，使温度迅速上升最后稳定在25摄氏度。由此表明: 基于太阳追踪技术的智能光导储能温控系统可以在短时间内调控背阳面建筑空间的温度以及光照度指标，保证室内总是处于最佳环境参数下。

三、结语

  本研究设计了基于太阳追踪技术的智能光导储能温控系统，简要概述了系统的方案原理，结合系统功能需求，完成了智能光导温控系统的总体设计思路，并做出了相应实物模型。

文章来源：  《产品可靠性报告》  https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html