De reden waarom straatlantaarns op zonne-energie zo populair zijn, is dat de energie voor de verlichting afkomstig is van zonne-energie. Zonnelampen hebben dus het voordeel dat ze geen elektriciteitskosten hebben. Wat zijn de ontwerpdetails van...?Straatlantaarns op zonne-energieHet volgende is een inleiding op dit aspect.
Ontwerpdetails van een straatlantaarn op zonne-energie:
1) Hellingshoekontwerp
Om ervoor te zorgen dat zonnecelmodules jaarlijks zoveel mogelijk zonnestraling opvangen, moeten we een optimale hellingshoek voor de zonnecelmodules kiezen.
De discussie over de optimale hellingshoek van zonnecelmodules is gebaseerd op verschillende regio's.
2) Windbestendig ontwerp
Bij een zonne-straatverlichtingssysteem is de windbestendigheid een van de belangrijkste aspecten van de constructie. Het windbestendige ontwerp bestaat hoofdzakelijk uit twee onderdelen: de windbestendigheid van de batterijmodulebeugel en de windbestendigheid van de lantaarnpaal.
(1) Windbestendigheidsontwerp van de beugel voor de zonnecelmodule
Volgens de technische parametergegevens van de batterijmodulefabrikantDe maximale tegendruk die de zonnecelmodule kan weerstaan is 2700 Pa. Als de windweerstandscoëfficiënt wordt gekozen op 27 m/s (gelijk aan een tyfoon van magnitude 10), dan is de winddruk die de batterijmodule te verduren krijgt volgens de niet-viskeuze hydrodynamica slechts 365 Pa. De module zelf kan dus een windsnelheid van 27 m/s volledig weerstaan zonder schade op te lopen. De belangrijkste overweging bij het ontwerp is daarom de verbinding tussen de batterijmodulebeugel en de lantaarnpaal.
Bij het ontwerp van een algemeen straatverlichtingssysteem is de verbinding tussen de batterijmodulebeugel en de lantaarnpaal zo ontworpen dat deze vastgezet en met bouten bevestigd wordt.
(2) Windbestendigheidsontwerp vanstraatlantaarnpaal
De parameters van straatverlichting zijn als volgt:
Hellingshoek van het accupaneel A=15°, hoogte van de lampenmast=6m
Ontwerp en selecteer de lasbreedte aan de onderkant van de lantaarnpaal δ = 3,75 mm, buitendiameter onderkant lantaarnpaal = 132 mm
Het lasoppervlak is het beschadigde oppervlak van de lampmast. De afstand van het berekeningspunt P van het weerstandsmoment W op het beschadigde oppervlak van de lampmast tot de werklijn van de werkbelasting F van het batterijpaneel op de lampmast is
PQ = [6000+(150+6)/tan16o] × Sin16o = 1545mm=1.845m. Daarom is het moment van de windbelasting op het bezwijkvlak van de lantaarnpaal M=F × 1.845.
Volgens de maximaal toelaatbare windsnelheid van 27 m/s bedraagt de basisbelasting van een 30W dubbelzijdig zonnepaneel voor straatverlichting 480 N. Rekening houdend met een veiligheidsfactor van 1,3, is F = 1,3 × 480 = 624 N.
Daarom is M = F × 1,545 = 949 × 1,545 = 1466 N·m.
Volgens de wiskundige afleiding is het weerstandsmoment van het toroïdale faaloppervlak W=π × （3r2 δ+ 3r δ 2+ δ 3）。
In de bovenstaande formule is r de binnendiameter van de ring en δ de breedte van de ring.
Weerstandsmoment van bezwijkoppervlak W=π × （3r2 δ+ 3r δ 2+ δ 3）
=π × （3 × achthonderdtweeënveertig × 4+3 × vierentachtig × 42+43）= 88768mm3
= 88,768 × 10⁻⁶ m³
Spanning veroorzaakt door het werkingsmoment van de windbelasting op het bezwijkvlak = M/W
= 1466/(88,768 × 10⁻⁶) = 16,5 × 10⁶ Pa = 16,5 MPa << 215 MPa
Waarbij 215 MPa de buigsterkte van Q235-staal is.
Het storten van de fundering moet voldoen aan de bouwvoorschriften voor straatverlichting. Bespaar nooit op materialen om een te dunne fundering te maken, anders raakt het zwaartepunt van de straatlantaarn instabiel, waardoor deze gemakkelijk kan omvallen en gevaarlijke situaties kan veroorzaken.
Als de hellingshoek van de zonne-energie-installatie te groot is, verhoogt dit de windweerstand. Er moet een redelijke hoek worden gekozen die de windweerstand en de omzettingsgraad van zonlicht niet negatief beïnvloedt.
Zolang de diameter en dikte van de lantaarnpaal en de lasnaden dus voldoen aan de ontwerpvereisten, de fundering correct is geconstrueerd en de hellingshoek van de zonnepanelen redelijk is, vormt de windbestendigheid van de lantaarnpaal geen probleem.
Geplaatst op: 3 februari 2023
