1、本科毕业论文（20届）太阳能遮阳雨棚设计所在学院专业班级工业设计学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I摘要随着社会经济的不断发展，各种材料被不断利用。PC阳光板作为一种新型的高强度、隔热、透光建筑材料，作为采光顶棚或装饰材料广泛用于商业大楼、体育馆、候车厅、候机楼、建筑幕墙等场所。而太阳能照明工具也随着太阳能利用的不断深入也逐渐普及开来。本文通过对阳光板和太阳能照明灯具的现状的研究和分析，将遮阳雨棚与太阳能LED灯结合起来，设计了这个太阳能遮阳雨棚，既能起到很好的遮阳挡雨功能，又能将白天的太阳能有效的利用起来，到了晚上进行释放，方便人们晚上出入家门的问题，为人们提供更好的家居环境。同时面对现在
2、日益严重的能源危机问题，对使用太阳能的优势进行了分析。关键词遮阳雨棚；太阳能；LED灯；家居环境IIABSTRACTWITHTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFSOCIALECONOMY,AVARIETYOFMATERIALSARECONSTANTLYUSEDPCSUNLIGHTBOARDASANEWTYPEOFHIGHSTRENGTH,HEATINSULATION,LIGHTBUILDINGMATERIALS,LIGHTINGANDCEILINGORASADECORATIVEMATERIALWIDELYUSEDINCOMMERCIALBUILDINGS,GYM,WAITING
3、ROOM,TERMINAL,BUILDINGWALLSANDOTHERPLACESTHESOLARLIGHTINGTOOLSWITHTHEDEEPENINGOFSOLARENERGYAREALSOBECOMINGMORECOMMONOFFBASEDONTHESUNANDSOLARPANELLIGHTINGOFTHESTATUSOFRESEARCHANDANALYSIS,SOLARLEDLIGHTSHADECANOPYCOMBINEDWITHTHEDESIGNOFTHISSOLARSHADECANOPY,SHADERAINBOTHPLAYAVERYGOODFUNCTION,BUTALSOTOEF
4、FECTIVEUSEOFSOLARENERGYDURINGTHEDAYUPTOTHERELEASEOFTHEEVENING,EASYFORPEOPLETOACCESSTHEIRHOMESATNIGHTTHEPROBLEMOFPROVIDINGPEOPLEWITHBETTERHOMEENVIRONMENTNOWBOTHFACETHEINCREASINGLYSERIOUSENERGYCRISIS,THEADVANTAGESOFTHEUSEOFSOLARENERGYWEREANALYZEDKEYWORDSSHADECANOPYSOLARLEDLIGHTSHOMEENVIRONMENTIII目录太阳能
5、遮阳雨棚设计错误未定义书签。目录III1绪论111太阳能遮阳雨棚设计的背景与意义112太阳能遮阳雨棚设计的研究的基本内容与拟解决的主要问题113研究的方法与技术路线22前期的市场调查321遮阳雨棚的目前状况3211PC阳光板的现状3212太阳能照明的现状调查522分析63设计概念831太阳能遮阳雨棚的设计概念8311遮阳雨棚方面的设计概念8312太阳能灯方面的设计概念94设计方案1041太阳能遮阳雨棚的设计方案1042设计方案的不足1242最终方案125效果图和数据图1551效果图1552数据图16致谢错误未定义书签。附录2011绪论11太阳能遮阳雨棚设计的背景与意义近年来，随着建筑空间观念的
6、日益深化以及科学手段的不断提高，“回归自然”、“沐浴自然之温馨”已是现代建筑环境学发展的主流。室内外的视线越来越模糊，出现了许多亦内亦外、相互渗透的不定空间，如天井、四季厅、动植物园、体育、文化娱乐场所等。由于各种透明材料（如阳光板）的光透性，白天阳光可以透过材料形成慢射光，使室内达到和室外几乎一样的自然效果，因此此结构能创造出与自然环境相媲美的空间形式。而当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。中国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。而就目前来说，太阳能照明是太阳
7、能利用的一大块，太阳能LED灯则是此种利用的最好选择。因此，总合这些的太阳能遮阳雨棚的设计，不仅能有效的加强对于太阳能的运用，减少能源的消耗，而且透明材料的使用也能美化建筑环境，使得家居生活空间更加舒适，更加贴近自然。12太阳能遮阳雨棚设计的研究的基本内容与拟解决的主要问题鉴于目前对太能的利用越来越广泛，而人们对居家环境的美观需求也越来越高，虽然现在太阳能LED灯已经有运用在庭院中的，但单独与遮阳雨棚结合的却未涉及。本文将以“太阳能遮阳雨棚涉及”为题，阅读大量的相关文献，分析遮阳雨棚的结构及其造型，与太阳能LED灯的结合运用，以及自身的限制和不足。针对其局限性，研究国内外学者对此问题的处理方式
8、。主要解决的问题为遮阳雨棚安装和拆卸的方便性，结构的稳固性，以及和太阳能照明灯的结合有效性。遮阳雨棚造型美观性也是必须考虑的一个因素，包括与建筑的匹配性。太阳能灯具方面，需与遮阳雨棚可以方便的分离，以方便对灯具的维护和更换，而灯具的照2明时间也是一个需要考虑的问题，以及在阴雨天气中的采光效果。13研究的方法与技术路线完成本设计任务是，将按一下步骤进行（1）研究现有的关于本课题的资料，了解本课题的发展的基本情况，以及本课题的发展的趋势。（2）通过查阅相关文献，了解当前学者对于本课题的研究方法。（3）通过对本课题所涉及的相关内容进行深入的了解，理解遮阳雨棚和太阳能照明的应用。（4）了解这种设计的相
9、关应用条件和局限性。（5）对建筑进行考察，观察遮阳雨棚与建筑的匹配性，搜集必要资料。（6）采用计算机对此进行设计，通过计算机得到的数据，对此进行分析评价。（7）结合各种数据和资料，最后得出结果。32前期的市场调查21遮阳雨棚的目前状况目前市场上的遮阳雨棚产品层出不穷，已经比较成熟，但多为布制品，而且体积庞大，安装需要占用大量的空间。就目前的遮阳雨棚而言，附加功能很少，一般就只有遮阳功能，鲜少有人考虑到将其他功能与遮阳雨棚相结合，产生新的效益。211PC阳光板的现状PC阳光板于于20世界80年代诞生于欧洲，是聚碳酸酯（PC0透明板的商业名称。PC阳光板于上世纪90年代后期引进我国，从1999年的
10、六家迅速发展到今天约16家生产企业。人无完人，金无足赤，PC阳光板在其迅速发展中叶暴露了其缺点和不足，如PC阳光板的价格比较高，限制了它的广泛使用。因此PC合金阳光板将是今后研究的课题之一。据最新消息，日PLASTIC工业开发废PET瓶制透明板。一种时废PET瓶与PE长原料合金化的屋内用，另一种是与PC合金化屋外用透明板。二者再生PE7的含量在25以上，保持和原来PC板相同的透明性。做为环保型产品。抢先进行塑料板回收再利用实业。另据产业信息快递，日本CE塑料公司开发成功新型透明树脂，是一种聚酯/聚碳酸酯的合金。这种新型材料的成功开发使名誉前难于同时达到耐候、耐化学品、优异力学性能和光学透明性成
11、为可能。改树脂将成为阳光板行业输送新鲜血液。针对阳光板的客户要求和潜在的用户市场，攀钢钢铁研究院“纳米二氧化钛应用技术开发”项目组提出了耐候和增韧两个改性思路，前后进行了数论条件和优化实验，并与2004年8月11月在晨光化工研究院的成果哦转化基地和上海杰峰隆公司的生产车间进行了工业扩大实验，以考察方案的可行性、结果的重现性以及设备的适应性。经检测，此产品在拉伸强度、产品颜色及光泽超过了原产品。抗冲击了和耐候性有显著提升。4PC长效防雾滴阳光板将是未来各种阳光板生产厂家争夺市场的优先战略。PC板作为温室覆盖材料以其保温性好、耐冲击、寿命长抢占了温室市场的主导地位。美国SPS公司的PC波浪板，美国
12、的安普公司、台湾三易公司、以色列、荷兰、日本的连栋塑料温室已经引进我国，他们都不同程度地产用了PC板。透光不透明的PC阳光板将受消费者青睐。目前PC阳关办当受到太阳照射时，发出刺眼的光亮，有的表满出现五光十色的彩条，影响人们的视觉，这也是现代都市环境污染。隐藏消光型、磨砂型透光不透明板将受消费者推崇。自带固架的PC阳光板是未来的发展趋势。目前PC安装一般都是用合金或不锈钢故将来连接，因PC板的缺口应力开裂比较敏感，一般要求在PC板边不打孔，而靠胶带，金属压板等压紧。这样一方面板材承受风载、雪载能力收到限制，另一方面给安装施工带来一定的难度。另外用于受密封胶带胶质影响，因此不用胶条和密封胶适用于
13、各种工程要求，自带口扣槽、即用即产的阳光板将是开发的方向之一。自1989年开端，随着国内建筑的逐步升级。一批重点建设工程项目深圳国际贸易大厦、杭州香格里拉饭店、北京四川饭店、北京世界公园和北京西客站等率先采取了阳光板，为这一资料在国内的推广积聚了可贵的设计、施工和日常保护的经验。为有机玻璃的30倍；阳光板外表经过防紫外线工艺处理，阳光板具有透光性强、抗冲击、隔热、耐候、防结露、阻燃、隔声和良好的加工性能等。阳光板的抗冲击性为普通玻璃的100倍。具备抗老化性能，成功地解决了其它工程塑料所不能解决的老化问题；阳光板难燃B1级；阳光板的隔声比玻璃进步,国际上是高速公路音屏障的首选资料。目前我国现代温
14、室建设重要用玻璃、双层薄膜等作为温室建设的覆盖资料。采取这些资料建造的现代温室主要存在问题是温室的能耗高。碰到冰雹、大雪等自然灾祸时，抵抗自然灾难的才能差，温室自身将受到严重的损坏，温室中种植的作物同时受到很大丧失，薄膜用过后还将造成白色污染。70年代在欧洲问世的双层及多层阳光板，作为第四代温室笼罩材料的阳光板。已被普遍地应用在农业温室建设上。其重要特征是质轻，其重量是雷同厚度的玻璃的十五分之一；超强抗冲击强度是玻璃的16倍；节能比玻璃笼罩温室节能40以上；耐久阳光板应用10年后透光率减少不超过10；耐冷及耐热40120之间，阳光板不产生变形；透明，5无色阳光板的透光率在7582之间；可冷弯性
15、常温下阳光板的最小曲折半径为板厚的175倍。从基本上改良了温室的状态。阳光板的应用刚刚开端，国现代农业温室建设中。重要在北京及北方的一些城市。温室建造方面，有全体使用阳光板建造的温室，有山墙使用阳光板建造的温室，也有山墙和侧墙应用阳光板建造的温室。温室功效方面，有以生产为主的生产型温室，有以花卉交易中心为主的贸易型温室，以及以科研为主的温室。这些温室局部或全体使用阳光板做为笼罩资料，使温室的生态环境进一步得到改良。每年5000万平方米的阳光板市场中有20用于农业温室；北美洲，欧洲。每年6000万平方米阳光板市场中有70用于农业温室。中国是农业大国，而且人口众多，土地资源有限，发展示代农业，进行
16、工厂化高效农业温室的建设是农业发展的基本前途，而阳光板作为第四代农业温室建设的覆盖材料将有着十分广泛的用武之地。米字型阳光板广泛用于幕墙。212太阳能照明的现状调查在能源紧张的今天煤荒、电燃油涨价、天然气紧缺，开发、推广可再生能源已成为热门话题，新型替代能源、可再生能源牵前所未有的收到消费者的关注。由于太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛和充足性等优点。太阳能被认为是21世纪最重要的能源。阳光有多种利用方法，利用硅光电池发电是最方便的利用方式之一，目前硅光电池发电是最主要的应用领域是解决供电困难地区的照明问题。家用太阳能广电照明系统将太阳能直接转换成电能，提供给
17、照明使灯具。系统一般由太阳能电池板、蓄电池、控制器、DCAC转变器和照明灯具等组成。太阳能光伏极速是利用电池组件将太阳光直接转变为电能的技术。目前太阳能应用技术已取得较大突破，并且已较成熟地应用于建筑楼道照明、城市亮化照明、太阳能热水供应及采暖等系统。尤其是太阳能光伏技术的发展，给太阳能在照明中的应用带来了更加广阔的前景。在未来50100年,传统燃料能源将基本上全面告竭,太阳能发电正在以出乎人们预料的人速度发展,据专家预测,到2040年,全球的太阳能发电量将占6世界总发电量的26,2050年后将成为世界能源的支柱。道路照明灯是使用时间最长而且耗电最大的灯,采用太阳能LED路灯将大大减轻电力能源
18、紧缺。随着LED技术和太阳能发电技术不断提高以及成本不断下降,真正意义上的绿色照明,太阳能LED路灯必将成为道路照明的主角。太阳能照明灯是以白天太阳光作为能源，利用太阳能电池给蓄电池充电，把太阳能转换化学能储存在蓄电池中，晚间使用时以蓄电池作为电源给节能灯提供能量，把蓄电池中的化学能转变成光能,使照明灯工作。一套基本的太阳能照明系统包括太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池和光源,既可直接产生低压直流电,也可通过逆变器转换成220伏交流电,然后供给照明负载。与传统路灯相比,太阳能照明的优点明显。太阳能亮化照明技术具有一次性投资、无长期运行费用、安装方便、免维护、使用寿命长等特点，不会对原有植被、环
19、境造成破坏，同时也降低了各项费用，节约能源，可谓“一举多得”。但太阳能照明还存在一定局限性。如造价高、功率小,电池板对城市景观影响较大等。100W节能灯需要电池板面积2M之多,已很难满足防风和城市景观的要求。现在市场上小功率的太阳能庭院灯、草坪灯非常有特色,很有竞争力,特别配套LED灯泡的草坪灯很别致,电池板面积也小,对景观无负面影响，有很好的市场前景。随着太阳能光电技术的日趋成熟和商业化发展，太阳能光电技术的推广应用得到了长足的的进展。目前，各国的光伏计划雄心勃勃，世界各地已建成多座兆瓦缓光伏电站，如最大的是美国加州的光伏电站，装机容量为65MW，现正在希腊克里特岛建造的一座阳光电站，装机容
20、量为50MW。除此之外，一些国家推出的屋顶计划将更引人注目，显示了光伏发电的广阔应用前景和强大的生命力。22分析太阳能的优缺点优点（1）普遍太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。（2）无害开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。73巨大每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。4长久根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。缺点1
21、分散性到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。2不稳定性由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了
22、难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。3效率低和成本高目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。综上所述，鉴于太阳能在人民生活中的大面积运用，太阳能遮阳雨棚的设计，不仅是顺应潮流和社会科技发展的趋势，而且也是更为人性化的设计一步。促进了太阳
23、能照明在家居领域的应用，也使遮阳雨棚的实用性得到了进一步的提升，为了社会发展的进步做出贡献。83设计概念31太阳能遮阳雨棚的设计概念基于阳光板和太阳能照明的太阳能遮阳雨棚的设计，是沈法老师提出来的一个新概念，把现在已经渐渐开始普及的太阳能照明系统与传统的遮阳雨棚相结合，在遮阳的同时能顾及照明系统，在晚上时能进行照明，节省了电能的消耗，减少了污染，其与遮阳雨棚的结合也美化了住户空间，让人更感到舒适。根据以上文献对基太阳能遮阳雨棚设计的研究，通过总结可以得出这个产品设计过程如图所示图31分析图目前太阳能照明和遮阳雨棚的设计都已经趋于成熟，而此设计是结合两种已趋近于成熟的产品进行的组合设计，但要顾及
24、的问题也相应增加，不仅要估计到遮阳雨棚的实用性，美观性，安装和维护的简便性，还要估计到太阳能灯的照明效果，时间，气候影响等等。但是设计的好不但节约电能而且使住房条件更加舒适。311遮阳雨棚方面的设计概念既然要设计太阳能遮阳雨棚，首先就要处理好遮阳雨棚方面的问题。目前的遮阳雨棚多为布制品而且体积庞大，显然不适合添加太阳能照明。因为，必须将遮阳雨棚缩小化，便携化，并且要更改其结构，使其更加紧凑坚固，并使得与太阳灯的结合更好完美，使人用的更加舒心。雨篷支架是由支架和板组装而成，支架采用工程塑料，添加UV抗紫外线吸遮阳雨棚造型结构设计太阳能照明系统LED灯组合设计太阳能遮阳雨棚设计9收剂、抗氧化剂、改
25、性剂等。使用大型成型设备一次性压铸成型，结构紧密，流线型设计。大规模生产，确保产品质量的稳定性和卓越性，顶固支架经久耐用，抗腐蚀，抗老化性能优于钢材。312太阳能灯方面的设计概念白天太阳光照射到太阳能组件上，使太阳能电池组件产生一定幅度的直流电压，把光能转换为电能，再传送给智能控制器，经过智能控制器的过充保护，将太阳能组件传来的电能输送给蓄电池进行储存；到了夜晚太阳能组件因接收不到光能，其输出的直流电压降到接近为零时，智能控制器自动开启控制装置，向LED提供电能，促使LED发光源发出足够的亮度用于照明；到天亮时，太阳能组件又接收到光能产生电压时，智能控制器又自动转换到充电模式工作太阳能系统由太
26、阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、太阳能灯具控制器、蓄电池（包括蓄电池保温箱）和灯杆等几部分构成。太阳能电池组件一般选用单晶硅或者多晶硅太阳能电池组件；LED灯头一般选用大功率LED光源；控制器一般放置在灯杆内，具有光控、时控制、过充过放保护及反接保护，更高级的控制器更具备四季调整亮灯时间功能、半功率功能、智能充放电功能等；蓄电池一般放置于地下或则会有专门的蓄电池保温箱，可采用阀控式铅酸蓄电池、胶体蓄电池、铁铝蓄电池或者锂电池等。太阳能灯具全自动工作，不需要挖沟布线，但灯杆需要装置在预埋件（混凝土底座）上。太阳能照明方面，现在的太阳能灯一般选用高效、节能的光源，应用在太阳能灯上的光源（
27、灯泡）主要有高效直流节能灯、超高亮半导体LED灯、无极电磁感应灯LVD、低压钠灯（LPS）和高压钠灯（HPS）等。目前灯多选用LED和12V直流节能灯作光源；最新的LED寿命长，可以达100000小时以上，工作电压低，非常适合应用在太阳能草坪灯上。而庭园灯一般采用12V直流节能灯，直流节能灯电压为直流，无需逆变，方便安全。而这里，因为我们需要小型且高效的太阳能照明，故选择LED灯，而且LED灯造型美观，让人赏心悦目。104设计方案41太阳能遮阳雨棚的设计方案结合以上的市场调查和各种分析，我设计了以下几个方案方案一图41方案一方案二图42方案二这两种方案都是参考现有的遮阳雨棚支架，并加上太阳能L
28、ED灯进行的设计。添加了柔和的弧度，看起来更加舒服。但是这两种方案我做的时候没有考虑11到实际的效果，只是按照自己的想法做了一个整体的模型，实际上完全没有用处。而且灯的放置位置考虑的也不够周全。方案三图43方案三方案四图44方案四这两种方案是考虑到选用铝合金骨架而进行的设计，线条硬朗，更适合欧美地区。缺点也上2个方案，开始做的时候都没联系到实际。1242设计方案的不足这几个设计方案，看似入眼，但我当时没有考虑到实际加工问题和成本问题，以及骨架，雨棚材料的结合问题，太阳能LED灯的结合问题，因此这些方案都是不成立的。此次设计，暴露了我设计与实际结合的问题。设计都是基于加工工艺来的，没考虑到实际问
29、题，再好看的设计也只能是概念设计。42最终方案图45最终方案考虑了以上几个问题，我设计了这个方案图45。三个骨架采用同一个模具，节省了开模的费用。中间采用插槽设计，使得组装更方便。图46插槽主体这是中间的插槽点主体，下面两个大型的孔可以用螺丝将其加固在墙面上。13图47组装图如（图47），这样就能轻易装备。只要将三个雨棚的骨架插入插槽，然后用螺丝固定即可。上面的那个盖字不仅能增加稳定性，也能增加美观度。图48支架臂如（图48），这就是支架臂，我在下部设计了4个螺丝孔，2个左边向，2个右边向，这样只要一个模具，就可以安装在两边。而不需要再另外开模具。上部分的凹槽用来骨架PC阳光板。14图49灯座
30、连接口如图（49）,顶端的四个螺丝孔用来固定太阳能LED灯。图410LED灯图这个就是太阳能LED灯。背面的闪亮处为太阳能板，白天吸收光能,晚上放出光明。上面的四个孔为螺丝孔，可以固定在支架臂的前端。155效果图和数据图51效果图图51右视图这是侧面效果图。图52俯视图顶部效果图16图53正面效果图图54背面效果图52数据图图55骨架臂17图56骨架臂与中间插槽的结合点图5758骨架臂的两截面数据18图59插槽上部数据19参考文献1刘道春大众用电J太阳能光伏发电技术及其前景（节能减排），2009（3）19202鞠振河中国发明与专利J太阳能楼道照技明术，2009（2）84853邓辉公用工程设计J
31、太阳能技术在民用建筑中的应用，2009（7）62634肖艳灯与照明J太阳能照明探讨，2009（4）475曹建军、李迎星钢铁钒钛J纳米TIO2改性PC阳光板研究取得新进展，2004（4）636王存旭、迟新利、王刚白光LED在太阳能照明中的应用D沈阳沈阳工程学院，自动控制工程系，20087郑文华，武秀露职业圈J聚碳酸酯（PC）阳光板的发展，2007（8）1701718刘桂涛，白敬中孝感学院学报J太阳能LED路灯在道路照明中的的应用，20099（6）74769REBECCALEEHILL,KEVINMCURTIN,SOLARPOWEREDLIGHTEMITTINGDIODEDISTRIBUTIONINDEVELOPINGCOUNTRIESANASSESSMENTOFPOTENTIALDISTRIBUTIONSITESINRURALCAMBODIAUSINGNETWORKANALYSESJ,SOCIOECONOMICPLANNINGSCIENCES452011485710BYOUNGCHOOPARK,MINAKIM,YOUNGINLEE,IMPROVEDPHOTOVOLTAICEFFECTOFPOLYMERSOLARCELLSONPLANARIZED2DPHOTONICCRYSTALSJ，2010820附录21
