ما هي تفاصيل تصميم مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية؟

يرجع سبب شيوع مصابيح الشوارع الشمسية إلى أن الطاقة المستخدمة في الإضاءة تأتي من الطاقة الشمسية، لذا تتميز هذه المصابيح بعدم الحاجة إلى الكهرباء. ما هي تفاصيل تصميمها؟مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسيةفيما يلي مقدمة لهذا الجانب.

تفاصيل تصميم مصباح الشارع الشمسي:

1) تصميم الميل

لكي تحصل وحدات الخلايا الشمسية على أكبر قدر ممكن من الإشعاع الشمسي في السنة، نحتاج إلى اختيار زاوية ميل مثالية لوحدات الخلايا الشمسية.

تستند المناقشة حول الميل الأمثل لوحدات الخلايا الشمسية إلى مناطق مختلفة.

2) تصميم مقاوم للرياح

في نظام إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية، يُعد تصميم مقاومة الرياح من أهم الجوانب الهيكلية. وينقسم هذا التصميم بشكل أساسي إلى جزأين: الأول هو تصميم مقاومة الرياح لحامل وحدة البطارية، والثاني هو تصميم مقاومة الرياح لعمود الإنارة.

(1) تصميم مقاومة الرياح لقوس وحدة الخلايا الشمسية

وفقًا لبيانات المعايير الفنية لوحدة البطاريةالشركة المصنعةيبلغ ضغط الرياح الذي يمكن أن تتحمله وحدة الخلايا الشمسية 2700 باسكال. إذا تم اختيار معامل مقاومة الرياح عند 27 مترًا في الثانية (ما يعادل إعصارًا بقوة 10 درجات)، ووفقًا للديناميكا المائية غير اللزجة، فإن ضغط الرياح الذي تتحمله وحدة البطارية يبلغ 365 باسكال فقط. وبالتالي، يمكن للوحدة نفسها تحمل سرعة رياح تبلغ 27 مترًا في الثانية دون أي ضرر. لذلك، فإن العنصر الأساسي الذي يجب مراعاته في التصميم هو طريقة توصيل حامل وحدة البطارية بعمود المصباح.

في تصميم نظام إنارة الشوارع العام، يتم تصميم الوصلة بين حامل وحدة البطارية وعمود الإنارة بحيث تكون ثابتة ومتصلة بواسطة مسمار العمود.

(2) تصميم مقاومة الرياح لـعمود إنارة الشارع

فيما يلي معايير مصابيح الشوارع:

ميل لوحة البطارية A = 15 درجة، ارتفاع عمود الإنارة = 6 أمتار

صمم وحدد عرض اللحام في أسفل عمود الإنارة δ = 3.75 مم، القطر الخارجي لقاعدة عمود الإنارة = 132 مم

سطح اللحام هو السطح المتضرر لعمود المصباح. المسافة من نقطة الحساب P لعزم المقاومة W على سطح العطل لعمود المصباح إلى خط تأثير حمل لوحة البطارية F على عمود المصباح هي

PQ = [6000+（150+6）/tan16o] × Sin16o = 1545mm=1.845m. وبالتالي، فإن عزم تأثير حمل الرياح على سطح انهيار عمود الإنارة M=F × 1.845.

وفقًا لأقصى سرعة رياح مسموح بها في التصميم تبلغ 27 مترًا في الثانية، فإن الحمل الأساسي للوحة إنارة الشوارع الشمسية ذات الرأسين بقدرة 30 واط هو 480 نيوتن. مع الأخذ في الاعتبار عامل الأمان البالغ 1.3، فإن F = 1.3 × 480 = 624 نيوتن.

لذلك، M = F × 1.545 = 949 × 1.545 = 1466 نيوتن.متر.

وفقًا للاشتقاق الرياضي، فإن عزم المقاومة لسطح الفشل الحلقي W = π × (3r² δ + 3r δ² + δ³)

في الصيغة أعلاه، r هو القطر الداخلي للحلقة، و δ هو عرض الحلقة.

لحظة مقاومة سطح الفشل W=π × (3r2 δ+ 3r δ 2+ δ 3)

=π × (3 × 842 × 4 + 3 × 84 × 42 + 43) = 88768 مم³

=88.768 × 10⁻⁶ م³

الإجهاد الناتج عن عزم تأثير حمل الرياح على سطح الانهيار = M/W

= 1466/(88.768 × 10⁻⁶) = 16.5 × 10⁶ باسكال = 16.5 ميجا باسكال << 215 ميجا باسكال

حيث أن 215 ميجا باسكال هي قوة الانحناء لصلب Q235.

يجب أن يلتزم صب الأساس بمواصفات البناء الخاصة بإضاءة الطرق. تجنب التهاون في الجودة أو تقليل المواد لإنشاء أساس صغير جدًا، وإلا سيصبح مركز ثقل عمود الإنارة غير مستقر، مما قد يؤدي إلى سقوطه ووقوع حوادث.

إذا صُممت زاوية ميل دعامة الألواح الشمسية كبيرة جدًا، فإنها ستزيد من مقاومتها للرياح. لذا، ينبغي تصميم زاوية مناسبة لا تؤثر على مقاومة الرياح أو على كفاءة تحويل الطاقة الشمسية.

لذلك، طالما أن قطر وسمك عمود الإنارة واللحام يفي بمتطلبات التصميم، وأن بناء الأساس مناسب، وأن ميل الوحدة الشمسية معقول، فإن مقاومة عمود الإنارة للرياح ليست مشكلة.