作品名稱:熱電太陽能除雪裝置
學校名稱:營口理工學院
參賽隊伍:傲霜斗雪
參賽學生:李曉龍 劉海洋 霍東
指導老師:于美麗
作品簡介:
1 研制背景及意義
隨著大氣環境的不斷惡化,導致極端天氣越來越多,有些溫帶也會遇到極大的積雪,積雪問題如果嚴重,會致使屋頂漏水,甚至會壓塌房頂,因此屋頂除雪問題是目前急需解決的問題。經過調查,目前市場上現有的除雪裝置前端都會有刮雪的板,較硬的板在刮雪過程中會給房屋帶來二次傷害;同樣的利用毛刷刮雪又得多次刮除,在此過程中浪費人力,而且除雪裝置易損耗,難以產生再生資源,再者采用傳統的方式鏟除的積雪形成二次堆積,部分除雪的裝置無法將雪清除干凈,達不到應有的效果;同樣利用毛刷刮雪又得多次刮除,在此過程中浪費人力。所以急需設計一款可在除雪過程中保護房屋不受損傷,雪也可去除干凈,且刮雪次數較少就可達到目的一種房屋頂除雪裝置。
2 方案確定
在設計該裝置時,首要考慮的是裝置功能的實現,即除雪性能的有效性。為了節能環保,設計太陽能板儲存熱量的方式在下雪時實現先融雪在排水的方案。
經過測試,電熱板加熱除雪并通過管道收集融化的雪水有效的避免了除雪不干凈,融化的雪水在凝結為冰的現象的發生。并且在除雪功能成功的前提下加入了第二功能實現了對資源的合理利用。
3 作品內容簡介
裝置總裝配圖
傳統的除雪裝置都以搬運的形式去除積雪,并且在不下雪的時候難以產生效益占用空間。本裝置采用與傳統搬運方式不同的方式—加熱融雪之后排水,其中加入太陽能板,在天氣晴好時進行電能的收集儲存,下雪天氣時,加熱板釋放熱量將降雪融化,融化之后的水沿著排水管路排到送到存水箱中,供其他用途使用。
由于本設備在工作過程中考慮到了雨水的沖刷和風化問題故采取了三棱柱設計三個面分別設太陽能板、加熱板、防腐蝕面。在晴天時候運用太陽能板收集電力資源儲存起來留到樓層供電,到下雨的天氣將表面轉換到防腐蝕面,用防腐蝕面抵抗雨水的沖刷,預防電路板、加熱板的老化,延長其壽命。在下雪天的時候則會轉到加熱板運用電能加熱將雨水融化并通過收集凈化系統將雪水儲存留作樓層用戶的基礎用水。(如澆花、沖院子等)
3.1加熱板
在設計之初,考慮到成本資源的消耗問題,對加熱板溫度設置確定了最終方案。溫度低除雪效果不好,溫度高了造成了資源的無故浪費。經歷了多次的計算,最終確定了加熱板的最終溫度25°此溫度可以達成我們的需求既不浪費資源還能達到良好的除雪效果。
3.2翻轉機構
翻轉機構
根據裝置功能要求,本除雪裝置采用鏈式傳動采,并附有過重保護在傳動鏈條傳動時受到過載力時自動停下主動電機。采用鏈式傳動可以解決變單程為循環連續的傳動方式可以進行重復的運動方便電機控制裝置的旋轉。
3.3電力傳輸
本裝置采用撥片式能量傳輸在旋轉過程中容易存在電線糾纏的現象,系我組采用了撥片式的傳電的方式。即在裝置的傳動軸上擁有電力接口,并在傳動軸末端設置傳電裝置在裝置內部設置兩個接口,通過不同接口的對接實現功能的轉換,一個電力的輸入用于加熱板的供能,一個電力的輸出用于太陽能板的聚能。
4 產品特點
1. 除雪裝置主要用于積雪嚴重的地區去除厚重積雪。
2. 采用電加熱板和太陽能板并列的三棱柱體布置。
3. 運用簡單的系統控制和傳感控制系統實現了自主的控制太陽能和加熱板的轉換。
4. 符合大多數的房屋結構,除雪適用范圍較為廣泛。
5. 增加除雪裝置的第二功能。運用太陽能采集電能。
6. 為了預防雨水的侵蝕設計為三角柱型。
5 創新點及前景分析
5.1 設計創新點
防止積雪二次堆積、產生可利用資源。
5.2產品優點
1)運用非傳統的除雪方式填補了屋頂除雪形式單一性的空白。
2)可在多種地區使用:無論是積雪嚴重的地區還是電力資源的地區都可以使用
3)把除雪與太陽能發電相互結合,節能環保。
4)結構簡單,功能齊全,操作方便,安全性較高,
5)將積雪變成可產生能源,預防了積雪的二次堆積。
5.3 前景分析
隨著社會的發展,已有的除雪裝置已經不能滿足各個房屋對于去除積雪的需求,熱電太陽能除雪裝置必將會取代絕大多數傳統的房屋除雪裝置,本小組的設計產品—熱電太陽能除雪裝置,結構簡單、操作方便、安全性高、可產生能源、預防了積雪的二次堆積,能在大多數降雪量大、房屋結構復雜、特別是電力資源緊缺的地區等得到充分應用,市場廣闊,有很好的應用