CN102505811A

CN102505811A - 太阳能光伏屋顶系统

Info

Publication number: CN102505811A
Application number: CN2011103199174A
Authority: CN
Inventors: 薛黎明; 刘伯昂
Original assignee: Rayspower New Energy Co Ltd
Current assignee: Beijing lvbei blockchain Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: CN102505811B

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏屋顶系统，包括发电装置，该发电装置包括支架、若干个电池板组件和反光镜组件，各个电池板组件和反光镜组件依次交替排列安装在支架上，相邻的电池板组件和反光镜组件之间设置有夹角，各个电池板组件和反光镜组件安装组合后整体形成为波浪结构。本发明将光伏与光热技术结合起来，具有太阳能绿色高效发电、降低电池板组件温度、节水环保、光污染低、隔热节电性能好等优点。

Description

太阳能光伏屋顶系统

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其是一种具有太阳能光伏功能和集雨功能的屋顶系统。

背景技术

随着科学技术的不断进步和人们对建立资源节约型社会重要认识的不断深入，实施 “节能优先、结构优化、环境友好”可持续能源发展战略，节约资源已经提升到了基本国策的高度，能源为改善人类生活和经济发展所必须，与此同时，能源也可能造成空气污染、全球变暖等健康问题和环境问题。光电建筑节能推动太阳能光伏事业及建筑节能事业的飞速发展，而绿色环保能源与节能两大重点更加突出。科学合理的整合设计，使建筑中的环保、隔热、节能、节水、绿色有机结合于一体，打造光电建筑行业综合智能标准建筑也成为当前的主要目标。房屋顶层有相当广阔的利用空间，利用屋顶安装光伏组件，将太阳光能直接转化为电能，为用电设备供或向电网输送电能，适宜当前节能降耗的社会发展需要，是一件利国利民的事情。

现有技术中已经提出了屋顶安装光伏组件的技术，例如专利申请号为200710052996.0的中国专利文献中公开了一种太阳能光伏屋顶系统，该屋顶系统将光伏组件直接铺设在屋顶表面，实现光伏发电的效果，虽然有效利用了太阳能，但是由于光伏组件与屋顶表面平行铺设，光伏组件反射的太阳光将对周围居住人群造成极大的光污染，同时屋顶的隔热效果也不够好。

因此，如何有效利用太阳能的同时减少光污染，改进光伏屋顶的结构并降低电池板组件温度，使其具有光伏、低光污染、隔热、集雨等多功能的用途，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、功能齐全的太阳能光伏屋顶系统。

为实现上述目的，本发明太阳能光伏屋顶系统，包括发电装置，该发电装置包括支架、若干个电池板组件和反光镜组件，各个电池板组件和反光镜组件依次交替排列安装在支架上，相邻的电池板组件和反光镜组件之间设置有夹角，各个电池板组件和反光镜组件安装组合后整体形成为波浪结构。

进一步，相邻的相对设置的一对所述电池板组件和反光镜组件组成一个工作单元，其电池板的工作面和反光镜的反光面相互对应设置。

进一步，所述屋顶系统还包括雨水收集装置，该雨水收集装置包括设置在建筑物顶部的汇流箱、设置在地面处的集雨尊、及连接汇流箱和集雨尊的雨水管。

进一步，所述支架设置在所述汇流箱上方，所述工作单元中的一对所述电池板组件和反光镜组件的接合处设置有允许雨水流入汇流箱的缝隙。

进一步，所述电池板组件和反光镜组件之间的夹角为15-180度，反光镜组件将太阳光反射到电池板组件，以增加电池板组件的接受功率。

进一步，从所述反射镜组件和电池板组件上反射出的太阳光，限定在一个确定的平面附近，该平面由一点和一条直线确定：一点为太阳，一条直线为反射镜组件和电池板交界线。

进一步，所述波浪结构形成两个波纹侧面，其上侧面对着天空构成反射结构，下侧面对着所述汇流箱构成三角棱柱形的隔热通风道结构。

进一步，所述隔热通风道结构为所述波浪结构与所述汇流箱之间围成的若干条南北走向的空气通道。

进一步，在所述电池板组件和反光镜组件接合处的缝隙下方设置有沉积槽，该沉积槽的横截面为凸字形，凸字形水平台阶上开设若干通孔形成侧开口，雨水通过所述缝隙首先流入沉积槽内、再经由侧开口排入所述汇流箱，在收集雨水的同时阻隔杂物并使得灰尘沉淀于沉积槽底部。

进一步，所述屋顶系统可以设置在任何建筑物顶部或加设在已建成的屋顶上。

本发明将光伏与光热技术结合起来，具有太阳能绿色高效发电、节水环保、光污染低、隔热节电性能好、电池板温度低等优点。

附图说明

图1分本发明光伏集雨屋顶系统的正面结构示意图；

图2分本发明光伏集雨屋顶系统的侧面结构示意图；

图3为本发明的屋顶结构细节示意图；

图4为本发明的凸形沉积槽的截面示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

图1、图2、图3示出了本发明的光伏集雨屋顶系统的正面、侧面的结构示意图。建筑物的屋顶5上设有发电装置和雨水收集装置，发电装置包括支架4、若干个接受太阳能的电池板组件2和反光镜组件3，在支架4上依次交替排列电池板组件2和反光镜组件3，使得电池板组件2和反光镜组件3之间具有夹角，若干两种组件在整体上形成类似石棉瓦外形的波浪结构。相邻的相对设置的一对电池板组件和反光镜组件组成一个工作单元，其电池板的工作面和反光镜的反光面相互对应设置。

如图1的太阳光轨迹1所示，当晴天太阳光由天空射来时，经电池板组件2与反射镜组件3的多次吸收反射沿箭头方向射回空间，反射光线被限制在太阳与反射镜组件和电池板交界线所形成的平面附近，该平面由一点和一条直线确定：一点为太阳，一条直线即为反射镜组件和电池板交界线。同时电池板组件2从直射光和反射镜组件3的反射光中吸收能量发电。反光镜组件3将太阳光反射到电池板组件2，一方面增加电池板组件2的接受功率，另一方面由电池板组件2、反光镜组件3相互垂直、边边相靠组成的反射结构中，两者受光面朝向天空，当入射光照到一种组件受光面后反射到另一种组件的受光面，再反射到天空时，光线被限定在一点与一条直线所构成的平面内，一点为太阳，一条直线指组件排列线。利用平面直角反射镜的性质，将从反射镜组件3上、太阳能电池板组件2上反射出的太阳光，限定在太阳与电池板组件排列轨迹线所确定的平面内，对除此以外的空间没有光污染。

如图3所示的电池板组件和反射镜组件的细节布置，电池板组件2和反光镜组件3之间的夹角设置为15-180度之间，最佳角度为90度，该角度设置使得电池板组件2能够接受最多的太阳光照和反射镜组件3反射的光。

图1和2还示出了雨水收集装置，其包括设置在建筑物顶部的汇流箱7、设置在地面处的集雨尊9以及连接汇流箱7和集雨尊9的雨水管8。在图3和4中示出了汇流箱内雨漏结构16的示意图，雨水6可顺延倾斜设置的一对电池板组件和反光镜组件表面流下，并汇集在其底部。支架4设置在汇流箱7的上方，电池板组件2和反光镜组件3的接合处具有允许雨水流入汇流箱的缝隙10。在电池板组件2和反光镜组件3的接合处的缝隙下方设置有沉积槽14，沉积槽14位于汇流箱7的上部，并对应于波浪结构19波谷的位置，沉积槽14的横截面为凸字形，凸字形水平台阶上开设若干通孔形成侧开口15，雨水通过缝隙首先流入凸形沉积槽14内再经由侧开口15排入汇流箱7。在收集雨水的同时阻隔杂物并使得灰尘沉淀于凸形沉积槽14底部。

本发明屋顶系统可以设置在任何建筑物顶部或加设在已建成的屋顶上。波浪结构形成两个波纹侧面，其上侧面对着天空构成反射结构，下侧面对着汇流箱7构成三角棱柱形的隔热通风道结构18。由所述波浪结构与所述汇流箱之间围成的若干条南北走向的隔热通风道结构18，由于建筑物南北光照的差别产生南北温差、气压差，南北两边又正好存在隔热通风道结构18，因此，空气将沿气流方向11流动带走屋顶5附近的热量，起到隔热作用，有助于空气流通调节温度给屋顶降温。

在建筑物顶部首先固定安置汇流箱7，汇流箱7上部固定设置支架4，支架4上部依照排列的不同朝向分别固定安装电池板组件2、反光镜组件3；若干雨水管8的上端连接安置于汇流箱7的底部和侧部，雨水管8沿建筑物顶部及侧面固定，其下端固定连接地面上的集雨尊9。

工作过程：

一、光照发电及通风隔热过程：当晴天太阳光由天空射来时，经电池板组件2与反射镜组件3的多次吸收反射沿箭头1方向射回空间，反射光线被限制在太阳与反射镜组件和电池板交界线所形成的平面附近，同时电池板组件2从直射光和反射镜组件3的反射光中吸收能量发电。与此同时由于建筑物南北光照的差别产生南北温差、气压差，南北向又正好设置有隔热通风道结构18，因此，空气将沿气流方向11流动带走屋顶5附近的热量起到隔热作用。

二、集水过程：当下雨时，雨水顺电池板组件2与反射镜组件3的斜坡汇集到波浪结构19的波谷，并通过缝隙10流入雨漏结构16，再经侧开口结构15流入汇流箱7。图4中箭头曲线20为雨水从组件斜面到汇流箱7的流经路线。

本发明具有如下优势：

其一，反射结构：利用平面直角反射镜的性质，将从反射镜上、太阳能电池板上反射出的太阳光，反射光线被限制在太阳与反射镜组件和电池板交界线所形成的平面附近，对以外的空间没有光污染。其它功能还有：太阳能电池板除直接接收太阳光外，还接收反射镜的反射光，接受功率加大。

其二，隔热通风道结构：波浪结构下侧面对着汇流箱，围成的若干三角棱柱形空间即为隔热通风道结构。南北走向两端均有开口，可通过气流流通调节屋顶上气温，使屋顶尽量避免高热。

其三，雨漏结构：利用凸形沉积槽凹陷空间汇集雨水；侧开口结构将汇集的雨水排入汇流箱。两个结构一起组成雨漏结构，收集雨水的同时使灰尘等杂物被阻或沉淀于凹槽底部。

本发明既采用光伏发电组件又采用光热反射镜，将二者相结合发挥各自长处达到相比较的最高效率。实现发电的同时具有低光污染、降低电池板组件温度、通风隔热、集水节水等有益效果，发展空间十分广阔。

Claims

1.太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，该屋顶系统包括发电装置，该发电装置包括支架、若干个电池板组件和反光镜组件，各个电池板组件和反光镜组件依次交替排列安装在支架上，相邻的电池板组件和反光镜组件之间设置有夹角，各个电池板组件和反光镜组件安装组合后整体形成为波浪结构。

2. 如权利要求1所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，相邻的相对设置的一对所述电池板组件和反光镜组件组成一个工作单元，其电池板的工作面和反光镜的反光面相互对应设置。

3. 如权利要求1所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，所述屋顶系统还包括雨水收集装置，该雨水收集装置包括设置在建筑物顶部的汇流箱、设置在地面处的集雨尊、及连接汇流箱和集雨尊的雨水管。

4. 如权利要求3所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，所述支架设置在所述汇流箱上方，所述工作单元中的一对所述电池板组件和反光镜组件的接合处设置有允许雨水流入汇流箱的缝隙。

5. 如权利要求4所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，所述电池板组件和反光镜组件之间的夹角为15-180度，反光镜组件将太阳光反射到电池板组件，以增加电池板组件的接受功率。

6. 如权利要求5所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，从所述反射镜组件和电池板组件上反射出的太阳光，限定在一个确定的平面附近，该平面由一点和一条直线确定：一点为太阳，一条直线为反射镜组件和电池板交界线。

7. 如权利要求1所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，所述波浪结构形成两个波纹侧面，其上侧面对着天空构成反射结构，下侧面对着所述汇流箱构成三角棱柱形的隔热通风道结构。

8. 如权利要求7所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，所述隔热通风道结构为所述波浪结构与所述汇流箱之间围成的若干条南北走向的空气通道。

9. 如权利要求4所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，在所述电池板组件和反光镜组件接合处的缝隙下方设置有沉积槽，该沉积槽的横截面为凸字形，凸字形水平台阶上开设若干通孔形成侧开口，雨水通过所述缝隙首先流入沉积槽内、再经由侧开口排入所述汇流箱，在收集雨水的同时阻隔杂物并使得灰尘沉淀于沉积槽底部。

10.如权利要求1所述的太阳能光伏屋顶系统，其特征在于，所述屋顶系统可以设置在任何建筑物顶部或加设在已建成的屋顶上。