CN104047402B - 一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，包括承重支架以及呈阵列状布置在承重支架顶面的若干块太阳能电池板，其特征在于，所述承重支架的顶面与水平面的夹角为15～45度，每块太阳能电池板与承重支架顶面具有夹角。所述太阳能电池板与承重支架顶面的夹角为10～15度，每组太阳能电池板以3～6块太阳能电池板串接组成。本发明一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，在有限雨篷平面上可以有效增加太阳能电池板的照射面积，提高太阳能的利用率，结构简单，易于实现，便于在民用建筑上推广应用。

Description

一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚

技术领域

本发明涉及太阳能能源利用技术领域，具体涉及一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚。

背景技术

我国是世界上最大的发展中国家，是能源生产和消耗大国。能源生产总量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；能源消耗占世界总能源消耗量的十分之一，仅次于美国，居世界第二位。中国又是一个以煤炭为主要能源的国家，发展经济与环境污染的矛盾比较突出，减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的低碳经济效益需要开发和利用新能源。

太阳能作为一种新能源，因其独有的优势被广泛地研究和应用，特别是进入2000年后，光伏发电和太阳能电池板制造技术趋于完善，成本越来越低，应用也更普及，但是，在民用建筑或公用建筑上的太阳能光伏发电应用却不普及，且推广难度较大。

将建筑物遮阳雨篷的遮挡材料用太阳能电池板替代，在遮阳挡雨的同时，能为建筑物提供一定的电力已得到基本公认；但发明自身存在的不足使太阳能遮阳雨篷的推广和应用较困难。

公开号为CN202039516U的中国专利文献公开了一种太阳能照明雨棚，单晶硅太阳能电池板与电柜相连接，单晶硅太阳能电池板与导线盒相连，单晶硅太阳能电池板下安装LED节能灯，电柜内设控制器与蓄电池，蓄电池与控制器通过导线连接，单晶硅太阳能电池板通过导线与控制器连接，LED节能灯通过导线与控制器连接，所述单晶硅太阳能电池板接受太阳照射发电，蓄电池蓄电，通过控制器连接LED节能灯，LED节能灯亮，方便夜间照明。

公开号为CN202706299U的中国专利文献公开了一种加油站双坡式光伏雨棚，包括：加油站钢结构雨棚、太阳能电池板，太阳能电池板连接在加油站钢结构雨棚上，太阳能电池板倾斜设置，所述的加油站钢结构雨棚为中间为拱式，两侧向上倾斜，在中间拱式结构和两侧倾斜结构之间设有用于雨水排泄的钢天沟，所述钢天沟通过钢天沟托架固定在钢结构雨棚的支撑钢架上，太阳能电池板镶嵌在塑钢型材框架内，由支撑钢架固定，其下方设置走线方管，太阳能电池板所有串线均从走线方管内部引出，太阳能电池板在钢结构雨棚采用相邻或非相邻的双坡式设置，钢结构雨棚的其余两个坡面设置透明钢化玻璃。

现有技术中的太阳能遮阳雨篷通常由太阳能电池板组件、太阳能控制器、蓄电池、逆变器、切换控制器等构成，通过导线连接，完成光伏发电、储能、直流电与交流电转换等功能，但是，目前广泛使用的太阳能遮阳雨篷对太阳能的利用率较低，究其原因是，在有限的空间或有限面上安装太阳能电池板的数量（或太阳能电池板的面积）不够无法满足或部分满足用电的需要。

发明内容

本发明提供了一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，可以有效增加太阳能电池板的照射面积，提高太阳能的利用率，结构简单，易于实现，便于在民用建筑上推广应用。

一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，包括承重支架以及呈阵列状布置在承重支架顶面的若干组太阳能电池板，所述承重支架的顶面与水平面的夹角为15～45度，每组太阳能电池板与承重支架顶面具有夹角。

每组太阳能电池板由3～6块太阳能电池板串接组成，每组太阳能电池板中的各块太阳能电池板相互平行排列，若干组太阳能电池板排列成光伏阵列，光伏阵列相对承重支架的顶面具有一定的倾角，即光伏阵列中的每一块太阳能电池板与承重支架顶面均具有夹角，且所有夹角的角度都相同。

各组太阳能电池板可根据建筑物南面轴线开间距离进行组合，满足输出直流电压达到太阳能电池的要求。

由于太阳能电池板与承重支架的顶面具有一定的夹角，在承重支架的顶面面积相同时，相对于太阳能电池板与承重支架的顶面没有夹角的情况来说，可以增加太阳能电池板的面积，也即增加了太阳能电池板被太阳光照射的面积，增加了相同光照条件下，太阳能电池板的太阳能利用率。

所述承重支架可以采用槽钢或铝合金材料制作，利用膨胀螺钉与建筑物承重墙或承重柱相固定。

承重支架以及铺设有太阳能电池板的区域沿建筑物的朝阳侧设置，且延伸至建筑物的两侧（即承重支架与建筑物南立面的楼层圈梁部位相固定，以建筑物轴线开间为太阳能遮阳雨篷的长度的单个计量长度），使太阳能遮阳雨篷的承重支架处在建筑物的承重墙层楼顶部。

太阳能遮阳雨篷按照建筑物南向轴线尺寸定制，使太阳能遮阳雨篷覆盖建筑物的南立面层楼顶部，增大光伏发电容量，满足自给照明用电，安装便捷，安全可靠。

太阳能遮阳雨篷设有相应的太阳能控制器、蓄电池、逆变器、切换控制器等部件，完成光伏发电、储能以及直流电与交流电转换等功能，可以向普通照明电器供电，同时与公众电网并网，出现余电时向公众电网送电，出现用电缺口时向公众电网借电。

所述承重支架的底面与建筑物的层楼顶部相配合，所述承重支架的顶面与水平面具有一定的夹角。承重支架的顶面与水平面具有一定的夹角，在建筑物具有相同遮阳面积的同时，增加承重支架的受阳面面积，增加承重支架顶面的光伏阵列中太阳能电池板的数量。

作为优选，每组太阳能电池板与承重支架顶面的夹角为10～15度。

每组太阳能电池板与承重支架顶面的夹角为10～15度，也即太阳能电池板组成的光伏阵列与承重支架顶面的夹角为10～15度，即在承重支架顶面相对水平面倾斜设置的前提下，每一块太阳能电池板相对承重支架的顶面倾斜设置，在承重支架的顶面面积相同的情况下，增加太阳能电池板的面积，提高太阳能遮阳雨棚的太阳能利用效率，太阳能电池板相对水平面的倾斜角度依据当地的平均日照角度设置。

作为优选，所述承重支架的顶面固定有若干排竖直布置的支撑板；太阳能电池板的一边搭设在承重支架顶面，太阳能电池板的另一边搭设在对应的支撑板顶端。

所述承重支架的顶面设有安装底板，安装底板可以采用透光性能良好的钢化玻璃材料，所述支撑板固定在安装底板上，且支撑板与建筑物南立面相平行。

倾斜设置的太阳能电池板的较低边搭设在承重支架顶面，太阳能电池板的较高边搭设在支撑板顶端。

每块支撑板的底端凸设有定位齿槽，该定位齿槽与承重支架顶面构成用以容纳太阳能电池板边缘的限位卡槽。

每块太阳能电池板的较低端嵌入所述限位卡槽内，太阳能电池板的较高端搭设在相邻排的支撑板的顶端。

所述支撑板可以采用不锈钢材料，由于各地的日照角度每个季节均有不同，为了调整太阳能电池板的倾斜角度，可以将支撑板设置为能够相对安装底板滑动，滑动至合适位置后，将支撑板与安装底板相固定，固定方式可以采用现有技术，例如在支撑板的两侧设置限位螺母。

所述太阳能电池板之间以及太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、逆变器、切换控制器等部件之间通过导线连接，该导线外部可以设有封闭式的配线管，所述安装底板上设有若干用于穿过导线的安装通孔。

所述支撑板顶沿的两端设有用于固定太阳能电池板与支撑板相对位置的锁扣。通过该锁扣固定太阳能电池板搭设在支撑板顶端一边与支撑板的相对位置，避免太阳能电池板相对支撑板滑动。

作为优选，若干块太阳能电池板之间设有用于排放雨水的导流槽，所述承重支架上还固定有外檐口汇流槽，所有导流槽的最低端汇聚至该外檐口汇流槽。

为了最大限度地有序排放太阳能遮阳雨篷上的雨水，所述导流槽沿太阳能电池板的倾斜方向延伸。所述导流槽为若干条，所有导流槽相互平行。即由太阳能电池板的最高端延伸至最低端，落至太阳能遮阳雨篷上的雨水沿导流槽及时排走。

通常情况下，沿建筑物南立面的方向，每隔3～6块太阳能电池板设置一条导流槽。

所述外檐口汇流槽固定在承重支架的最低端，且外檐口汇流槽位于承重支架顶面的部分凸设有与支撑板底端相同的定位齿槽，该定位齿槽与承重支架顶面共同构成限位卡槽，太阳能遮阳雨棚最低端的太阳能电池板的较低端嵌入该限位卡槽内，太阳能电池板的另一边搭设在相邻排的支撑板顶端。

所述外檐口汇流槽设有落水口，落水口可以与建筑物的外排水管相连通，雨水沿太阳能电池板之间的导流槽汇聚至外檐口汇流槽后，经落水口以及建筑物的外排水管排出。

所述导流槽的宽度为20～30mm，所述导流槽的深度为20～30mm，所述外檐口汇流槽的宽度为45～60mm，所述外檐口汇流槽的深度为30～35mm。所述导流槽和外檐口汇流槽的截面可以采用半圆形、梯形或开口矩形。

为了便于导线的设置，所述支撑板上设有若干用于穿过连接太阳能电池板导线的过线孔。

过线孔位于支撑板的顶部位置，支撑板朝向太阳能遮阳雨棚较低端的一侧设有穿线管，例如采用可拆装的封闭式PC管，导线位于封闭式PC管内部。

导线穿过支撑板过线孔以及安装底板安装通孔的部分套设防磨软管。

本发明光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，结构简单，美观实用，可以有效增加太阳能电池板的照射面积，提高太阳能的利用率，便于在民用建筑上推广应用。

附图说明

图1为本发明瓦楞式太阳能遮阳雨棚的主视图；

图2为本发明瓦楞式太阳能遮阳雨棚的俯视图；

图3为本发明瓦楞式太阳能遮阳雨棚的侧视图；

图4为本发明瓦楞式太阳能遮阳雨棚的侧向剖面图；

图5为本发明瓦楞式太阳能遮阳雨棚各部件的夹角示意图。

具体实施方式

如图1、图3所示，一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，包括承重支架6以及呈阵列状布置在承重支架6顶面的若干组太阳能电池板1，所述承重支架6的顶面与水平面的夹角为15～45度，每组太阳能电池板1与承重支架6顶面具有夹角。

每组太阳能电池板由3～6太阳电池板1串接组成，若干组太阳能电池板排列成光伏阵列，光伏阵列相对承重支架6的顶面具有一定的倾角，即光伏阵列中的每一块太阳能电池板1与承重支架6顶面均具有夹角，且所有夹角的角度都相同。

承重支架6可以采用槽钢或铝合金材料制作，承重支架的结构可以采用现有技术，例如采用组合的三角架结构，利用膨胀螺钉与建筑物窗户承重墙或承重柱相固定。

承重支架6以及铺设有太阳能电池板1的区域沿建筑物的朝阳侧设置，且延伸至建筑物的两侧（即承重支架6与建筑物南立面的楼层圈梁部位相固定，以建筑物轴线开间为太阳能遮阳雨篷的长度），使太阳能遮阳雨篷的承重支架6处在建筑物的承重墙层楼顶部。

太阳能电池板1与承重支架6顶面的夹角为10～15度。

如图5所示，每一块太阳能电池板（即a边）相对承重支架顶面（即b边）的倾斜角为15°；若每一片太阳能电池板长度为156mm（即a边长为156mm，也即单晶太阳能电池板的规格），太阳能电池板与承重支架顶面的夹角C角为15°，太阳能电池板与支撑板的夹角B角为60°，支撑板与承重支架顶面的夹角A角为105°，则根据三角函数正弦定律：

可得：b＝a×sinB÷sinA＝156×sin60°÷sin105°＝139.87mm

$\frac{a}{b}=\frac{156}{139.87}=\frac{1.12}{1.00}$

即太阳能电池板的有效面积可增大12%。

在承重支架6顶面相对水平面倾斜设置的前提下，每一块太阳能电池板1相对承重支架6的顶面倾斜设置，在承重支架6的顶面面积相同的情况下，增加太阳能电池板1的面积，提高太阳能遮阳雨棚的太阳能利用效率，太阳能电池板1相对水平面的倾斜角度（太阳能电池板1相对于水平面的倾斜角度由承重支架6顶面与水平面的夹角与太阳能电池板1与承重支架6顶面的夹角加和得到）依据当地的平均日照角度设置。

如图4所示，承重支架6的顶面固定有若干排竖直布置的支撑板4，每块支撑板4的底端凸设有定位齿槽91，该定位齿槽91与承重支架6顶面共同构成限位卡槽，太阳能电池板1的一边置于限位卡槽内，太阳能电池板1的另一边搭设在相邻排的支撑板4顶端。

太阳能电池板1相对承重支架6的顶面倾斜设置，每块太阳能电池板1的较低端嵌入限位卡槽内，太阳能电池板1的较高端搭设在相邻排的支撑板4的顶端。

支撑板4可以采用不锈钢材料，为了调整太阳能电池板1的倾斜角度，可以将支撑板4设置为能够相对安装底板5滑动，滑动至合适位置后，将支撑板4与安装底板5相固定。

承重支架6的顶面设有安装底板5，即定位齿槽91与安装底板5共同构成限位卡槽，太阳能电池板1的一边置于限位卡槽内，太阳能电池板1的另一边搭设在相邻排的支撑板4顶端。

安装底板5可以采用透光性能良好的钢化玻璃材料，支撑板4固定在安装底板5上，且支撑板4与建筑物南立面相平行。

太阳能电池板1之间以及太阳能电池板1、太阳能控制器、蓄电池、逆变器、切换控制器等部件之间通过导线连接，该导线外部设有封闭式导线，安装底板5上设有若干用于穿过导线的安装通孔。

支撑板4的顶端设有用于固定太阳能电池板1与支撑板4相对位置的锁扣。通过该锁扣固定太阳能电池板1搭设在支撑板4顶端一边与支撑板4的相对位置，避免太阳能电池板1相对支撑板4滑动。

若干块太阳能电池板1之间设有用于排放雨水的导流槽2，承重支架6上还固定有外檐口汇流槽3，所有导流槽2的最低端汇聚至该外檐口汇流槽3。

为了最大限度地有序排放太阳能遮阳雨篷上的雨水，导流槽2沿太阳能电池板1的倾斜方向延伸。导流槽2为若干条，所有导流槽2相互平行。即由太阳能电池板1的最高端延伸至最低端，落至太阳能遮阳雨篷上的雨水沿导流槽2及时排走。沿建筑物南立面的方向，每隔3～6块太阳能电池板1设置一条导流槽2。

外檐口汇流槽3固定在承重支架6的最低端，且外檐口汇流槽3位于承重支架6顶面的部分凸设有与支撑板4底端相同的定位齿槽92，该定位齿槽92与安装底板5的顶面共同构成限位卡槽，太阳能遮阳雨棚最低端的太阳能电池板1的较低端嵌入该限位卡槽内，太阳能电池板1的另一边搭设在相邻排的支撑板4顶端。

如图2所示，外檐口汇流槽3设有落水口7，落水口7与建筑物的外排水管8相连通，雨水沿太阳能电池板1之间的导流槽2汇聚至外檐口汇流槽3后，经落水口7以及建筑物的外排水管8排出。

导流槽2的宽度为20～30mm，导流槽2的深度为20～30mm。外檐口汇流槽3的宽度为45～60mm，外檐口汇流槽3的深度为30～35mm。导流槽2和外檐口汇流槽3的截面可以采用半圆形、梯形或开口矩形。

支撑板4上设有若干用于穿过连接太阳能电池板1管线的过管通孔10。过管通孔10位于支撑板4的顶部位置，支撑板4朝向太阳能遮阳雨棚较低端的一侧设有可拆装的封闭式PC管11，导线位于封闭式PC管11内部，导线穿过支撑板4过管通孔10以及安装底板5安装通孔的部分外套设PC软管。

本发明一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚使用时，与承重支架6顶面具有夹角的太阳能电池板1增加了吸收利用太阳能的有效面积，雨水沿太阳能遮阳雨棚上的导流槽2汇聚至外檐口汇流槽3后，通过落水口7以及建筑物的外排水管8排出。

Claims (6)

1.一种光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，包括承重支架以及呈阵列状布置在承重支架顶面的若干组太阳能电池板，其特征在于，所述承重支架的顶面与水平面的夹角为15～45度，每组太阳能电池板与承重支架顶面具有夹角；

所述承重支架的顶面固定有若干排竖直布置的支撑板；太阳能电池板的一边搭设在承重支架顶面，太阳能电池板的另一边搭设在对应的支撑板顶端；

每块支撑板的底端凸设有定位齿槽，该定位齿槽与承重支架顶面构成用以容纳太阳能电池板边缘的限位卡槽；

若干块太阳能电池板之间设有用于排放雨水的导流槽，所述承重支架上还固定有外檐口汇流槽，所有导流槽的最低端汇聚至该外檐口汇流槽。

2.如权利要求1所述的光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，其特征在于，每组太阳能电池板与承重支架顶面的夹角为10～15度。

3.如权利要求2所述的光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，其特征在于，每组太阳能电池板由3～6块太阳能电池板串接组成。

4.如权利要求3所述的光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，其特征在于，所述支撑板顶沿的两端设有用于固定太阳能电池板与支撑板相对位置的锁扣。

5.如权利要求4所述的光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，其特征在于，所述导流槽的宽度为20～30mm，所述导流槽的深度为20～30mm，所述外檐口汇流槽的宽度为45～60mm，所述外檐口汇流槽的深度为30～35mm。

6.如权利要求5所述的光能利用率高的瓦楞式太阳能遮阳雨棚，其特征在于，所述支撑板上设有若干用于穿过连接太阳能电池板导线的过线孔。