CN104429714B - 一种光伏生态屋顶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏生态屋顶，该生态屋顶包括设置于温室顶部的波纹状屋顶，所述屋顶的连续波峰由顶部相互倚靠斜向设置的太阳电池板和隔热透光板构成，所述在隔热透光板构成的屋顶斜面对应的下方，设置有一半透明的散射板，使入射光均匀分布于温室内以克服太阳电池板造成的阴影。此外本发明还集成了分布式光伏发电系统、雨水收集系统、具有能量转换的自动喷灌系统和植物栽培系统光伏温室，能够使雨水收集系统、自动喷灌系统、光伏发电系统、植物栽培系统等按用户的要求协调运行，并通过互联网实现远程控制。本发明为光伏建筑与温室一体化的设计，可为城市艺术园林设计和绿色建筑设计服务。

Description

一种光伏生态屋顶
技术领域
本发明涉及一种光伏生态屋顶。
背景技术
随着城市生态文明的发展，绿色建筑的兴起，光伏建筑一体化的理念很好地解决了光伏发电用地和建筑用地的矛盾，而且减少了输电的电路损耗，所以得到广泛的应用。然而尽管在屋顶建设光伏电站，屋顶的空间并没有得到充分的利用。生态屋顶是具有光伏发电系统、雨水收集系统、自动喷灌系统、植物栽培系统、智能控制系统等组成的波纹屋顶光伏温室。它把栽培植物的光伏温室与建筑一体化，使屋顶的空间得到充分拓展和利用，在温室中栽培绿色植物或蔬菜，它不仅能够节能减排和雨水收集利用，而且能够为城市居民提供新鲜的蔬菜并可以改善城市的空气质量。
发明内容
本发明所要解决的核心问题是提供一种能够解决屋顶综合利用实现节能高效益的技术方案。
本发明的具体实施方案是：一种光伏生态屋顶，包括设置于温室顶部的波纹状屋顶，所述屋顶的连续波峰由顶部相互倚靠斜向设置的太阳电池板和隔热透光板构成，所述在隔热透光板构成的屋顶斜面对应的下方设置有一半透明的散射板，使入射光均匀分布于温室内以克服太阳电池板造成的阴影。
进一步的，所述太阳电池板构成的屋顶斜面对应的下方设置有一保温反射板，所述波纹状屋顶下端设有转轴，所述转轴与保温反射板及半透明的散射板固定连接。
进一步的，所述半透明的散射板与相邻波峰的太阳电池板的下方设的一保温反射板固定于同一转轴上且呈同一水平面上，转轴由驱动装置驱动以控制保温反射板和与半透散射板需要保温时处于水平状态以封闭温室。
进一步的，所述屋顶太阳电池板和隔热透光板之间设有纵向支架，所述纵向支架下端固定于横向支撑框架上，所述太阳电池板和隔热透光板顶端铰接于纵向支架上端部，所述横向支撑框架上设有斜向设置用于顶起的隔热透光板的气缸，所述气缸伸缩杆端部固定于隔热透光板上。
进一步的，所述温室内设有多功能育苗床，所述多功能育苗床包括支撑架、植物特征光谱LED照明光源及营养液输送系统或微喷灌系统，所述支撑架内沿纵向设有多层横向架置的育苗盘，所述植物特征光谱LED照明光源设置于支撑架内上下相邻育苗盘之间，所述植物特征光谱LED光源热量经一热交换系统使LED光源热量传递至营养液或微喷灌系统。
进一步的，植物特征光谱LED照明光源及营养液输送系统或微喷灌系统包括用于营养液储存容器，所述支撑架外侧设有与营养液储存容器相连接的输液管，所述植物特征光谱LED光源由设置于一LED灯板上的多个LED灯构成，所述LED灯板顶部设有散热板，所述散热板上设有罩盖使其形成封闭的冷却腔，所述冷却腔另一端设有连接冷却水进水管的冷却水进口另一端设有连接冷却水出水管的冷却水出口，所述冷却水出口与一换热器连接，所述换热器置于营养液储存容器内。
进一步的，所述温室内设有光伏发电系统，所述太阳能电池板与光伏发电系统电性连接，光伏发电系统采用分布式方式与电网连接，所述太阳能电池板为晶硅体太阳电池板或薄膜太阳电池板。
进一步的，所述温室内还设有雨水收集系统，所述雨水收集系统包括设置与温室内的蓄水池、所述屋顶周部及屋顶波谷内凹处设有集水槽，所述集水槽经一连通水管和蓄水池相连通，所述温室内还设有自动喷灌系统，所述自动喷灌系统包括水泵、用于向温室内植物供水的微喷头和输水管，所述蓄水池经管路与自动喷灌系统相连接。
进一步的，所述温室内还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、光强传感器和压力传感器。
进一步的，所述温室内设有智能控制系统，所述信息采集装置与智能控制系统连接，所述智能控制系统与雨水收集系统、自动喷灌系统、光伏发电系统、植物栽培系统电性连接以根据设计的要求协调运行并通过互联网实现远程控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：光伏生态屋顶是具有分布式光伏发电系统、雨水收集系统、自动喷灌系统、植物栽培系统、智能控制系统等组成的波纹屋顶光伏温室。屋顶的一斜面采用太阳电池板，另一斜面和温室的四周围墙采用隔热透光板（如真空玻璃或中空玻璃），既能透光又能隔热。波纹状屋顶设置了积灰自动清洗系统，以保证光伏发电的效率和透光率。在波纹屋顶透光斜面对应的下方，设置一半透明的散射板，使入射光均匀分布，以克服太阳电池板造成的阴影。在太阳电池板的下方设置一保温反射板，它和半透散射板做成连体，且在连接处固定于一转轴，白天收起，使透光均匀，夜间收至水平位置起保温作用。
该生态屋顶设有雨水收集系统，其蓄水池与自动喷灌系统的输水管相连。该生态屋顶所设置的智能控制系统，能够使雨水收集系统、自动喷灌系统、光伏发电系统、植物栽培系统等按用户的要求协调运行，并通过互联网实现远程控制。
附图说明
图1为本发明实施例的生态屋顶结构示意图。
图2为本发明实施例的屋顶局部结构示意图。
图3为本发明实施例的整体结构示意图。
图4为本发明实施例多功能育苗床的整体结构示意图。
图5为本本发明实施例的多功能育苗床LED光源热传导结构示意图。
图6为本发明实施例的多功能育苗床LED光源结构示意图。
图中：10-太阳电池板，20-隔热透光板，210-半透明的散射板，110-保温反射板，30-转轴，50-横向支撑框架，510-气缸，511-气缸伸缩杆，60-多功能育苗床，610-支撑架，620-育苗盘，630-输液管，640-LED灯板，650-散热板，651-冷却腔，631-营养液储存容器，6511-冷却水进口，6512-冷却水出口，70-水槽，710-水管，720-蓄水池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1～2所示，对于新建筑物特别是绿色建筑可以将其屋顶设计成如图1所示该生态屋顶，对于平顶的旧楼屋顶也可以进行同样的设计。一般采用框架结构，顶部设计成波纹状，波纹的距离应按照光伏阵列的设计规范进行设计。光伏发电系统按国家分布式光伏的规范进行设计。
本实施例中所示的生态屋顶是由光伏发电系统、雨水收集系统、自动喷灌系统、植物栽培系统、智能控制系统等组成的波纹屋顶光伏温室。
现有的一些具有光伏屋顶的温室中往往由于外部光照被太阳能电池所遮蔽而无论是白天还是黑夜均采用人工光源的方法，这种方法实质上降低了光能的转化，本发明为了克服该问题首先对光伏发电系统屋顶的一斜面采用太阳电池板10，另一斜面则和温室的四周围墙均采用隔热透光板20既能透光又能隔热，隔热透光板可以采用真空玻璃板、中空玻璃板或其他材质的透光板。
为了将半面的透光面实现光照的均匀分布，本实施例在隔热透光板20对应的下方设置一半透明的散射板210，使入射光均匀分布，以克服太阳电池板造成的阴影。同时，在太阳电池板10的下方设置一保温反射板110，本实施例中中部的保温反射板110和半透散射板210端部相连接且在连接处固定于同一转轴30上，而两端部的保温反射板110和半透散射板210则单独固定在一转轴30上,端部相连的保温反射板110和半透散射板210呈同一水平面上。
所述屋顶太阳电池板10和隔热透光板20之间设有纵向支架，所述纵向支架下端固定于横向支撑框架50上，所述太阳电池板10和隔热透光板20顶端铰接于纵向支架上端部，所述横向支撑框架50上设有斜向设置用于顶起的隔热透光板20的气缸510，所述气缸伸缩杆511端部固定于隔热透光板上。
白天使用时，气缸伸缩杆511可以将隔热透光板20顶起以利于透气，利用转轴30可以将半透散射板210调整到适宜角度以将光线均匀导入温室内，夜晚时可以实现同时转轴30由电机驱动以控制保温反射板110和与半透散射板210需要保温时处于水平状态以封闭温室起保温作用。
波纹状屋顶设置了积灰自动清洗系统，积灰自动清洗系统可以采用送风或水洗方式进行，以保证光伏发电的效率和透光率。
如图4～6所示，多功能育苗床60主要包括支撑架610，所述支撑架内沿纵向设有多层横向架置的育苗盘620，所述植物特征光谱LED照明光源设置于支撑架内上下相邻育苗盘之间，即每层育苗盘的上部均设有对应的LED照明光源，光源的光源由多种单色光组成，通过调节各单色光的强度组成不同的光谱，可供选择的光谱可达4060以上。多功能育苗床的营养液输送系统或微喷灌系统主要包括包括用于营养液储存容器631，所述支撑架610外侧设有与营养液储存容器631相连接的输液管630。
在冬季或是需要对营养液加热情况，本实施例设计了一种实现能量的综合利用的加热模式，将LED光源热量经一热交换系统使LED光源热量传递至营养液或微喷灌系统。
本实施例中，该方案采用下列结构实现，植物特征光谱LED光源由设置于一LED灯板640上的多个LED灯641构成，所述LED灯板640顶部设有散热板650，所述散热板650上设有罩盖使其形成封闭的冷却腔651，所述冷却腔另一端设有连接冷却水进水管的冷却水进口6511另一端设有连接冷却水出水管的冷却水出口6512，所述冷却水出口6512与一换热器或散热器连接，所述换热器或散热器置于营养液储存容器631内，当冷却水进水管开始进水并启动换热器或散热器工作即可实现热能的转换。
此外本实施例中的温室内还集成了雨水收集系统、自动喷灌系统、植物栽培系统，雨水收集系统由图1的水槽70、水管710和蓄水池720组成，它与设置于植物栽培架上的自动喷灌头相连，蓄水池容量可根据实际需要设计。上述系统设计及布管可根据栽培形式设置，也可以设置相应的栽培装置配合使用。
为了更好地实现智能控制，所述温室内还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、光强传感器和压力传感器等，所述信息采集装置与智能控制系统连接，所述智能控制系统与雨水收集系统、自动喷灌系统、光伏发电系统、植物栽培系统电性连接以根据设计的要求协调运行并通过互联网实现远程控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种光伏生态屋顶，其特征在于，包括设置于温室顶部的波纹状屋顶，所述屋顶的连续波峰由顶部相互倚靠斜向设置的太阳电池板和隔热透光板构成，在所述隔热透光板构成的屋顶斜面对应的下方设置有一半透明的散射板，使入射光均匀分布于温室内以克服太阳电池板造成的阴影，所述太阳电池板构成的屋顶斜面对应的下方设置有一保温反射板，所述波纹状屋顶下端设有转轴，所述转轴与保温反射板及半透明的散射板固定连接，所述半透明的散射板与相邻波峰的太阳电池板的下方设的一保温反射板固定于同一转轴上且呈同一水平面上，转轴由驱动装置驱动以控制保温反射板和半透明的散射板需要保温时处于水平状态以封闭温室，所述的波纹状屋顶设置有积灰自动清洗系统，以保证光伏发电的效率。
2.根据权利要求1所述的一种光伏生态屋顶，所述屋顶太阳电池板和隔热透光板之间设有纵向支架，所述纵向支架下端固定于横向支撑框架上，所述太阳电池板和隔热透光板顶端铰接于纵向支架上端部，所述横向支撑框架上设有斜向设置用于顶起的隔热透光板的气缸，所述气缸伸缩杆端部固定于隔热透光板上。
3.根据权利要求2所述的一种光伏生态屋顶，所述温室内设有多功能育苗床，所述多功能育苗床包括支撑架、植物特征光谱LED照明光源及营养液输送系统或微喷灌系统，所述支撑架内沿纵向设有多层横向架置的育苗盘，所述植物特征光谱LED照明光源设置于支撑架内上下相邻育苗盘之间，所述植物特征光谱LED照明光源热量经一热交换系统使植物特征光谱LED照明光源热量传递至营养液或微喷灌系统。
4.根据权利要求3所述的一种光伏生态屋顶，营养液输送系统或微喷灌系统包括营养液储存容器，所述支撑架外侧设有与营养液储存容器相连接的输液管，所述植物特征光谱LED照明光源由设置于一LED灯板上的多个LED灯构成，所述LED灯板顶部设有散热板，所述散热板上设有罩盖使其形成封闭的冷却腔，所述冷却腔一端设有连接冷却水进水管的冷却水进口，冷却腔另一端设有连接冷却水出水管的冷却水出口，所述冷却水出口与一换热器连接，所述换热器置于营养液储存容器内。
5.根据权利要求1所述的一种光伏生态屋顶，所述温室内设有光伏发电系统，所述太阳电池板与光伏发电系统电性连接，光伏发电系统采用分布式方式与电网连接，所述太阳电池板为晶硅体太阳电池板或薄膜太阳电池板。
6.根据权利要求5所述的一种光伏生态屋顶，所述温室内还设有雨水收集系统，所述雨水收集系统包括设置于温室内的蓄水池和设置于屋顶周围及屋顶波谷内凹处的集水槽，所述集水槽经一连通水管和蓄水池相连通，所述温室内还设有自动喷灌系统，所述自动喷灌系统包括水泵、用于向温室内植物供水的微喷头和输水管，所述蓄水池经管路与自动喷灌系统相连接。
7.根据权利要求6所述的一种光伏生态屋顶，所述温室内还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、光强传感器和压力传感器。
8.根据权利要求7所述的一种光伏生态屋顶，所述温室内设有智能控制系统，所述信息采集装置与智能控制系统连接，所述智能控制系统与雨水收集系统、自动喷灌系统、光伏发电系统、植物栽培系统电性连接以根据设计的要求协调运行并通过互联网实现远程控制。
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