CN107528536B - 液体式防冰雪太阳能电池板机构及防冰控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体式防冰雪太阳能电池板机构，包括底板、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、逆变器、电控装置、无线通讯模块、上微型液位传感器、下微型液位传感器、防冰液箱、出液管、玻璃隔板、出液长孔、电动推杆、玻璃挡板、容纳槽、储液槽、左挡板、右挡板、拔气管和喇叭口。本发明还公开了上述液体式防冰雪太阳能电池板机构的防冰控制方法。本发明结构简单，控制方法简便，在夏季能够防止蓄电池过热、在冬季能够防止冰雪凝结在太阳能电池板上，保证在下雪天气中太阳能电池板也能够利用环境光线进行持续发电。

Description

液体式防冰雪太阳能电池板机构及防冰控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能电池板机构。

背景技术

二十世纪70年代，由于两次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，解决特殊应用领域，如通信、信号电源和边远无电地区民用生活用电需求，从而在环境保护及能源战略上都具有重大的意义。

太阳能电池板是光伏发电的核心部件，其担负着将太阳的辐射光能转化为电能的任务。光伏发电尤其适用于光照充足、雨雪天气少的地区，发电效果受天气影响很大。在夏季，光照条件好时，太阳能电池板处温度较高，发电效率也较高，蓄电池负荷也较大，容易出现蓄电池过热现象。蓄电池过热后对蓄电池造成一定程度的损害，温度过高时甚至可能会发生爆炸。

下雨天气对太阳能电池板的影响较小，仅在天晴之前由于日照不足降低了发电效率，天晴之后能够迅速恢复发电能力。下雪天气对太阳能电池板的影响非常大，雪落在太阳能电池板上，即便雪停了，在相当长的时间内，雪也不会自然融化，这导致了在雪停之后，需要人工在太阳能电池板处手动除雪，才能恢复太阳能电池板的发电能力。这种问题限制了太阳能电池板的推广应用。

为此人们研发了太阳能电池板除冰雪装置，在太阳能电池板上覆盖有冰雪之后，使用机械的力量或者热力（如热水）将冰雪；这些现有的除冰雪的方式耗能较大，而且只能在下雪后除雪，不能在下雪天气中防止冰雪覆盖在太阳能电池板上，不能在下雪天气中保持发电能力。

发明内容

本发明的目的在于提供在夏季防止蓄电池过热、在冬季防止冰雪凝结在太阳能电池板上的液体式防冰雪太阳能电池板机构。

为实现上述目的，本发明的液体式防冰雪太阳能电池板机构包括底板，底板上倾斜设有太阳能电池板，太阳能电池板连接有太阳能控制器，太阳能控制器连接有蓄电池和逆变器，逆变器连接有电控装置，电控装置连接有无线通讯模块、上微型液位传感器和下微型液位传感器；太阳能电池板的上表面设有钢化玻璃层；

太阳能电池板上方设有防冰液箱，防冰液箱向下通过支架支撑于底板上；蓄电池位于太阳能电池板下方并固定连接在底板上，电控装置连接于支架上；

防冰液箱顶端设有顶盖，顶盖一端与防冰液箱的侧壁顶部相铰接；防冰液箱一端底部位于太阳能电池板顶端上方并与太阳能电池板顶端相邻；顶盖向上连接有通气管，通气管上方设有防尘盖，防尘盖的截面呈弧顶向上的弧形，防尘盖通过连接筋连接在通气管上；防冰液箱底部向下连接有倾斜设置的出液管，出液管的截面呈方形；出液管的下端为其出口且其上端为进口；以防冰液流动方向为前向，出液管出口后侧的出液管内设有玻璃隔板，玻璃隔板在周向方向止与出液管内壁相连接，玻璃隔板底端设有出液长孔；出液管前端顶部设有电动推杆，电动推杆的伸出杆向下伸入出液管并连接有玻璃挡板，玻璃挡板位于玻璃隔板前侧且其后侧表面与玻璃隔板的前侧表面相贴合；玻璃隔板的前侧表面和玻璃挡板的后侧表面均为磨砂面；玻璃隔板正下方的出液管底壁上设有与玻璃挡板相适配的容纳槽，容纳槽低于出液长孔且其后侧壁为磨砂面；电动推杆的伸出杆位于下极限位置时玻璃挡板的下端部伸入容纳槽中并与容纳槽的后侧壁紧贴在一起，电动推杆的伸出杆位于上极限位置时玻璃挡板的下端部高于出液长孔的上端，电控装置连接所述电动推杆；

太阳能电池板上部沿太阳能电池板的宽度方向设有储液槽，下微型液位传感器位于储液槽中部，上微型液位传感器与储液槽下侧壁顶部相齐平；所述出液管的出口位于储液槽上部上方；

所述太阳能电池板的左侧壁和右侧壁分别连接有用于防止防冰液由左右两侧流出太阳能电池板的左挡板和右挡板；左挡板和右挡板的上端均与储液槽的上侧壁相齐平；

所述支架连接有拔气管，拔气管连接有外大内小的喇叭口，喇叭口的开口与蓄电池相邻；拔气管穿过所述支架后向上延伸且其顶端高于防冰液箱。

所述防冰液为氯化钠水溶液或氯化钙水溶液或氯化镁水溶液；所述电控装置为PLC或单片机；无线通讯模块为3G或4G模块；

所述电控装置连接有摄像头，摄像头通过连接架安装于防冰液箱侧壁，摄像头倾斜向下并朝向太阳能电池板。

所述电控装置连接有防冰液电磁阀，防冰液电磁阀设置在出液管的进口处；储液槽的槽底向下凹陷并凸出太阳能电池板的下表面。

所述蓄电池侧壁均匀设有若干传热翅片。

本发明的目的还在于提供一种上述液体式防冰雪太阳能电池板机构的防冰控制方法，按以下步骤进行：

在冬季启动电控装置，并人工在防冰液箱内注满防冰液；初始状态下防冰液电磁阀处于打开位置，同时电动推杆的伸出杆位于下极限位置，此时玻璃挡板封闭所述出液长孔；

电控装置接收上微型液位传感器和下微型液位传感器的信号，当液位与下微型液位传感器相齐平或低于下微型液位传感器时，电控装置控制电动推杆的伸出杆向上运动，带动玻璃挡板向上离开出液长孔，此时防冰液箱内的防冰液通过出液管流入防冰液槽；

当液位与上微型液位传感器相齐平或高于上微型液位传感器时，电控装置控制电动推杆的伸出杆向下运动，带动玻璃挡板向下插入容纳槽，此时玻璃挡板封闭出液长孔，防冰液箱内的防冰液停止流出；

电控装置工作时，摄像头持续将太阳能电池板处的图像传送至电控装置，电控装置将图像通过无线通讯模块传输给用户终端，用户终端为手机或平板电脑；

下雪时，雪持续落入储液槽中，遇到防冰液后不断融化为水，从而使储液槽内的液位升高；当液位高于储液槽下侧壁顶端时，融化后的雪水与防冰液的混合液沿太阳能电池板的上表面向下流动，从而逐渐使太阳能电池板上表面均分布有防冰液；落在太阳能电池板上的雪接触防冰液后融化为水，使得太阳能电池板在下雪天气中不会被积雪覆盖，保证太阳能电池板在环境光线的作用下持续发电；

当使用者通过用户终端监控到某一或某些太阳能电池板上覆盖有积雪时，表明该处液体式防冰雪太阳能电池板机构不能正常工作，从而提醒使用者及时进行维护工作。

本发明具有如下的优点：

本发明首次将氯盐能够降低水的凝固点的原理运用到光伏发电技术领域，能够将水的凝固点降低至零下20℃左右，在下雪天气中利用落入储液槽的雪提高储液槽中的液位，进而使得防冰液能够通过自然流动分布在整个太阳能电池板的上表面，所有落在太阳能电池板上的雪的凝固点均得到降低，避免了太阳能电池板上产生覆雪。

不断落入储液槽的雪融化后溢流出去时带走一部分防冰液，储液槽沿太阳能电池板的宽度方向设置且其槽底向下凹陷，储液量较大，在没有发生连续暴雪的极端天气条件下，储液槽在普通的一场雪中能够提供足够的防冰液，产生良好的防覆雪的效果。在两场雪之间，储液槽内的防冰液中的水份会自然蒸发，从而提高防冰液的浓度；当防冰液的液位向下达到或低于下微型液位传感器时，电动推杆动作，防冰液箱向储液槽内补充防冰液，从而为下一次冰雪天气作好准备。

拔气管的设置形成类似烟囱的结构，能够将蓄电池处的气体抽至高处，从而能够在蓄电池处产生气流，将蓄电池在工作中产生的热量带走，在夏季能够有效防止蓄电池过热。

玻璃挡板和玻璃隔板通过磨砂表面相配合，从而形成滑动密封结构，防止漏液。

本发明在工作中的消耗品为氯盐溶液，成本较低，易于补充，便于长期使用。

通气管的设置，使防冰液能够顺畅地流出防冰液箱。防尘盖的设置，能够防止树叶或花草的碎片落入通气管。

储液槽的槽底向下凹陷并凸出太阳能电池板的下表面，从而能够容纳更多的防冰液。

使用者可以通过用户终端随时监控本发明的状态，从而及时发现故障并及时排除。

总之，本发明结构简单，控制简便，在夏季能够防止蓄电池过热、在冬季能够防止冰雪凝结在太阳能电池板上，保证在下雪天气中太阳能电池板也能够利用环境光线进行持续发电。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是通气管和防尘盖的结构示意图；

图4是图1的右视图；

图5是出液管出口处的截面示意图；

图6是本发明的电控原理图。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明的液体式防冰雪太阳能电池板机构包括底板1，底板1上倾斜设有太阳能电池板2，太阳能电池板2连接有太阳能控制器3，太阳能控制器3连接有蓄电池4和逆变器5，逆变器5连接有电控装置6，电控装置6连接有无线通讯模块7、上微型液位传感器8和下微型液位传感器9；太阳能电池板2的上表面设有钢化玻璃层，与防冰液接触后不会被腐蚀。

太阳能电池板2上方设有防冰液箱10，防冰液箱10向下通过支架11支撑于底板1上；蓄电池4位于太阳能电池板2下方并固定连接在底板1上，电控装置6连接于支架11上；

防冰液箱10顶端设有顶盖12，顶盖12一端与防冰液箱10的侧壁顶部相铰接；防冰液箱10一端底部位于太阳能电池板2顶端上方并与太阳能电池板2顶端相邻；顶盖12向上连接有通气管13，通气管13上方设有防尘盖14，防尘盖14的截面呈弧顶向上的弧形，防尘盖14通过连接筋15连接在通气管13上；防冰液箱10底部向下连接有倾斜设置的出液管16，出液管16的截面呈方形；出液管16的下端为其出口且其上端为进口；以防冰液流动方向为前向，出液管16出口后侧的出液管16内设有玻璃隔板17，玻璃隔板17在周向方向止与出液管16内壁相连接，玻璃隔板17底端设有出液长孔18；出液管16前端顶部设有电动推杆19，电动推杆19的伸出杆向下伸入出液管16并连接有玻璃挡板20，玻璃挡板20位于玻璃隔板17前侧且其后侧表面与玻璃隔板17的前侧表面相贴合；玻璃隔板17的前侧表面和玻璃挡板20的后侧表面均为磨砂面；这样两者之间自然形成密封配合，可以防止防冰液沿玻璃隔板17和玻璃挡板20之间的配合间隙向外流出。玻璃隔板17正下方的出液管16底壁上设有与玻璃挡板20相适配的容纳槽21，容纳槽21低于出液长孔18且其后侧壁为磨砂面；电动推杆19的伸出杆22位于下极限位置时玻璃挡板20的下端部伸入容纳槽21中并与容纳槽21的后侧壁紧贴在一起，电动推杆19的伸出杆22位于上极限位置时玻璃挡板20的下端部高于出液长孔18的上端，电控装置6连接所述电动推杆19；

太阳能电池板2上部沿太阳能电池板2的宽度方向设有储液槽23，下微型液位传感器9位于储液槽23中部，上微型液位传感器8与储液槽23下侧壁顶部相齐平；所述出液管16的出口位于储液槽23上部上方；

所述太阳能电池板2的左侧壁和右侧壁分别连接有用于防止防冰液由左右两侧流出太阳能电池板2的左挡板24和右挡板25；左挡板24和右挡板25的上端均与储液槽23的上侧壁相齐平；

所述支架11连接有拔气管26，拔气管26连接有外大内小的喇叭口27，喇叭口27的开口与蓄电池4相邻；拔气管26穿过所述支架11后向上延伸且其顶端高于防冰液箱10。

所述防冰液为氯化钠水溶液或氯化钙水溶液或氯化镁水溶液；所述电控装置6为PLC或单片机（如51单片机）；无线通讯模块7为3G或4G模块；

所述电控装置6连接有摄像头28，摄像头28通过连接架29安装于防冰液箱10侧壁，摄像头28倾斜向下并朝向太阳能电池板2。

所述电控装置6连接有防冰液电磁阀30，防冰液电磁阀30设置在出液管16的进口处；储液槽23的槽底向下凹陷并凸出太阳能电池板2的下表面。

所述蓄电池4侧壁均匀设有若干传热翅片31。从而在蓄电池4温度较高时，能够更迅速地向外散发热量，避免长时间高温给蓄电池4带来损害。

本发明还公开了上述液体式防冰雪太阳能电池板2机构的防冰控制方法，按以下步骤进行：

在冬季冰雪天气到来前启动电控装置6，并人工在防冰液箱10内注满防冰液；初始状态下防冰液电磁阀30处于打开位置，同时电动推杆19的伸出杆22位于下极限位置，此时玻璃挡板20封闭所述出液长孔18；

电控装置6接收上微型液位传感器8和下微型液位传感器9的信号，当液位与下微型液位传感器9相齐平或低于下微型液位传感器9时，电控装置6控制电动推杆19的伸出杆22向上运动，带动玻璃挡板20向上离开出液长孔18，此时防冰液箱10内的防冰液通过出液管16流入防冰液槽；

当液位与上微型液位传感器8相齐平或高于上微型液位传感器8时，电控装置6控制电动推杆19的伸出杆22向下运动，带动玻璃挡板20向下插入容纳槽21，此时玻璃挡板20封闭出液长孔18，防冰液箱10内的防冰液停止流出；

电控装置6工作时，摄像头28持续将太阳能电池板2处的图像传送至电控装置6，电控装置6将图像通过无线通讯模块7传输给用户终端32，用户终端32为手机或平板电脑；

下雪时，雪持续落入储液槽23中，遇到防冰液后不断融化为水，从而使储液槽23内的液位升高；当液位高于储液槽23下侧壁顶端时，融化后的雪水与防冰液的混合液沿太阳能电池板2的上表面向下流动，从而逐渐使太阳能电池板2上表面均分布有防冰液；落在太阳能电池板2上的雪接触防冰液后融化为水，使得太阳能电池板2在下雪天气中不会被积雪覆盖，保证太阳能电池板2在环境光线的作用下持续发电。没有太阳光直射的条件下，下雪天太阳能电池板2的发电效率降低，但只要太阳能电池板未被冰雪覆盖，则在环境光线的作用下仍然能够持续发电。

当使用者通过用户终端32监控到某一或某些太阳能电池板2上覆盖有积雪时，表明该处液体式防冰雪太阳能电池板2机构不能正常工作，从而提醒使用者及时进行维护工作（如向防冰液箱10内添加防冰液）。

当电动推杆19出现故障、玻璃挡板20无法封闭出液长孔18时，电控装置6通过打开防冰液电磁阀30向储液槽23注入防冰液，通过关闭防冰液电磁阀30停止向储液槽23注入防冰液。

在电动推杆19出现故障、玻璃挡板20无法封闭出液长孔18时，防冰液电磁阀30起到在电控装置6的控制下防止防冰液箱10中的防冰液无法停止外流的作用，保证本发明可以向储液槽23在液位低时实现正常的注入防冰液的操作，同时在液位高时停止注入防冰液的操作。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.液体式防冰雪太阳能电池板机构，其特征在于：包括底板，底板上倾斜朝上设有太阳能电池板，太阳能电池板连接有太阳能控制器，太阳能控制器连接有蓄电池和逆变器，逆变器连接有电控装置，电控装置连接有无线通讯模块、上微型液位传感器和下微型液位传感器；太阳能电池板的上表面设有钢化玻璃层；

太阳能电池板上方设有防冰液箱，防冰液箱向下通过支架支撑于底板上；蓄电池位于太阳能电池板下方并固定连接在底板上，电控装置连接于支架上；

防冰液箱顶端设有顶盖，顶盖一端与防冰液箱的侧壁顶部相铰接；防冰液箱一端底部位于太阳能电池板顶端上方并与太阳能电池板顶端相邻；顶盖向上连接有通气管，通气管上方设有防尘盖，防尘盖的截面呈弧顶向上的弧形，防尘盖通过连接筋连接在通气管上；防冰液箱底部向下连接有倾斜设置的出液管，出液管的截面呈方形；出液管的下端为其出口且其上端为进口；以防冰液流动方向为前向，出液管出口后侧的出液管内设有玻璃隔板，玻璃隔板在周向方向止与出液管内壁相连接，玻璃隔板底端设有出液长孔；出液管前端顶部设有电动推杆，电动推杆的伸出杆向下伸入出液管并连接有玻璃挡板，玻璃挡板位于玻璃隔板前侧且其后侧表面与玻璃隔板的前侧表面相贴合；玻璃隔板的前侧表面和玻璃挡板的后侧表面均为磨砂面；玻璃隔板正下方的出液管底壁上设有与玻璃挡板相适配的容纳槽，容纳槽低于出液长孔且其后侧壁为磨砂面；电动推杆的伸出杆位于下极限位置时玻璃挡板的下端部伸入容纳槽中并与容纳槽的后侧壁紧贴在一起，电动推杆的伸出杆位于上极限位置时玻璃挡板的下端部高于出液长孔的上端，电控装置连接所述电动推杆；

太阳能电池板上部沿太阳能电池板的宽度方向设有储液槽，下微型液位传感器位于储液槽中部，上微型液位传感器与储液槽下侧壁顶部相齐平；所述出液管的出口位于储液槽上部上方；

所述太阳能电池板的左侧壁和右侧壁分别连接有用于防止防冰液由左右两侧流出太阳能电池板的左挡板和右挡板；左挡板和右挡板的上端均与储液槽的上侧壁相齐平；

所述支架连接有拔气管，拔气管连接有外大内小的喇叭口，喇叭口的开口与蓄电池相邻；拔气管穿过所述支架后向上延伸且其顶端高于防冰液箱。

2.根据权利要求1所述的液体式防冰雪太阳能电池板机构，其特征在于：所述防冰液为氯化钠水溶液或氯化钙水溶液或氯化镁水溶液；所述电控装置为PLC或单片机；无线通讯模块为3G或4G模块。

3.根据权利要求1或2所述的液体式防冰雪太阳能电池板机构，其特征在于：所述电控装置连接有摄像头，摄像头通过连接架安装于防冰液箱侧壁，摄像头倾斜向下并朝向太阳能电池板。

4.根据权利要求3所述的液体式防冰雪太阳能电池板机构，其特征在于：所述电控装置连接有防冰液电磁阀，防冰液电磁阀设置在出液管的进口处；储液槽的槽底向下凹陷并凸出太阳能电池板的下表面。

5.根据权利要求1所述的液体式防冰雪太阳能电池板机构，其特征在于：所述蓄电池侧壁均匀设有若干传热翅片。

6.权利要求4中所述液体式防冰雪太阳能电池板机构的防冰控制方法，其特征在于按以下步骤进行：

在冬季启动电控装置，并人工在防冰液箱内注满防冰液；初始状态下防冰液电磁阀处于打开位置，同时电动推杆的伸出杆位于下极限位置，此时玻璃挡板封闭所述出液长孔；

电控装置接收上微型液位传感器和下微型液位传感器的信号，当液位与下微型液位传感器相齐平或低于下微型液位传感器时，电控装置控制电动推杆的伸出杆向上运动，带动玻璃挡板向上离开出液长孔，此时防冰液箱内的防冰液通过出液管流入防冰液槽；

当液位与上微型液位传感器相齐平或高于上微型液位传感器时，电控装置控制电动推杆的伸出杆向下运动，带动玻璃挡板向下插入容纳槽，此时玻璃挡板封闭出液长孔，防冰液箱内的防冰液停止流出；

电控装置工作时，摄像头持续将太阳能电池板处的图像传送至电控装置，电控装置将图像通过无线通讯模块传输给用户终端，用户终端为手机或平板电脑；

下雪时，雪持续落入储液槽中，遇到防冰液后不断融化为水，从而使储液槽内的液位升高；当液位高于储液槽下侧壁顶端时，融化后的雪水与防冰液的混合液沿太阳能电池板的上表面向下流动，从而逐渐使太阳能电池板上表面均分布有防冰液；落在太阳能电池板上的雪接触防冰液后融化为水，使得太阳能电池板在下雪天气中不会被积雪覆盖，保证太阳能电池板在环境光线的作用下持续发电；

当使用者通过用户终端监控到某一或某些太阳能电池板上覆盖有积雪时，表明该处液体式防冰雪太阳能电池板机构不能正常工作，从而提醒使用者及时进行维护工作。

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