CN108755327A - 一种光伏路面系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏路面系统，包括总控单元、路基、光伏路面及光伏路面两侧的排水槽，所述光伏路面由数个光伏板模块排列组成，其特征在于，所述路基上设有支撑部，所述支撑部用于对所述光伏模块的支撑，所述路基与所述支撑部之间形成集水渠；所述排水槽间隔设置有集水池；所述支撑部上面铺设有所述光伏板模块；所述光伏板模块与所述支撑部之间设置有循环水管，所述集水池处设有集热器，所述循环水管通过第一水泵与所述集热器相连通。本发明能实现炎热天气对光伏路面降温，寒冷天气融化光伏路面上的积雪及冰层；本发明设有支撑部可将光伏板模块上的负荷产生的弯矩应力变成压应力或是大部分转化成压应力，延长了光伏板模块的使用寿命使整个光伏路面的使用寿命延长。
Description
技术领域
本发明涉及交通路面，尤其涉及一种光伏路面系统，主要适用于高速公路的路面应用。
背景技术
光伏公路的概念最早出现在2006年，2013年美国爱达荷州的布鲁索夫妇研发了一种形似砖块、具有凹凸表面的六边形太阳能厚板，以地脚螺栓固定在事先铺设的水泥混凝土基础上。这种结构除了其承载及路用性能有待证实外，其造价昂贵、需要大量人工也是其显而易见的缺点，因此截止目前仅在美国爱达荷州桑德波因特市修建了一个15平米的露天停车场。
2014年11月在荷兰一个叫克罗默尼的城镇里正式开通了一条长230英尺(约70米)的太阳能自行车路面。这条道路由2.4米×3.3米的预制水泥混凝土板拼接而成，太阳能电池被放置在钢化玻璃层之下。
法国COLAS公司采用直埋技术将路面锯切出凹槽，将预制好的太阳能光伏板埋入路面，然后采用喷涂工艺进行封装。
2017年12月全球首条光伏公路在山东济南开通了一段长约1公里的光伏实验路段，光伏路面上不仅能承载小型电动汽车的行驶，也能承载中型货车的行驶，同时还配备了电动汽车充电桩、智能引导标线等衍生应用设施，同时还能融化路面的的积雪。
上述四类太阳能光伏发电路面技术仍然停留在概念和试验阶段，路面结构也存在很多不符合道路工程基本要求的重大缺陷，例如：美国的太阳能玻璃“砖”路面平整度差、易透水、容易出现基层破坏，从而导致面层过量变形等问题；荷兰的水泥混凝土预制技术则面临大型构件现场拼装困难、表面钢化玻璃抗滑能力不足等难题，所以只在自行车道上进行了小规模试验；法国的直埋式技术缺乏对光伏板发电层的保护，极易在车辆荷载的作用下出现光伏发电层损坏，最终导致路面丧失发电能力；山东济南开通的光伏实验路段虽然能承载小型汽车及中型货车的行驶及融化路面上的积雪，但是炎热的天气并不能对路面进行降温工作，从而导致了光伏公路的使用寿命大大的缩短。
因此，亟需一种光伏路面系统解决上述技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种光伏路面系统，不仅能满足道路对承载力和太阳能光伏发电的要求，同时能在炎热的天气对光伏路面降温及在寒冷的天气融化路面上的积雪及冰。
本发明是通过以下技术方案予以实现的。
一种光伏路面系统，包括总控单元、路基、光伏路面及光伏路面两侧的排水槽，所述光伏路面由数个光伏板模块排列组成，所述排水槽间隔设置有集水池；所述路基上设有支撑部，所述路基与所述支撑部之间形成集水渠；所述支撑部上面铺设有所述光伏板模块；所述光伏板模块与所述支撑部之间设置有循环水管，所述集水池处设有集热器，所述循环水管通过第一水泵与所述集热器相连通。
本发明中所述的支撑部可将大部分有所述光伏板模块的承载力转化为压应力；所述路基与所述支撑部之间形成的集水渠内有流动的水，在天气炎热时，可对光伏路面进行降温，由于整个集水渠属于开放式的，也具有通风散热的功能，整个光伏路面下的集水渠为相通的；在天气寒冷时，通过所述集热器将所述集水池内的水加热后由第一水泵打入所述循环水管，使路面上的积雪或冰融化。
具体的，所述光伏板模块由上而下依次包括钢化玻璃层、光伏板、基板，所述基板上方设有绝缘缓冲层，所述基板上设有凸台，所述凸台依次穿过所述绝缘缓冲层、光伏板与钢化玻璃层粘接相连。首先所述绝缘缓冲层不仅对钢化玻璃层传递来的负载有一定的缓冲作用，同时阻隔了光伏板上的电能传送到所述路基上的所述支撑部上，避免了安全事故的发生。
优选的，所述支撑部包括支撑板及排列在支撑板底部的数个拱形支架，所述循环水管位于所述支撑板与所述拱形支架之间的间隙内，所述间隙内还填充有高强度导热材料。所述拱形支架通过水平推力将钢化玻璃层传递的负荷产生的弯矩应力变成压应力或是大部分转化成压应力，使所述钢化玻璃层、光伏板及基板不会因不能承受负荷产生变形或损坏，在交通路面应用方面尤为重要，同时，因设置有数个拱形支架不会因为其中一个损坏而影响光伏路面的整体强度，增加了光伏路面的使用寿命。除此之外，间隙内填充的高强度导热材料，增加整个光伏路面强度的同时还能将所述循环水管内的热量迅速传递给支撑板、拱形支架及支撑板。
优选的，所述光伏路面上的各光伏板模块之间设有排水沟，所述排水沟的水直接排入所述排水槽。其目的在于，雨季时，排水沟可将光伏路面上的雨水直接排入光伏路面两侧的排水槽内。
优选的，所述拱形支架上设有水位传感器，所述水位传感器与所述总控单元电连接。
优选的，所述集水池处还设有第二水泵，所述第二水泵与所述总控单元电连接。
所述集水渠内的水也具有一定的支撑作用，在所述支撑部上设置水位传感器，所述水位传感器与所述总控单元电连接，所述集水渠内的水在一定水位内用于辅助支撑光伏路面；当所述集水渠的水位高于设定的水位时，所述集水渠内的水会自动溢出并流入所述排水槽中；当所述集水渠的水位低于设定的水位时，设置在所述集水池处的第二水泵将所述集水池内的水抽入所述集水渠中，所述第二水泵与所述总控单元电连接。所述集水池与市政排洪管道是相连通的，在雨水充沛时，所述集水池内的水会排入市政排洪管道内。
优选的，所述支撑板可为所述光伏板模块的基板，所述支撑板与所述拱形支架一体成型。将整个支撑部作为光伏板模块的一部分，增加光伏板模块的强度，延长光伏板模块的使用寿命。
优选的，所述路基为混凝土结构。
在使用本发明所述的光伏路面系统时，雨水充沛的季节，所述集水渠、集水池、排水槽可以储存一定的水量；炎热的季节，所述集水渠及所述排水槽内的水一直处于流动的状态，不仅如此，开放式的集水渠通风性能好，两者结合在一起对光伏路面的散热效果更佳；寒冷季节，所述集水池内的水通过所述集热器加热后由所述第一水泵打入所述循环水管内，所述循环水管内的水在下一个所述集水池释放，如此一直循环，所述循环水管内的热水融化积雪及冰层的效果更好；在所述支撑板与所述拱形支架之间的间隙内填充的高强度导热材料会使整个光伏路面受热面积更均匀，效果更佳；除此之外，所述集水渠内的水具对光伏路面有一定的支撑作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、支撑部由支撑板和数个拱形支架组成，可将钢化玻璃层传递的弯矩应力转化成压应力，避免了光伏板模块因负荷过大引起的变形和损坏；2、路基和支撑部形成的集水渠内的水能对光伏路面进行降温，且集水渠为开放式，也可通风降温，或是将水和通风结合给光伏路面降温；3、将集水池的内水通过集热器加热后由第一水泵打入循环水管内，高强度导热材料使整个光伏路面受热更加均匀，对光伏路面上的积雪及冰层融化的效果更好，同时还具有一定的保温作用；4、集水渠内的水对光伏路面具有支撑作用，有效缓解支撑部的压力。本发明所述的光伏路面系统具有散热降温、融化积雪冰层效果，同时使整个光伏路面的强度大，有效延长了光伏路面的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的俯视图。
图2为本发明的主视截面图。
图3为本发明的侧视图。
图4为实施例2的结构示意图。
图5为实施例3的结构示意图。
图6为实施例4的结构示意图。
图中：1、路基；2、光伏路面；201、光伏板模块；2011、钢化玻璃层；2012、光伏板；2013、基板；20131、凸台；2014、绝缘缓冲层；202、排水沟；3、排水槽；4、集水池；5、支撑部；501、支撑板；502、拱形支架；503、间隙；504、导热材料；6、集水渠；7、循环水管；8、第一水泵；9、集热器；11、水位传感器；12、第二水泵。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
如图1-3所示，一种光伏路面系统，包括总控单元、路基1、光伏路面2及光伏路面2两侧的排水槽3，所述光伏路面2由数个光伏板模块201排列组成，所述排水槽3间隔设置有集水池4；所述路基1上设有支撑部5，所述路基1与所述支撑部5之间形成集水渠6；所述光伏板模块201铺设在所述支撑部5上面；所述光伏板模块201与所述支撑部5之间设置有循环水管7，所述集水池4处设有集热器9，所述循环水管7通过第一水泵8与所述集热器9相连通。
本发明在使用时，所述光伏路面2上行驶的车辆带来的负载直接传递给所述光伏板模块201，而所述支撑部5主要的作用是提高所述光伏路面2的整体强度，所述支撑部5可将所述光伏板模块201的承载力转化为压应力，避免了因载荷过大导致所述光伏板模块201变形和损坏，影响所述光伏路面2的使用；炎热的夏季，为避免因天气炎热温度过高对所述光伏路面2造成伤害，应对所述光伏路面2进行降温工作，所述集水渠6流动的水可对所述光伏路面2进行降温，且所述集水渠6为开放式的，同时也可以通风降温；在寒冷的冬季，由于所述光伏路面2上的积雪或是冰层会影响车辆的行驶，严重时还会出现交通事故，故需要将所述光伏路面2上的积雪或冰层融化，所述集水池4的水通过所述集热器9加热后再由所述第一水泵8抽进所述循环水管7，所述循环水管7内的热水能有效的将所述光伏路面2上的积雪或冰层融化，保证了车辆在所述光伏路面2上安全行驶。
所述支撑部5包括支撑板501及排列在支撑板501底部的数个拱形支架502，所述循环水管7位于所述支撑板501与所述拱形支架502之间的间隙503内，所述间隙503内还填充有高强度导热材料504。所述拱形支架502通过水平推力将光伏板模块201传递的负荷产生的弯矩应力变成压应力或是大部分转化成压应力，光伏板模块201不会因不能承受负荷产生变形或损坏，在交通路面应用方面尤为重要，同时，因设置有数个拱形支架502不会因为其中一个损坏而影响光伏路面2的整体强度，增加了光伏路面2的使用寿命。除此之外，间隙503内填充有高强度导热材料，增加整个光伏路面2强度的同时还能将所述循环水管7内的热量迅速传送到所述路基1上的所述支撑部5的支撑板501上和拱形支架502上，支撑板501将热量传递给光伏板模块201用于融化光伏路面2上的积雪或冰层，以此保证交通的畅通及交通安全，传递给拱形支架502的热量会将与拱形支架502接触的集水渠6内的冰融化，具有给整个光伏路面2升温的作用。
所述路基1为混凝土结构。
实施例2
如图4所示，一种光伏路面系统，本实施例与实施例1的结构和原理类似，本实施例与实施例1的区别在于，所述光伏板模块201由上而下依次包括钢化玻璃层2011、光伏板2012、基板2013，所述基板2013上方设有绝缘缓冲层2014，所述基板2013上设有凸台20131，所述凸台20131依次穿过所述绝缘缓冲层2014、光伏板2012与钢化玻璃层2011粘接相连。首先所述绝缘缓冲层2014不仅对钢化玻璃层2011传递来的负载有一定的缓冲作用，同时避免了光伏板2012上的电能传送到所述支撑部5上，降低了安全事故的发生。
实施例3
如图5所示，一种光伏路面系统，本实施例与实施例1、实施例2的结构和原理类似，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，所述拱形支架502上设有水位传感器11，所述水位传感器11与所述总控单元电连接。
所述集水池4处设有第二水泵12，所述第二水泵12与所述总控单元电连接。
所述集水渠6内的水除了具有降温的作用，同时也具有一定的支撑作用，在所述拱形支架502上设置水位传感器11，所述水位传感器11与所述总控单元电连接，所述集水渠6内的水在一定水位内用于辅助支撑所述光伏路面2，当所述集水渠6的水位高于设定的水位时，所述集水渠6内的水会自动溢出并流入所述排水槽3中，当所述集水渠6的水位低于设定的水位时，设置在所述集水池4处的所述第二水泵12将所述集水池4内的水抽入所述集水渠6中，以保证所述集水渠内的水的水位用于辅助支撑所述光伏路面2。
实施例4
如图6所示，一种光伏路面系统，本实施例与实施例1和实施例2的结构和原理类似，本实施例与实施例1、实施例2的不同之处在于，所述光伏路面2上的各光伏板模块201之间设有排水沟202，所述排水沟202的水直接排入所述排水槽3。在下雨时，路面上会存在一定的集水，所述排水沟202的作用在于将光伏路面2的集水排入所述排水槽3内。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (9)
1.一种光伏路面系统，包括总控单元、路基、光伏路面及光伏路面两侧的排水槽，所述光伏路面由数个光伏板模块排列组成，其特征在于，所述路基上设有支撑部，所述支撑部用于对所述光伏模块的支撑，所述路基与所述支撑部之间形成集水渠；所述排水槽间隔设置有集水池；所述支撑部上面铺设有所述光伏板模块；所述光伏板模块与所述支撑部之间设置有循环水管，所述集水池处设有集热器，所述循环水管通过第一水泵与所述集热器相连通。
2.根据权利要求1所述一种光伏路面系统，其特征在于，所述光伏板模块由上而下依次包括钢化玻璃层、光伏板、基板，所述基板上方设有绝缘缓冲层，所述基板上设有凸台，所述凸台依次穿过所述绝缘缓冲层、光伏板与钢化玻璃层粘接相连。
3.根据权利要求1所述一种光伏路面系统，其特征在于，所述支撑部包括支撑板及排列在支撑板底部的数个拱形支架，所述循环水管位于所述支撑板与所述拱形支架之间的间隙内，所述间隙内还填充有高强度导热材料。
4.根据权利要求1所述一种光伏路面系统，其特征在于，所述光伏路面上的各光伏板模块之间设有排水沟，所述排水沟的水直接排入所述排水槽。
5.根据权利要求3所述一种光伏路面系统，其特征在于，所述拱形支架上设有水位传感器，所述水位传感器与所述总控单元电连接。
6.根据权利要求1所述一种光伏路面系统，其特征在于，所述集水池处还设有第二水泵，所述第二水泵与所述总控单元电连接。
7.根据权利要求1所述一种光伏路面系统，其特征在于，所述集水渠上设置有与所述集水池相通的地下管道，所述地下管道与所述集水渠连通的位置设有电控闸门，所述电控闸门与所述总控单元电连接。
8.根据权利要求3所述一种光伏路面系统，其特征在于，所述支撑板为所述光伏板模块的基板，所述支撑板与所述拱形支架一体成型。
9.根据权利要求1所述一种光伏路面系统，其特征在于，所述路基为混凝土结构。
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