CN109056457A - 智慧城市太阳能供电道路系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智慧城市太阳能供电道路系统及其施工方法，包括路基、基层和面层，面层包括行车路面和在横向上分别位于行车路面两侧的侧边路面段；基层上对应于行车路面设有凹入安装槽，凹入安装槽内铺设底板，底板上设格栅板，格栅板每个栅格内均置有太阳能电池板；格栅板上安装透光承重面层，透光承重面层构成所述行车路面；两侧边路面段下方的基层中均埋设有蓄电池并通过地下线缆相互连接，太阳能电池板与地下线缆电连接；两侧边路面段上均设有市政基建用电产品，市政基建用电产品与蓄电池电连接。本发明将光伏发电技术应用到路面上，节约了空间，增大了受光面积，提高了能源利用率，就近连接使用电能，缩短了传输距离，提高了能量利用率。

Description

智慧城市太阳能供电道路系统及其施工方法

技术领域

本发明属于机械工程中供能系统技术领域，具体涉及一种智慧城市太阳能供电道路系统及其施工方法。

背景技术

随着观念的改变提升，人们对清洁可再生能源的需求逐渐增长，太阳能作为优质的清洁可再生能源，应用已很普遍，以光伏发电使用为其主要应用方式，其中，光伏电站一般选址在地域辽阔的地方，存在远距离传输消耗能量的问题，城市中应用的光伏产品的光伏发电部分通常安装于路灯杆架、建筑物顶、庭院地面、广场上等高处或空旷处以获得更好的光照条件，对应的也占用了更多的城市可用空间，这一定程度上限制着城市光伏产品的发展；而城市中大量修建的普通道路，完全可以考虑在保证基本通行功能的基础上，再应用上光伏发电技术，扩大城市光伏发电应用面积；在这方面，对应的城市普通道路的其它功能配备也有待完善。因此，亟需开发一种新的太阳能供电道路系统，以提供全方位的供电服务。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种智慧城市太阳能供电道路系统及其施工方法，解决如何在保证道路通行功能的基础上，在路面上应用光伏发电技术的问题，使光伏发电技术在道路上得到有效应用，取得减少光伏发电部分在地面上的占用空间、缩短与道路上用电产品的连接传输距离以提高能量利用率的效果，促进光伏发电应用的发展，完善道路的供电功能配备。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

智慧城市太阳能供电道路系统，包括路基和铺设在所述路基上的筑路材料基层，筑路材料基层上铺设路面面层，所述路面面层包括行车路面和在横向上分别位于行车路面两侧的侧边路面段；所述筑路材料基层上对应于所述行车路面设有凹入安装槽，所述凹入安装槽内铺设有底板，所述底板上设有格栅板，所述格栅板的每个栅格内均置有太阳能电池板；所述格栅板上支撑安装有透光承重面层并通过透光承重面层将各栅格封盖，所述透光承重面层形成为所述行车路面；所述两条侧边路面段下方的筑路材料基层中均埋设有蓄电池并通过地下线缆相互连接，所述太阳能电池板与所述地下线缆电连接；所述两条侧边路面段上均设有市政基建用电产品，所述市政基建用电产品与蓄电池电连接；优选同一侧的市政基建用电产品和蓄电池相电连接；

所述底板与格栅板每个栅格对应的位置均开设有上下贯穿的通道以用于排水，所述路基的上表面设有凹入的排水通道以导出路面流下来的地面水。

本发明提供了在道路路面应用光伏发电技术的一种构造形式，通过透光承重面层、格栅板、底板以及具体的细节构造在保证道路通行功能的基础上，将太阳能发电技术应用到广阔的公路面积上，节约了布置空间；可实现在修建的道路上通过太阳能电池板吸收照射到路面上的太阳能量，并转化为可供利用的电能，然后用于给市政基建用电产品供电的功能。格栅板保证透光承重面层部分的路面强度，并有效保护太阳能电池板；通常说的格栅板，指纵横交叉排列形成若干方形格子的金属制件，本发明所述的格栅板，不限于金属制件，其材质也可以是钢化玻璃、超强增韧尼龙或随着材料技术发展的其它新材质，只要满足使用强度需求并能在栅格内置有太阳能电池板即可；实施时，底板与路基之间的筑路材料基层部分优选排水性好筑路材料，如大粒径石块、卵石等，使所排水能流入到排水通道为准；所述透光承重面层可以是钢化玻璃或者高强度透明塑料，其上表面可设为凹凸不平的面以增加作为路面使用的防滑性能，透光承重面层可以是同时覆盖若干个栅格，也可以是每个栅格上对应封盖一个透光承重面层，可结合施工设计时太阳能电池板的大小、后期的可维修性灵活实施。

本发明的太阳能电池板与市政基建用电产品就近连接并使用转化的电能，缩短了传输距离，提高了能量利用率；蓄电池方便太阳能电池板转化电能的储能，延长可持续供电时间，提高可使用性。蓄电池位于格栅板的两边，可减少占用的竖向空间，合理利用了地下空间，避免了整个路面的厚度过大，节约材料；还匹配设计了排水方案以完善道路功能；使用时，透光承重面层可作为行车道，两条侧边路面段可设置充电停车位、人行道或绿地等，优化道路功能配备。

进一步完善上述技术方案，所述透光承重面层下设置有电热丝，所述电热丝通过格栅板上开设的孔穿行布设，所述电热丝与蓄电池电连接。

这样，增加融雪功能，在冬季下雪时用于加热路面进行融雪，解决目前经常因路面积雪造成的出行难问题，改善交通情况，减少冬季因路面积雪引起的交通事故发生率；实施时，电热丝可以设于太阳能电池板的上方或下方。

进一步地，所述太阳能电池板与格栅板的下表面间隔了一定距离以更好地防水，所述电热丝设于太阳能电池板和底板之间，所述电热丝沿透光承重面层的横向设置且其长度与透光承重面层的宽度对应；沿透光承重面层的纵向间隔设有若干所述电热丝。

这样，合理利用格栅板的空间，将电热丝设于太阳能电池板下方，不影响太阳能电池板采光，也避免电热丝长期被太阳光照射而缩短寿命，电热丝发热热量向上传递，透光承重面层能保持融雪温度，不影响融雪效果；电热丝横向设置便于统一长度，制作方便，便于故障时的检测和维修，单根检测，出现故障的直接整根更换。

进一步地，所述透光承重面层略低于侧边路面段，所述格栅板的数量为若干组并在所述底板上横向间隔设置，每组格栅板之间的间隙内设有LED灯，所述LED灯与蓄电池电连接；每组格栅板上方的透光承重面层部分分别形成为行车道，所述间隙上方的透光承重面层部分形成为分割线。

这样，便于道路各个功能区的区分标识，划分显而易见；特别在夜间使每个行车道之间分割线更明显，还能提前指引前方道路情况，降低交通事故发生率。

进一步地，所述排水通道数量为两条，分别设于路基的两边，两排水通道之间的横向距离大于所述透光承重面层的宽度，两排水通道之间的路基上表面低于两排水通道外侧的路基上表面，排水通道上封盖有透水隔板。

这样，更好地将底板排下来的地面水引流入排水通道，排水及时性更好；两侧提高了容水高度，避免漫溢；透水隔板用于支撑上方的筑路材料。

进一步地，所述透水隔板搭设于两排水通道外侧的路基上表面，两排水通道之间的路基上表面设有导水支架层并支撑所述透水隔板。

这样，将透水隔板扩大至两排水通道外侧的路基上表面，下方使用导水支架层支撑，可减少底板下方的筑路材料基层厚度，而导水支架层的过水能力优于筑路材料基层，进而提高了排水性能。

进一步地，所述市政基建用电产品包括汽车充电桩、路灯和市政用电桩，所述汽车充电桩设于侧边路面段靠近透光承重面层的一侧并沿侧边路面段的纵向间隔设置，所述路灯和市政用电桩设于侧边路面段远离透光承重面层的一侧并沿侧边路面段的纵向间隔交替设置。

这样，完善道路的供电功能配备，提供全方位的供电服务；实施时，可以在侧边路面段上对应汽车充电桩配置停车位，汽车也可以停在透光承重面层的边上并连接充电桩进行充电，使用方便。

本发明还涉及上述智慧城市太阳能供电道路系统的施工方法，包括如下步骤：

1）铺设道路的路基；

2）在两排水通道之间和外侧的路基上表面铺设垫层；

3）在两排水通道之间的垫层上铺设导水支架层；

4）导水支架层上支撑铺设透水隔板，透水隔板两侧与两排水通道外侧的垫层搭接；

5）铺设底板设计高度以下的筑路材料基层部分，并埋设地下线缆；

6）铺设底板，在底板上间隔设置各个格栅板；

7）布设电热丝；

8）安装太阳能电池板和LED灯，封盖透光承重面层；

9）铺设透光承重面层两侧的筑路材料基层部分，埋设蓄电池；

10）在两侧的筑路材料基层部分上铺设面层并设置市政基建用电产品，形成侧边路面段。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明在道路地下布置了格栅板和太阳能电池板，在满足路面使用需求基础上，将太阳能发电技术应用到了广阔的公路上，节约了布置空间，增大了受光面积，提高了能源利用率。

2、本发明道路系统的供电功能配备完善，能提供全方位的供电服务，蓄电池方便太阳能电池板转化电能的储能，延长可持续供电时间，提高可使用性。

3、本发明的市政基建用电产品就近连接太阳能电池板并使用其转化的电能，缩短了传输距离，提高了能量利用率。

4、本发明的道路排水性能好，不会造成积水，也利于延长太阳能电池板的寿命。

5、本发明的道路具备融雪功能，解决下雪天出行难问题；道路区域划分清晰，夜间能提前指引前方道路情况；均能有效降低交通事故发生率。

附图说明

图1-实施例的智慧城市太阳能供电道路系统结构示意图；

图2-图1的俯视图；

图3-实施例的智慧城市太阳能供电道路系统另一种施工构造的结构示意图；

其中，路基1，排水通道11，导水支架层12，透水隔板13，侧边路面段2，汽车充电桩21，路灯22，市政用电桩23，筑路材料基层3，透光承重面层4，格栅板41，太阳能电池板42，底板43，通道44，电热丝45，间隙46，LED灯47，导线48，地下线缆5，蓄电池6，路沿石7，隔断8，停车位9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

参见图1、图2，具体实施例的智慧城市太阳能供电道路系统，包括路基1和铺设在所述路基1上的筑路材料基层3，筑路材料基层3上铺设路面面层，所述路面面层包括在横向上分别铺设于路基1两边的侧边路面段2和两条侧边路面段2之间的透光承重面层4，所述透光承重面层4形成为行车路面，所述筑路材料基层3上对应于所述透光承重面层4设有凹入安装槽，所述凹入安装槽内铺设有底板43，所述底板43上设有格栅板41并通过所述格栅板41支撑透光承重面层4，所述格栅板41呈方形栅格阵列形式，所述格栅板41的每个栅格内均置有太阳能电池板42；所述底板43与格栅板41每个栅格对应的位置均开设有上下贯穿的通道44以用于排水，所述格栅板41的每个栅格上方对应固定封盖有一块钢化玻璃，所有钢化玻璃构成所述透光承重面层4，所述钢化玻璃的上表面为凹凸不平的面以增加作为路面使用的防滑性能；所述太阳能电池板42的下表面通过导线48与地下线缆5电连接，所述导线48也从所述通道44穿过，与底板43下的地下线缆5连接；所述太阳能电池板42与格栅板41的下表面间隔了一定距离以更好地防水，沿透光承重面层4的横向在太阳能电池板42和底板43之间还设有电热丝45，所述电热丝45通过格栅板41上开设的孔穿行布设，其长度与透光承重面层4的宽度对应且沿透光承重面层4的纵向间隔设有若干所述电热丝45，这样，道路系统增加融雪功能，解决路面积雪造成的出行难问题，改善交通情况。其中，所述透光承重面层4略低于侧边路面段2，所述格栅板41的数量为四组并在所述底板43上横向间隔设置，每组格栅板41之间的间隙46内设有LED灯47；所述间隙46上也固定封盖有钢化玻璃，所有间隙46上的钢化玻璃与各栅格上的钢化玻璃共同构成所述透光承重面层4，每组格栅板41上方的钢化玻璃作为行车道，间隙46上方的钢化玻璃作为分割线，这样，道路区域划分清晰，夜间能提前指引前方道路情况，减少交通事故的发生；本实施例中间的间隙46上方还设有隔断8，使透光承重面层4形成双向四车道，双向行驶更安全。

所述两条侧边路面段2下方的筑路材料基层3中均埋设有蓄电池6并通过所述地下线缆5相互连接；所有电热丝45、LED灯47均与蓄电池6电连接；蓄电池6方便太阳能电池板42转化电能的储能并位于格栅板41的两边，可减少占用的竖向空间，避免整个路面厚度过大，节约了材料；所述两条侧边路面段2上均设有市政基建用电产品，所述市政基建用电产品与同一侧的蓄电池6电连接；蓄电池6的数量与供电对象产品按实际设计对应配置于道路系统中，所述市政基建用电产品包括汽车充电桩21、路灯22和市政用电桩23，所述汽车充电桩21设于侧边路面段2靠近透光承重面层4的一侧并沿侧边路面段2的纵向间隔设置，所述路灯22和市政用电桩23设于侧边路面段2远离透光承重面层4的一侧并沿侧边路面段2的纵向间隔交替设置，这样，完善道路的供电功能配备，提供全方位的供电服务；还可以在侧边路面段2上设置与汽车充电桩21一对一的停车位9，汽车也可以停在透光承重面层4的边上并连接充电桩进行充电，使用方便。

所述路基1的上表面设有两条凹入的排水通道11，分别设于路基1的两边，两排水通道11之间的横向距离大于上方的透光承重面层4和底板43的宽度，两排水通道11之间的路基1上表面低于两排水通道11外侧的路基1上表面，两排水通道11外侧的路基1上表面之间搭设有透水隔板13，两排水通道11之间的路基1上表面设有导水支架层12并支撑所述透水隔板13。这样，提高道路系统的排水能力。

本发明在保证道路通行功能的基础上，将太阳能发电技术应用到广阔的公路面积上，节约了布置空间，增大了受光面积，提高了能源利用率；太阳能电池板42与市政基建用电产品就近连接并使用转化的电能，缩短了传输距离，也提高了能量利用率。本发明的太阳能电池板42吸收照射到路面上的太阳能量，并转化为可供利用的电能，然后用于给市政基建用电产品供电，其中，蓄电池6能有效储能，延长可持续使用时间，增加本道理系统的可使用性。行车道，分割线，划分清晰，汽车充电桩21位置设置停车位，路灯22和市政用电桩23位置为人行道或绿地，使用时，两条侧边路面段2横向外侧通过路沿石7分区，还可以向外再修建人行道或绿地等，进一步完善功能化建设，其中，侧边路面段2与透光承重面层4之间也可以设置路沿石7来进行区域划分或起到标识作用，本发明不作具体限制。

为便于理解，对其施工简介如下：先打好道路的路基1，在路基1的各上表面铺设垫层，在两排水通道11之间的垫层上铺设导水支架层12，导水支架层12上支撑铺设透水隔板13，透水隔板13两侧延伸与两排水通道11外侧的路基1搭接，再铺设底板43设计高度以下的筑路材料基层3，将地下线缆5埋设其中，在中间铺设底板43，底板43下方铺设的筑路材料基层3部分可使用排水性好的筑路材料，如大粒径石块、卵石等，底板43上是格栅板41，太阳能电池板42和LED灯47置于其中，电热丝45横向穿行布设，封盖透光承重面层4；铺设透光承重面层4两边外侧的筑路材料基层3，蓄电池6埋设其中，两边的筑路材料基层3上铺设面层并设置市政基建用电产品，即形成所述的侧边路面段2。参见图3，如果不使用导水支架层12，则在两排水通道11上分别封盖透水隔板13，然后铺设筑路材料基层3，底板43下至两边的排水通道11之间的筑路材料基层3部分都应使用排水性好的筑路材料。

实施时，所述透光承重面层4还可以选择高强度透明塑料或随着材料技术发展的其它新材质，只要满足使用强度需求并能有效透光即可，透光承重面层4的钢化玻璃也可以同时覆盖若干个栅格，可结合施工设计时太阳能电池板42的大小、后期的可维修性灵活实施。

对上述施工进一步梳理，本发明还提供了上述实施例的智慧城市太阳能供电道路系统的施工方法，包括如下步骤：

1）铺设道路的路基1；

2）在两排水通道11之间和外侧的路基上表面铺设垫层；

3）在两排水通道11之间的垫层上铺设导水支架层12；

4）导水支架层12上支撑铺设透水隔板13，透水隔板13两侧与两排水通道11外侧的垫层搭接；

5）铺设底板43设计高度以下的筑路材料基层部分，并埋设地下线缆5；

6）铺设底板43，在底板43上间隔设置四个格栅板41，形成间隙46；

7）横向穿行布设电热丝45，并沿道路纵向间隔布设若干的电热丝45；

8）在每个栅格内安装太阳能电池板42，间隙46内安装LED灯47，并沿道路纵向在间隙46内间隔安装若干的LED灯47；封盖透光承重面层4；

9）铺设透光承重面层4两侧的筑路材料基层部分，埋设蓄电池6；

10）在两侧的筑路材料基层部分上铺设面层并设置市政基建用电产品，形成侧边路面段2；侧边路面段2与透光承重面层4共同形成路面面层。

步骤5）中设地下线缆5时，预留好电连接的连接端，便于后续施工中电连接所述电热丝45、太阳能电池板42、LED灯47和蓄电池6；步骤9）埋设蓄电池6时也应预留好与市政基建用电产品的电连接端以便后续连接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.智慧城市太阳能供电道路系统，包括路基（1）和铺设在所述路基（1）上的筑路材料基层（3），筑路材料基层（3）上铺设路面面层，所述路面面层包括行车路面和在横向上分别位于行车路面两侧的侧边路面段（2）；其特征在于：所述筑路材料基层（3）上对应于所述行车路面设有凹入安装槽，所述凹入安装槽内铺设有底板（43），所述底板（43）上设有格栅板（41），所述格栅板（41）的每个栅格内均置有太阳能电池板（42）；所述格栅板（41）上支撑安装有透光承重面层（4）并通过透光承重面层（4）将各栅格封盖，所述透光承重面层（4）形成为所述行车路面；所述两条侧边路面段（2）下方的筑路材料基层（3）中均埋设有蓄电池（6）并通过地下线缆（5）相互连接，所述太阳能电池板（42）与所述地下线缆（5）电连接；所述两条侧边路面段（2）上均设有市政基建用电产品，所述市政基建用电产品与蓄电池（6）电连接；

所述底板（43）与格栅板（41）每个栅格对应的位置均开设有上下贯穿的通道（44）以用于排水，所述路基（1）的上表面设有凹入的排水通道（11）。

2.根据权利要求1所述智慧城市太阳能供电道路系统，其特征在于：所述透光承重面层（4）下设置有电热丝（45），所述电热丝（45）通过格栅板（41）上开设的孔穿行布设，所述电热丝（45）与蓄电池（6）电连接。

3.根据权利要求2所述智慧城市太阳能供电道路系统，其特征在于：所述太阳能电池板（42）与格栅板（41）的下表面间隔了一定距离以更好地防水，所述电热丝（45）设于太阳能电池板（42）和底板（43）之间，所述电热丝（45）沿透光承重面层（4）的横向设置且其长度与透光承重面层（4）的宽度对应；沿透光承重面层（4）的纵向间隔设有若干所述电热丝（45）。

4.根据权利要求3所述智慧城市太阳能供电道路系统，其特征在于：所述透光承重面层（4）略低于侧边路面段（2），所述格栅板（41）的数量为若干组并在所述底板（43）上横向间隔设置，每组格栅板（41）之间的间隙（46）内设有LED灯（47），所述LED灯（47）与蓄电池（6）电连接；每组格栅板（41）上方的透光承重面层（4）部分分别形成为行车道，所述间隙（46）上方的透光承重面层（4）部分形成为分割线。

5.根据权利要求4所述智慧城市太阳能供电道路系统，其特征在于：所述排水通道（11）数量为两条，分别设于路基（1）的两边，两排水通道（11）之间的横向距离大于所述透光承重面层（4）的宽度，两排水通道（11）之间的路基（1）上表面低于两排水通道（11）外侧的路基（1）上表面，排水通道（11）上封盖有透水隔板（13）。

6.根据权利要求5所述智慧城市太阳能供电道路系统，其特征在于：所述透水隔板（13）搭设于两排水通道（11）外侧的路基（1）上表面，两排水通道（11）之间的路基（1）上表面设有导水支架层（12）并支撑所述透水隔板（13）。

7.根据权利要求6所述智慧城市太阳能供电道路系统，其特征在于：所述市政基建用电产品包括汽车充电桩（21）、路灯（22）和市政用电桩（23），所述汽车充电桩（21）设于侧边路面段（2）靠近透光承重面层（4）的一侧并沿侧边路面段（2）的纵向间隔设置，所述路灯（22）和市政用电桩（23）设于侧边路面段（2）远离透光承重面层（4）的一侧并沿侧边路面段（2）的纵向间隔交替设置。

8.道路系统施工方法，其特征在于：所述道路系统为权利要求7所述的智慧城市太阳能供电道路系统，包括如下步骤：

1）铺设道路的路基（1）；

2）在两排水通道（11）之间和外侧的路基上表面铺设垫层；

3）在两排水通道（11）之间的垫层上铺设导水支架层（12）；

4）导水支架层（12）上支撑铺设透水隔板（13），透水隔板（13）两侧与两排水通道（11）外侧的垫层搭接；

5）铺设底板（43）设计高度以下的筑路材料基层部分，并埋设地下线缆（5）；

6）铺设底板（43），在底板（43）上间隔设置各个格栅板（41）；

7）布设电热丝（45）；

8）安装太阳能电池板（42）和LED灯（47），封盖透光承重面层（4）；

9）铺设透光承重面层（4）两侧的筑路材料基层部分，埋设蓄电池（6）；

10）在两侧的筑路材料基层部分上铺设面层并设置市政基建用电产品，形成侧边路面段（2）。