CN110714390A - 一种承载式光伏路面 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种承载式光伏路面，包括透明混凝土层、光伏无线充电结构和支撑边框，所述光伏无线充电结构包括光伏组件、无线充电组件和背板，所述光伏组件包括透光玻璃、多个通风换热结构、多个第一空腔、多个太阳能电池片和中间板，所述支撑边框的左部设有多个第二通风口，右部设有多个第一通风口，所述通风换热结构的进风口与第二通风口连通，出风口与第一通风口连通；所述第一空腔前后两侧分别通过密封胶密封；所述太阳能电池片设置在第一空腔内，其上表面与透光玻璃间隔第一距离，下表面通过第一粘结胶与中间板连接，左右两侧与通风换热结构的间隙均采用绝缘导热胶填充。本发明结构简单，可有效提高光伏路面的使用寿命和发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏应用技术领域， 特别是涉及一种承载式光伏路面。
背景技术
承载式光伏路面可将太阳能转化成电能，其最上面一层采用类似毛玻璃的半透明新型材料，摩擦系数高于传统沥青路面，保证轮胎不打滑的同时，还拥有较高的透光率，可以让阳光穿透它，使下面的太阳能电池把光能转换成电能，实时输送上电网，就好像一个巨大的充电宝；路面下还可预留电磁感应线圈，未来随着电动汽车无线技术的配套，可实现电动汽车在行驶过程中边跑边充电。
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，该光伏路面采用“透光混凝土+光伏发电组件+绝缘防护”的三层结构，最表层为透光混凝土路面，具有高强度和较高的透光率，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积雪。虽然上述光伏路面应用效果较好，但其成本较高，且由于光伏板设置在路面内部，散热速度慢，不同于现有技术中的光伏板会因上下表面空气流动而温度较快降低，发电时表面温度会较高，尤其是在炎热的夏天，会导致光伏板的使用寿命大大缩短和发电效率大大降低。 此外，由于光伏路面需要经常承载大中型货车的行驶，虽然采用高抗压强度的透光混凝土，但透光混凝土局部受压时会产生向下的弯曲变形，过大的弯曲变形会使透光混凝土下方的光伏组件破坏或光伏组件中的太阳能电池片出现隐裂，从而影响了光伏组件的使用寿命和发电效率。
为了便于光伏组件产生的电能对行驶于光伏路面上的电动汽车进行充电， 克服电动汽车的蓄电池容量难以增大的难题和避免电动汽车由于电能不足而半路抛锚的问题，专利号为201810240442.1，名称为“一种太阳能光伏路面”的发明专利申请公开了一种光伏路面，它包括多个光伏部件模块，所述光伏部件模块包括设有凹槽的支撑基体，设于所述凹槽内的光伏组件，设于所述凹槽内且位于所述光伏组件下方的无线充电组件，光伏组件用于通过接收透过所述透明混凝土层照射的太阳光进行发电，产生电能，无线充电组件和所述光伏组件电连接， 用于利用光伏组件产生的电能对光伏路面上的通过的电动车辆进行无线充电，该技术虽然解决了光伏路面的承载问题和在光伏路面上给电动汽车无线充电的技术问题，但由于光伏组件和无线充电组件为了防水被设置在密闭的空间内，使光伏组件发电时表面热量散热较慢，使光伏组件发电时温度较高，从而导致光伏组件的发电效率大大降低。
为了有效提高光伏路面的发电效率和承重能力，专利号为201810283595.4，名称为 “一种光伏路面系统”的发明专利申请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，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。上述专利技术虽然可以有效降低光伏板的温度，但其应用时需要布置多个循环水管，且使用时需要运行水泵，整体上应用成本和运行成本均较高，且回收的热水温度较低，应用场合少，局限性很大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种承载式光伏路面，通过在光伏路面内部设置多个换热通风结构，即用于将光伏路面发电时内部的热量快速排到外部，又用于光伏路面在大型货车通过而受到较大压力弯曲变形时不会出现使光伏组件破坏或光伏组件中的太阳能电池片出现隐裂，以有效降低光伏路面的温度，提高光伏路面的使用寿命和发电效率。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种承载式光伏路面，它包括透明混凝土层、光伏无线充电结构和用于固定光伏无线充电结构的支撑边框，所述光伏无线充电结构包括光伏组件、无线充电组件和背板，所述无线充电组件通过防水胶分别与光伏组件、背板连接，所述光伏组件包括透光玻璃、多个等间距布置的通风换热结构、多个第一空腔、多个太阳能电池片和中间板，所述支撑边框的左部设有多个与所述通风换热结构位置相对应的第二通风口，右部设有多个与所述通风换热结构位置相对应的第一通风口；所述通风换热结构上下表面均通过第二粘结胶分别与透光玻璃、中间板连接，其进风口与第二通风口连通，出风口与第一通风口连通；所述第一空腔的前后两侧分别通过密封胶密封；所述太阳能电池片设置在第一空腔内，其上表面与透光玻璃间隔第一距离，下表面通过第一粘结胶与中间板连接，左右两侧与通风换热结构的间隙均采用绝缘导热胶填充。
进一步地，所述承载式光伏路面还包括多个设置在无线充电结构左侧的第二风管、多个设置在无线充电结构左侧的第一风管与无动力通风结构，所述无动力通风结构包括第一箱体和设置在第一箱体上方的无动力风机，所述第一风管的进风口与第一通风口连通，出风口设置在第一箱体内腔下部，所述第二风管的进风口朝向向下，出风口与第二通风口连通，所述无动力风机的进风口与第一箱体连通。
进一步地，所述通风换热结构为外方内圆钢管。
进一步地，所述第一距离大于或等于通风换热结构上侧的第二粘结胶的厚度。
本发明的有益效果：
（1）采用高强度的支撑边框用于固定光伏组件与无线充电组件和支撑透明混凝土层，使透明混凝土层受压时主要通过支撑边框承压，光伏组件受到的压力减小，保证了光伏路面整体的承受压力的能力，同时，在光伏组件内部设置多个较高抗压强度的外方内圆钢管用于支撑和连接透光玻璃与中间板，使太阳能电池片无需紧贴透光玻璃，在透光玻璃受到较大压力时不会出现光伏电池片隐裂，有效提高光伏路面的使用寿命和发电效率；
（2）在光伏组件内部设置多个导热性好的外方内圆钢管用于快速吸收太阳能电池片发电时产生的热量，并在支撑边框与外方内圆钢管相对应的位置分别开设第一通风口和第二通风口，使光伏路面发电时通过外方内圆钢管将其内部的热量快速排到路面外，有效降低了光伏路面的温度和提高光伏路面的发电效率；
（3）由于透光玻璃与中间板之间的连接通过外方内圆钢管与第一粘结胶连接，太阳能电池片的上表面无需设置高透光的EVA胶膜用于连接透光玻璃与太阳能电池片，太阳能电池片通过第二粘结胶直接固定在中间板上，光伏组件在长期受到太阳光照射时不会因EVA胶膜老化出现透光率降低，有效降低了EVA胶的应用成本，进一步提高了太阳能电池片表面的光照强度和光伏组件的发电效率；
（4）利用汽车在公路上行驶会使公路两侧空气剧烈流动的特性，在光伏公路的一侧设置与外方内圆钢管连通的无动力通风结构，用于将光伏路面发电时产生的热量快速排到光伏路面外侧，使无动力通风结构具有了动力通风设备快速通风换气的特性，实现了零运行成本的光伏路面快速通风降温的效果，进一步提高光伏路面的发电效率。
附图说明
图1为承载式光伏路面的第一侧视结构示意图（图3中的C-C截面剖视图）。
图2为承载式光伏路面受压时的侧视结构示意图。
图3为承载式光伏路面的第一平面结构示意图。
图4为承载式光伏路面的第二平面结构示意图（图1中A-A截面剖视图）。
图5为第一空腔前后两侧的密封结构示意图（图3中的B-B截面剖视图）。
图6为承载式光伏路面快速通风降温的原理图（图3中的D-D截面剖视图）。
图7为支撑边框的三维结构示意图。
图8为通风换热结构在光伏无线充电结构中的布置示意图。
图9为承载式光伏路面的第一侧视结构示意图。
附图标记说明：1-透明混凝土层，2-支撑边框，3-光伏无线充电结构，4-透光玻璃，5-太阳能电池片，6-绝缘导热胶，7-通风换热结构，8-第一粘结胶，9-第二粘结胶，10-中间板， 11-无线充电组件，12-防水胶，13-背板，14-第一风管，15-第二风管， 16-第一通风口，17-第二通风口，18-密封胶，19-无动力风机，20-第一箱体，21-第一空腔，22-无动力通风结构，23-挡雨板。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
参见图1至图5，本实施例提供了一种承载式光伏路面，包括透明混凝土层1、光伏无线充电结构3和用于固定光伏无线充电结构的支撑边框2，所述支撑边框2采用高强度钢，固定光伏无线充电结构后设置在透明混凝土层1下部，用于主要承载透明混凝土层受压时传递的压力，光伏无线充电结构的安装高度低于支撑边框，即光伏无线充电结构与透明混凝土层间隔一定距离，在透明混凝土层不受到压力或受到的压力较小时不受力，在透明混凝土层因受到较大压力而向下弯曲变形与光伏无线充电结构接触时会受到一定的压力（如图2所示），但由于光伏无线充电结构两端的支撑边框已承载大部分压力，此时光伏无线充电结构受到的压力相对较小。
所述光伏无线充电结构3用于将太阳能转化为电能，并将转化的电能用于光伏路面上的电动汽车无线充电，它包括光伏组件、无线充电组件11和背板13，所述无线充电组件11通过防水胶12分别与光伏组件、背板连接，即无线充电组件11的上下表面和两侧均通过防水胶12分别与光伏组件、背板粘结，无线充电组件11设置在光伏组件下方，具体可以是与光伏组件相连接的无线充电线圈，用于和行驶在光伏路面上的电动汽车的电感线圈发生磁感效应，从而将光伏组件产生的电能对电动汽车充电，所述背板可采用现有光伏技术中的背板材料，如TPT太阳能背板、TPE太阳能背板等。
所述光伏组件包括透光玻璃4、多个等间距布置的通风换热结构7、多个第一空腔21、多个太阳能电池片5和中间板10，所述透光玻璃4与中间板10预设间隔形成第一空间，在第一空间内等间距布置多个通风换热结构7，相邻的通风换热结构7之间形成第一空腔21，即第一空腔21分别由透光玻璃4、中间板10、相邻的通风换热结构7组合而成，所述通风换热结构7可采用高抗压强度且导热性较好的外方内圆钢管，所述中间板10可采用现有光伏技术中的背板材料，但由于其主要作用是固定太阳能电池片，厚度可小于现有光伏技术中的背板，厚度最好为1mm～3mm。
为了实现通风换热结构与外界空气流通，如图7所示，所述支撑边框2的左部设有多个与所述通风换热结构位置相对应的第二通风口17，右部设有多个与所述通风换热结构位置相对应的第一通风口16，即每个通风换热结构的进风口一侧设有第二通风口，出风口一侧设有第一通风口，所述通风换热结构7上下表面均通过第二粘结胶9分别与透光玻璃、中间板连接，其进风口与第二通风口连通，出风口与第一通风口连通，可使光伏路面一侧的空气依次通过第二通风口、通风换热结构内腔、第一通风口流向光伏路面的另一侧，所述第二粘结胶9最好采用EVA胶或现有中空玻璃用的密封胶。
所述第一空腔21的左右两侧分别通过通风换热结构与第二粘结胶密封，前后两侧分别通过密封胶18密封，以形成满足太阳能电池片安装要求的密封空腔，所述太阳能电池片5设置在密封的第一空腔内，由于无需设置高透光的EVA胶用于连接透光玻璃与太阳能电池片，其上表面与透光玻璃间隔第一距离，下表面通过第一粘结胶8与中间板连接，左右两侧与通风换热结构的间隙均采用绝缘导热胶6填充。所示第一粘结胶8可采用EVA胶或现有技术中的绝缘导热胶，由于太阳能电池片安装在密封的第一空腔内，其接线电线采用与现有光伏板相同的技术，这里不在过多描述。
由于光伏路面中的光伏组件水平布置，且第一通风口和第二通风口附近的空气流动较慢，为了更好地加快通风换热结构中的空气流动以有效降低光伏路面的温度，如图6所示，所述承载式高速光伏路面还包括多个设置在光伏无线充电结构左侧的第二风管15、多个设置在光伏无线充电结构右侧的第一风管14与无动力通风结构15，所述无动力通风结构15包括第一箱体20和设置在第一箱体上方的无动力风机19，其中，无动力通风结构15的数量可根据光伏路面中换热通风结构的数量确定，应用时可采用1个无动力通风结构对应1个换热通风结构，也可以采用1个无动力通风结构对应多个换热通风结构，所述第一风管14的进风口与第一通风口连通，出风口设置在第一箱体内腔下部，用于将通风换热结构中的热空气引入第一箱体中，所述第二风管15的进风口朝向向下，可避免雨水进入，出风口与第二通风口连通，用于将光伏路面一侧的空气引入通风换热结构中，所述无动力风机19的进风口与第一箱体连通，用于将光伏路面发电时产生的热量快速排到光伏路面外侧。
具体地，在现有技术中，无动力风机是利用自然界的自然风速推动风机的涡轮旋转，及利用室内外空气对流的原理，将任何平行方向的空气流动，加速并转变为由下而上垂直的空气流动，以提高室内通风换气效果的一种装置，具有不用电、无噪音、长期运转的优点，主要用于建筑的自然通风换气。但无动力风机应用在光伏组件通风降温时，效果一般，这是由于光伏组件采用无动力风机通风降温时，其背面需形成与无动力风机连通的风道，在外界自然风较大时，通过无动力风机可以快速降温，但在外界自然风较小或没有时，光伏组件背面的风道反而会形成相对密封的空间从而影响光伏组件的降温效果。
本实施例基于上述优缺点，创新性地利用汽车在普通公路或高速上行驶会使公路两侧空气剧烈流动的特性，在光伏公路的一侧设置与通风换热结构连通的无动力通风结构，不同于现有技术中无动力通风结构利用时有时无的自然风，光伏路面尤其是高速光伏路面上常常有汽车通过，公路两侧的空气会经常剧烈流动，这为设置在公路一侧的无动力通风结构提供了源源不断的动力，使无动力通风结构具备了普通动力通风设备的动力通风功能，可将光伏路面发电时产生的热量快速排到光伏路面外侧，实现了零运行成本的光伏路面快速通风降温的效果，进一步提高光伏路面的发电效率。此外，为了避免雨水对无动力通风结构的不利影响，所述无动力通风结构上方设有挡雨板23。
为使光伏无线充电结构具有更好的承载能力，如图8所示，多个换热通风结构在布置时，最左端的换热通风结构7最好位于透光玻璃与中间板之间的最左端，最右端的换热通风结构7最好位于超白透光玻璃与背板之间的最右端，其中，在光伏无线充电结构需要较高的密封防水性能时，最左端的换热通风结构7和最右端的换热通风结构7可分别向中间位置偏移一定距离，偏移后留出的空间可采用密封胶18密封。
为了避免光伏组件中的太阳能电池片在透明混凝土层因受到较大压力而向下弯曲变形与光伏无线充电结构接触时受压而出现光伏电池片隐裂，太阳能电池片安装时与透光玻璃的下表面间隔第一距离，所述第一距离大于或等于第二粘结胶的厚度，即太阳能电池片的安装高度等于或低于通风换热结构的安装高度，由于通风换热结构的支撑作用，太阳能电池片在光伏组件受压时不会受压。
本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种承载式光伏路面，其特征在于，它包括透明混凝土层（1）、光伏无线充电结构（3）和用于固定光伏无线充电结构的支撑边框（2），所述光伏无线充电结构（3）包括光伏组件、无线充电组件（11）和背板（13），所述无线充电组件（11）通过防水胶（12）分别与光伏组件、背板连接，所述光伏组件包括透光玻璃（4）、多个等间距布置的通风换热结构（7）、多个第一空腔（21）、多个太阳能电池片（5）和中间板（10），所述支撑边框（2）的左部设有多个与所述通风换热结构位置相对应的第二通风口（17），右部设有多个与所述通风换热结构位置相对应的第一通风口（16）；所述通风换热结构（7）上下表面均通过第二粘结胶（9）分别与透光玻璃、中间板连接，其进风口与第二通风口连通，出风口与第一通风口连通；所述第一空腔（21）的前后两侧分别通过密封胶（18）密封；所述太阳能电池片（5）设置在第一空腔内，其上表面与透光玻璃间隔第一距离，下表面通过第一粘结胶（8）与中间板连接，左右两侧与通风换热结构的间隙均采用绝缘导热胶（6）填充。
2.根据权利要求1所述的承载式光伏路面，其特征在于，所述承载式光伏路面还包括多个设置在光伏无线充电结构左侧的第二风管（15）、多个设置在光伏无线充电结构右侧的第一风管（14）与无动力通风结构（15），所述无动力通风结构（15）包括第一箱体（20）和设置在第一箱体上方的无动力风机（19），所述第一风管（14）的进风口与第一通风口连通，出风口设置在第一箱体内腔下部，所述第二风管（15）的进风口朝向向下，出风口与第二通风口连通，所述无动力风机（19）的进风口与第一箱体连通。
3.根据权利要求1或2所述的承载式高速光伏路面，其特征在于，所述通风换热结构（7）为外方内圆钢管。
4.根据权利要求3所述的承载式高速光伏路面，其特征在于，所述第一距离大于或等于通风换热结构上侧的第二粘结胶的厚度。
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