CN114465570A - 一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置及方法，涉及光伏建筑一体化领域，该装置包括由清洁部、冷却部、第一驱动部构成的冷却清洁单元；冷却部设有安装在光伏发电板背面的温度传感器，当其监测到温度过高时，启动对光伏发电板的冷却和清洁；其中，清洁部设有清洁棉，冷却部设有喷水方向朝向清洁棉的喷水机构，其通过其内设的塑料伸缩管的形变实现向清洁棉喷水，进而通过第一驱动部带动清洁棉在受光面往复移动，进而受光面以水分蒸发吸热的方式达成冷却和清洁效果，提高光伏发电板的光电转换效率；光伏发电板可拆卸安装在建筑屋顶上，安装和拆卸简单快捷，显著节省安装和拆卸成本。

Description

一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置及 方法

技术领域

本发明涉及光伏建筑一体化技术领域，具体涉及一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置及方法。

背景技术

实现碳中和战略的主要任务之一是实现从以化石能源为基础的碳基电力系统转为以可再生能源为基础的零碳电力。太阳能光伏发电是未来主要的可再生电源之一，而体量巨大的建筑外表面是发展分布式光伏的空间资源。光伏组件成本的快速下降使得光伏建筑一体化变得更加可行。

太阳能电池在25℃的时候处于最佳工作状态，然而，太阳能光伏发电板在工作时温度通常高于室温(25℃)，有时甚至达到70℃，温度越高发电效率越低。常见的单晶硅电池温度每升高1℃，发电效率降低0.5％左右。

另外，灰尘附着在光伏发电板表面，会对光线产生遮挡、吸收和反射等作用，影响光伏发电板对光的吸收，从而影响光伏发电效率；例如，灰尘沉积在光伏发电板受光面，首先会使光伏发电板表面透光率下降，其次会使部分光线的入射角度发生改变，造成光线在玻璃盖板中不均匀传播。研究表明，在相同条件下，清洁的光伏发电板与积灰光伏发电板相比，其输出功率要高出至少5％，且积灰量越高，输出性能下降越大；因此，对光伏发电板进行有效的冷却和清洁是非常关键的。

其次，光伏发电板通常固定安装在建筑屋顶或者建筑外立面上，安装和拆卸耗时耗力，因此亟需一种简单快捷的安装方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置及方法，通过监测光伏发电板的温度，联合应用冷却部和清洁部，对光伏发电板进行降温的同时，还可以对光伏发电板表面的灰尘进行清洁，提高光伏发电板的发电效率；同时，采用由光伏发电板供电的充电单元对冷却部和清洁部的电源充电，实现了零能耗。且通过光伏发电板的可拆卸安装，安装和拆卸简单快捷，节省了安装和拆卸成本。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，包括冷却清洁单元和充电单元；

所述冷却清洁单元包括清洁部、冷却部和第一驱动部，所述清洁部包括一触接于所述光伏发电板受光面的清洁棉，所述冷却部包括一喷水方向朝向清洁棉的喷水机构，用于向清洁棉喷水；所述第一驱动部连接于清洁部，第一驱动部具有带动清洁部上清洁棉在所述受光面上往复移动的自由度；

所述充电单元包括电连接于第一驱动部的第一充电部、电连接于冷却部的第二充电部，所述第一充电部和第二充电部可拆卸连接于所述光伏发电板的输出端。

进一步的，所述清洁部还包括一横梁、一对轨道和一对滑轮；

所述轨道沿平行于所述光伏发电板相对侧边对称布置，轨道的长度大于其对应布置的光伏发电板的侧边长度；所述横梁平行设置在所述光伏发电板受光面的上方，横梁垂直于轨道，且所述横梁在所述轨道超出所述光伏发电板侧边的部分上具有一初始位置；所述清洁棉固设在横梁靠近所述受光面的侧面上；所述滑轮对称设置在轨道上，分别沿竖向垂直连接于所述横梁的两端；所述任一侧的轨道上的滑轮均包括沿轨道上、下侧对称安装的一组上排滑轮和一组下排滑轮；

所述第一驱动部包括两个，分别对称设置在两根轨道侧；所述第一驱动部包括主机箱和固设在主机箱内的第一电源、电连接于第一电源的第一电机、连接于第一电机输出端的主动齿轮、啮合于主动齿轮的从动齿轮、一组上排齿轮、一组下排齿轮和分别套装在上排齿轮、下排齿轮上的齿轮带；其中，所述主机箱位于横梁下方，其顶部固连于横梁；

定义主机箱靠近光伏发电板的侧面为第一侧面，则所述上排齿轮的轮轴贯穿第一侧面后对应连接于上排滑轮、所述下排齿轮的轮轴贯穿第一侧面后对应连接于下排滑轮；所述主动齿轮和从动齿轮设置在所述上排齿轮和下排齿轮之间，所述主动齿轮啮合于上排齿轮的齿轮带，所述从动齿轮啮合于下排齿轮的齿轮带；

所述第一电机启动，主动齿轮转动，带动从动齿轮和齿轮带传动，进而带动上排滑轮和下排滑轮在其对应安装的轨道上滑动。

进一步的，所述冷却部还包括供水机构、第二驱动部和温度传感器；

所述供水机构采用进水管连通至喷水机构，用于向喷水机构中送水；

所述喷水机构垂直设置在两轨道之间，位于所述清洁部的下方，其位置对应于所述清洁部的初始位置，包括喷水箱和塑料伸缩管；所述喷水箱设置为两长方体的拼接结构，该拼接结构沿其长度方向截面为凸字形，并且其顶面沿其长度方向均匀且间隔分布有若干喷水口；所述塑料伸缩管一端连通至喷水箱底部，另一端连接于所述第二驱动部的输出端，用于在第二驱动部的驱动下发生形变，以将其内灌入的水压缩至喷水箱中、从喷水口喷出；

所述第二驱动部包括第二电源、电连接于第二电源的第二电机和连接于第二电机输出端的第一电动推杆，所述第一电动推杆的输出端连接于塑料伸缩管远离喷水箱的端部；

所述温度传感器电连接于第二电源，设置在所述光伏发电板背面上，用于监测该面的温度，以启动喷水机构。

进一步的，所述塑料伸缩管在其压缩行程上设置有一第一感应机构，所述第一感应机构包括设置在所述光伏发电板背面上的第一感应器和第二感应器，所述第一感应器电连接于第一电机，所述第二感应器电连接于所述进水闸阀；

所述塑料伸缩管设置在所述光伏发电板的底部，其远离喷水箱的端部设置有一向上延伸的竖板；所述竖板底部连接设置有复位弹簧，所述复位弹簧远离竖板的端部连接于第二电机；当所述塑料伸缩管被所述第一电动推杆作用压缩至终点时，所述竖板触控于第一感应器，启动第一电机；当所述塑料伸缩管在复位弹簧作用下恢复原长时，竖板触控于第二感应器，开启进水闸阀。

进一步的，所述第一充电部，包括电连接于第一电源的第二电动推杆、第一推板和第一扭簧，以及所述光伏发电板远离冷却部一端设置的第一充电接口；所述第二电动推杆沿垂直于第一侧面的方向设置在主机箱内，其内部设置有可伸出第二电动推杆远离第一电源端部的第一充电插头，所述第一充电插头电连接于第一电源；所述第一侧面上与第二电动推杆对应位置设置有一第一开口，所述第一推板和第一扭簧在第一口开靠近所述光伏发电板侧形成可自动封闭第一开口的门结构；所述第一充电接口位于所述光伏发电板侧边，第一充电接口适配于第一充电插头；

所述第二充电部位于所述光伏发电板底部，包括电连接于第二电源的第三电机和固连于第三电机输出端的第三电动推杆，以及位于所述光伏发电板底部的第二充电接口；所述第三电动推杆竖向设置，其内部设置有可伸出第三电动推杆并向上运动的第二充电插头，所述第二充电插头电连接于第二电源，并且第二充电插头适配于第二充电接口。

进一步的，所述轨道上设置有第二感应机构，所述第二感应机构包括电连接于第一电机的第三感应器和第四感应器；所述第三感应器设置在轨道远离冷却部的一端，所述第四感应器设置在轨道靠近冷却部的一端；当所述横梁在第一驱动部作用下移动至所述轨道远离冷却部的端部时，所述横梁触控于第三感应器，所述第一电机停止工作；当所述横梁在第一驱动部作用下移动至所述轨道靠近冷却部的端部时，所述横梁触控于第四感应器，所述第一电机停止工作；

所述自动充电、冷却清洁装置还包括控制部，所述控制部电连接于第一驱动部、第二驱动部、温度传感器、进水闸阀、水位感应器、第一感应机构和第二感应机构，所述控制部内设置有光伏发电板背面的温度阈值、第一电源和第二电源使用的电量阈值、第三感应器被触控后横梁的停止时间；

当所述第三感应器被触控，控制部判断第一电源的电量是否低于电量阈值；若是，则控制第一充电插头伸出第一开口插接于第一充电接口；否则，控制横梁在该触控位置停留设定的停止时间后沿轨道向第四感应器运动；

当所述第四感应器被触控，控制部判断所述光伏发电板背面的温度是否低于温度阈值；若是，则控制第一电机、第二电机停止工作；否则，控制启动喷水机构向横梁下的清洁棉喷水，直至第一感应器被触控，横梁开始运动；

当所述第二电源的电量低于电量阈值，控制部控制第三电机启动，以使第二充电插头向上伸出并插接于第二充电接口。

进一步的，所述光伏发电板的底部设置有开口朝上的外壳，所述外壳底部设置有若干支撑杆，并经所述支撑杆固设在屋顶上；

所述外壳内侧设置有一形状对应于轨道的定位凹槽，所述定位凹槽的上方设置有一可旋转的水滴形的旋转固定装置；所述光伏发电板可拆卸的嵌设在所述定位凹槽内，并经所述旋转固定装置的小尺寸端限制在所述定位凹槽内。

本发明另一技术方案在于公开一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装方法，该方法采用上述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，包括如下步骤：

1)温度传感器监测到光伏发电板背面的温度不低于设定的温度阈值，控制所述光伏发电板停止工作，启动第二电机带动第一电动推杆推动竖板向第一感应器方向移动，压缩塑料伸缩管，使得喷水箱中的存水经喷水口向位于初始位置的横梁下的清洁棉喷射，清洁棉吸水湿润；

2)第一感应器被竖板触控，第一电机启动，主动齿轮传动带动滑轮沿轨道向第三感应器方向移动，进而使得横梁下方的清洁棉在所述光伏发电板的受光面移动，受光面被湿润；同时，第二电机带动第一电动推杆回缩，竖板在复位弹簧作用下复位并触控第二感应器，开启进水闸阀向喷水箱加水，直至喷水箱中水位达到水位感应器，控制进水闸阀关闭；

3)第三感应器被横梁触控，第一电机停止工作，判断第一电源是否需要充电；若需要充电，控制第一充电插头插接第一充电接口对第一电源充电，直至充满，再控制横梁沿轨道向第四感应器运动；若无需充电，控制横梁停止设定的停止时间后沿轨道向第四感应器运动；

4)第四感应器被横梁触控，第一电机停止工作，判断光伏发电板背面的温度是否低于设定的温度阈值；若低于温度阈值，则控制第一电机、第二电机停止工作，启动光伏发电板开始工作；否则，重复执行步骤1)至3)，直至光伏发电板背面的温度低于设定的温度阈值；

5)在光伏发电板使用结束后，旋转定位凹槽上方水滴形的旋转固定装置，使其小尺寸端自嵌设在定位凹槽内的光伏发电板表面移走，再将所述光伏发电板从其嵌设的定位凹槽内脱出，完成光伏发电板的拆除；光伏发电板再次投入使用时，直接将所述光伏发电板嵌设在定位凹槽内，然后旋转定位凹槽上方水滴形的旋转固定装置，使其小尺寸端移动至嵌设在定位凹槽内的光伏发电板表面，限制光伏发电板移动，完成光伏发电板的安装。

由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：

本发明公开的一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置及方法，其中装置包括清洁部、冷却部、第一驱动部构成的冷却清洁单元和由电连接于第一驱动部的第一充电部、电连接于冷却部的第二充电部构成的充电单元；清洁部包括一触接于光伏发电板受光面的清洁棉，冷却部包括一喷水方向朝向清洁棉的喷水机构，第一驱动部连接于清洁部，且具有带动清洁部上清洁棉在受光面上往复移动的自由度；第一充电部和第二充电部可拆卸连接于光伏发电板的输出端，即清洁部和冷却部不仅能对光伏发电板进行降温和清洁，且两者的运行由光伏发电板供电，在提高光伏发电板发电效率的同时，整体装置零能耗。

本发明还通过设置第一感应机构和第二感应机构，精准控制清洁部内清洁棉的移动和冷却部喷出和灌入水的总量，以冷却部设置的温度传感器精准监测光伏板温度，启动清洁部和冷却部工作对光伏发电板进行冷却和清洁，定点定时定量控制的同时，保障各部的安全运行。

此外，本发明通过在外壳上设置定位凹槽和旋转固定装置，使得光伏发电板可拆卸的安装在外壳内，结构简单，安装和拆卸方便快速。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本发明装置的示意图；

图2为本发明装置的主视图；

图3为本发明装置中图2第一驱动部的示意图；

图4为本发明装置中清洁部的示意图；

图5为本发明装置中喷水机构的示意图；

图6为本发明装置中第一充电部的示意图；

图7为本发明一实施例装置中第一充电接口的示意图；

图8为本发明实施例中光伏发电板的安装结构图。

图中，各标记的具体意义为：

1-清洁部，1.1-横梁，1.2-清洁棉，1.3-轨道，1.4-上排滑轮，1.5-下排滑轮，1.6-第一挡板，1.7-第二挡板；2-冷却部，2.1-温度传感器，2.2-进水管，2.3-喷水箱，2.4-塑料伸缩管，2.5-喷水口，2.6-第二电源，2.7-第二电机，2.8-第一电动推杆，2.9-接水箱，2.10-遮灰板，2.11-排水管，2.12-水箱，2.13-进水闸阀，2.14- 水位感应器，2.15-竖板，2.16-复位弹簧，2.17-第三挡板，2.18-旋转固定装置； 3-第一驱动部，3.1-主机箱，3.2-第一电源，3.3-第一电机，3.4-主动齿轮，3.5- 从动齿轮，3.6-上排齿轮，3.7-下排齿轮，3.8-齿轮带，3.9-固定套，3.10-固定圈； 4-第一充电部，4.1-第二电动推杆，4.2-第一推板，4.3-第一扭簧，4.4-第二推板； 5-第二充电部，5.1-第三电机，5.2-第三电动推杆；6-第一感应器；7-第二感应器； 8-第三感应器；9-第四感应器；10-光伏发电板，11-外壳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

基于光伏发电板的单晶硅电池在使用中温度每升高1℃，发电效率降低约 0.5％，并且光伏发电板受光面积灰也会影响发电效率，通常清洁的发电板相较于积灰的发电板输出功率至少高5％，因此光伏发电板使用中进行有效的冷却和清洁是非常关键的。本发明旨在于针对上述问题，提出一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置及方法，通过实时监测发电板的温度，及时对超温的光伏发电板进行冷却降温，同时还能达到清洁的目的，并且装置由光伏发电板供电，零能耗。

下面结合附图所示的实施例，对本发明公开的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置及方法作进一步具体介绍。

本发明公开的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，如图1 所示，其内首先设置有冷却清洁单元，冷却清洁单元具体包括清洁部1、冷却部 2和第一驱动部3；在结构上，清洁部1包括一触接于光伏发电板10受光面的清洁棉1.2，冷却部2包括一喷水方向朝向清洁棉1.2的喷水机构，用于向清洁棉1.2喷水，第一驱动部3连接于清洁部1，第一驱动部3具有带动清洁部1上清洁棉1.2在发电板受光面上往复移动的自由度；即，第一驱动部3带着被喷水机构喷过水的清洁棉1.2在发电板受光面反复移动，实现的效果一方面是清洁棉 1.2上的水将受光面浸湿，液态水蒸发吸热实现降温冷却，另一方面是清洁棉1.2 将受光面的灰尘扫走实现清洁。

为提升本发明装置的经济效益，本发明装置其次设置了充电单元，用于向冷却清洁单元供电；具体的，充电单元包括电连接于第一驱动部3的第一充电部4、电连接于冷却部2的第二充电部5，并且第一充电部4和第二充电部5可拆卸连接于光伏发电板10的输出端；即，实现本发明的装置直接由光伏发电板 10供电，实现整体的零能耗。

结合具体实施例，清洁部1还包括一横梁1.1、一对轨道1.3和一对滑轮；如图1和图2所示，轨道1.3沿平行于光伏发电板10相对侧边对称布置，轨道 1.3的长度大于其对应布置的光伏发电板10的侧边长度；实施例中，轨道1.3沿光伏发电板10的长度方向布置，并且一端超出光伏发电板10；例如，定义光伏发电板10长度方向为左右方向，轨道1.3在左侧超出光伏发电板10。滑轮对称设置在轨道1.3上，分别沿竖向垂直连接于横梁1.1的两端，该连接可采用连接件实现；如图3所示，任一侧的轨道1.3上的滑轮均包括沿轨道1.3上、下侧对称安装的一组上排滑轮1.4和一组下排滑轮1.5。

横梁1.1平行设置在光伏发电板10受光面的上方，横梁1.1垂直于轨道1.3，并且横梁1.1在轨道1.3超出光伏发电板10侧边的部分上具有一初始位置，即横梁1.1初始设置在轨道1.3左端，并且完成在光伏发电板10往复移动的一个周期后再返回该初始位置。图中，清洁棉1.2固设在横梁1.1靠近受光面的侧面上，因此横梁1.1移动，传动清洁棉1.2在该受光面上移动清扫；为避免清洁棉 1.2材质选择不当造成受光面损伤、影响发电效率，实施例中清洁棉1.2选择高纤维的纳米材料。清洁部1的运动是通过第一驱动部3带动滑轮在轨道1.3上移动实现。

具体的，如图3所示，第一驱动部3包括两个，分别对称设置在两根轨道 1.3侧，包括主机箱3.1和固设在主机箱3.1内的第一电源3.2、电连接于第一电源3.2的第一电机3.3、连接于第一电机3.3输出端的主动齿轮3.4、啮合于主动齿轮3.4的从动齿轮3.5、一组上排齿轮3.6、一组下排齿轮3.7和分别套装在上排齿轮3.6、下排齿轮3.7上的齿轮带3.8。安装时，主机箱3.1位于横梁1.1下方，其顶部固连于横梁1.1；本方案中利用主机箱3.1间接实现横梁1.1与滑轮的连接，因此在使用时，主机箱3.1随滑轮在轨道1.3上移动。

定义主机箱3.1靠近光伏发电板10的侧面为第一侧面，则上排齿轮3.6的轮轴贯穿第一侧面后对应连接于上排滑轮1.4、下排齿轮3.7的轮轴贯穿第一侧面后对应连接于下排滑轮1.5；主动齿轮3.4和从动齿轮3.5设置在上排齿轮3.6 和下排齿轮3.7之间，主动齿轮3.4啮合于上排齿轮3.6的齿轮带3.8、从动齿轮 3.5啮合于下排齿轮3.7的齿轮带3.8；本实施例中，从动齿轮3.5的轮轴远离第一侧面的一端插入轮轴套、并经轮轴套固定在主机箱3.1的内表面，实现固定从动齿轮3.5的目的。因此，当第一电机3.3启动后，主动齿轮3.4转动，带动从动齿轮3.5和齿轮带3.8传动，进而带动分别连接于上排齿轮3.6和下排齿轮3.7的上排滑轮1.4和下排滑轮1.5在其对应安装的轨道1.3上滑动。

图示的实施例中，为了防止清洁部1在第一驱动部3带动下滑落轨道1.3，在轨道1.3的两端、即光伏发电板10左右侧设置了垂直连接于轨道的第一挡板 1.6和第二挡板1.7，确保在横梁1.1移动到轨道端部时阻停横梁1.1，以便光伏发电板10上的水吸热蒸发。

为了防止主机箱3.1在移动过程干扰主动齿轮3.4的传动，阻碍滑轮滚动，上/下排滑轮与上/下排齿轮连接时通过固定套3.9和固定圈3.10限位其在水平方向的移动。具体的，主机箱3.1的第一侧面上任一被上排齿轮3.6或下排齿轮3.7 的轮轴贯穿位置设置有固定套3.9，上排齿轮3.6或下排齿轮3.7的任一根轮轴上至少套装有两根固定圈3.10，安装时，上排齿轮3.6或下排齿轮3.7的任一轮轴至少套装一根固定圈3.10后活动贯穿固定套3.9后再套装一根固定圈3.10后固连于上排滑轮1.4或下排滑轮1.5，并且固定圈3.10与固定套3.9光滑接触。

进一步结合图1和图2所示的实施例，冷却部2除图5所示的喷水机构外，还包括供水机构、第二驱动部和温度传感器2.1；搭建时，供水机构采用进水管 2.2连通至喷水机构，向喷水机构中送水，送水时间、送水量由设置在进水管2.2 上的进水闸阀2.13执行。

如图5所示，喷水机构垂直设置在两轨道1.3之间，位于清洁部1的下方，其位置对应于清洁部1的初始位置，如也位于轨道1.3左端，包括喷水箱2.3和塑料伸缩管2.4，即喷水机构是向位于初始位置的横梁1.1下的清洁棉1.2喷水，当清洁棉1.2处于非初始位置，喷水机构上设置的若干喷水口2.5不工作。

图示的具体实施例中，喷水箱2.3设置为两长方体的拼接结构，该拼接结构沿其长度方向截面为凸字形，若干喷水口在其顶面沿其长度方向均匀且间隔分布；塑料伸缩管2.4一端连通至喷水箱2.3底部，另一端连接于第二驱动部的输出端，用于在第二驱动部的驱动下发生形变，以将其内灌入的水压缩至喷水箱2.3中、并从喷水口2.5喷出。实施例考虑地面不平坦会引起塑料伸缩管2.4发生不规则形变，无法移动至设定的感应点，在塑料伸缩管2.4底部加设一光滑平整的底板，塑料伸缩管2.4在底板上发生压缩形变。

本实施例中，第二驱动部包括第二电源2.6、电连接于第二电源2.6的第二电机2.7和连接于第二电机2.7输出端的第一电动推杆2.8，第一电动推杆2.8的输出端连接于塑料伸缩管2.4远离喷水箱2.3的端部；在第二电机2.7作用下，第一电动推杆2.8推动塑料伸缩管2.4右端向左端压缩，使喷水箱2.3内的水经喷水口2.5喷出。温度传感器2.1用于感应光伏发电板10的温度以启动第二电机2.7，因此使用时将其安装在光伏发电板10于其受光面相对的背面上，由第二电源2.6供电。

清洁棉1.2对水的吸收量有限，因此喷水口2.5喷出的水不能完全被清洁棉 1.2吸收，部分水冲刷清洁棉1.2后形成污水，放任污水自由流动，存在水流流向电源造成短路的隐患，因此实施例进一步改进喷水机构的设计，增设接水箱 2.9和若干遮灰板2.10；如图5所示，接水箱2.9设置为顶部开口的方形槽，该方形槽底部密封套装在喷水箱2.3上部的长方体上，并且接水箱2.9底部设置有一排水管2.11；若干遮灰板2.10沿接水箱2.9长度方向对称设置在接水箱2.9的顶部开口上，喷水口2.5自相邻遮灰板2.10之间的间隙向上喷水。具体实施时，接水箱2.9承接的污水自排水管2.11集中排出，遮灰板2.10沿喷水口2.5两侧各布置一片，封闭接水箱2.9顶部的部分开口，达到避免因灰尘落入接水箱2.9 和喷水口2.5中引起的堵塞问题。

另外，为了避免清洁棉1.2擦拭到光伏发电板10表面的水沿边缘下渗或引流至背面，如图1所示，冷却部2在光伏发电板10布置轨道1.3的两侧分别设置了一块由左侧向右侧延伸的第三挡板2.17。

为了使用装置方便，实施例中供水机构为水箱2.12，水箱2.12经进水管2.2 连通于喷水箱2.3；为实现喷水机构的智能控制，喷水箱2.3内部靠近喷水口2.5 位置设置有第二过滤机构和一水位感应器2.14，同时，进水管2.2上还设置有第一过滤机构，水位感应器2.14电连接于进水闸阀2.13。通过水位感应器2.14控制进水闸阀2.13的逻辑为，当喷水箱2.3的水位到达水位感应器2.14位置，关闭进水闸阀2.13。一些实施例中也将若干光伏发电板10的供水机构设置为同一水箱2.12，该水箱2.12一方面采用管道连接一水源，另一方面其内置一第二水位感应器，当其内部存水低于该第二水位感应器设定的水位时及时向水箱2.12 内补水。

第一过滤机构过滤进入喷水机构的水，防止污染物颗粒进入喷水机构，使得喷出的水不干净；和第二过滤机构过滤进入喷水口2.5的水，防止喷射的水冲刷清洁棉1.2后，回溅的污水进入喷水口2.5，对喷水机构里面的水造成二次污染。

附图所示的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置通过设定的感应机构来实现清洁部1和冷却部2动作的连续。

如图2所示，塑料伸缩管2.4在其压缩行程上设置有一第一感应机构，第一感应机构包括设置在光伏发电板10背面上的第一感应器6和第二感应器7，并且第一感应器6电连接于第一电机3.3、第二感应器7电连接于进水闸阀2.13。为减小装置的占地面积，塑料伸缩管2.4安装在光伏发电板10的底部，其远离喷水箱2.3的端部设置有一向上延伸的竖板2.15，并且竖板2.15底部连接设置有复位弹簧2.16，该复位弹簧2.16远离竖板2.15的端部连接于第二电机2.7。具体控制阶段为，当塑料伸缩管2.4被第一电动推杆2.8作用压缩至终点时，竖板2.15触控于第一感应器6，启动第一电机3.3；当塑料伸缩管2.4在复位弹簧 2.16作用下恢复原长时，竖板2.15触控于第二感应器7，开启进水闸阀2.13。第一感应器6和第二感应器7的串联使用，使得清洁部1和冷却部2连续工作，实现清洁棉1.2动作、喷水箱2.3蓄水。

结合图6和图7所示，本装置实施例公开的第一充电部4由电连接于第一电源3.2的第二电动推杆4.1、第一推板4.2和第一扭簧4.3，以及设置在光伏发电板10远离冷却部2一端、且位于侧边的第一充电接口组成，其中，第二电动推杆4.1沿垂直于第一侧面的方向设置在主机箱3.1内，其内部设置有可伸出第二电动推杆4.1远离第一电源3.2端部的第一充电插头，第一充电插头电连接于第一电源3.2，必然的，第一充电插头适配于第一充电接口，以实现通过光伏发电板10向第一电源3.2充电。为便于防止雨水等进入第二电动推杆4.1中影响第一充电插头的使用，如图中所示，在主机箱3.1第一侧面上与第二电动推杆 4.1对应位置设置有一第一开口，第一推板4.2和第一扭簧4.3在第一口开靠近光伏发电板侧10形成可自动封闭第一开口的门结构；同理，为了避免雨水等渗入第一充电接口内，如图7所示，在第一充电接口的内侧也可以设置第二推板 4.4和第二扭簧形成可自动关闭的门结构；工作时，第二电动推杆4.1依次推开第一开口外侧的门结构、第一充电接口内侧的门结构，再伸出第一充电插头与第一充电接口配合充电，充电结束，第二电动推杆4.1依次退出，门结构自动闭合挡水和灰尘。

第二充电部5位于光伏发电板10底部，包括电连接于第二电源2.6的第二电机2.7和固连于第三电机5.1输出端的第三电动推杆5.2，以及位于光伏发电板10底部的第二充电接口；第二充电部5的使用方便，其中的第三电动推杆5.2 竖向设置，其内部设置有可伸出第三电动推杆5.2并向上运动的第二充电插头，第二充电插头电连接于第二电源2.6，必然的，第二充电插头适配于第二充电接口。一般情况下，由于第二充电部5位于光伏发电板10的底部，因此较大程度避免雨水和灰尘进入。

部分实施例为加强对第二充电部5的保护，在光伏发电板10的底部及侧边周圈布置有外壳11，外壳11通过支撑杆支设在屋顶，外壳11在一定程度上也能阻挡雨水和灰尘落入第二充电部5中。

装置设计当光伏发电板10的温度超过设定阈值时进行冷却清洁，因此为精准控制清洁部1和冷却部2动作，装置进一步设置第二感应机构，由电连接于第一电机3.3的第三感应器8和第四感应器9组成；如图4和图7所示，第三感应器8设置在轨道1.3远离冷却部2的一端，第四感应器9设置在轨道1.3靠近冷却部2的一端，图示的实施例中，第三感应器8设置在第二挡板1.7上、第四感应器9设置在第一挡板1.6上。工作时：当横梁1.1在第一驱动部3作用下移动至轨道1.1远离冷却部2的端部时，横梁1.1触控于第三感应器8，第一电机 3.3停止工作；当横梁1.1在第一驱动部3作用下移动至轨道1.3靠近冷却部2 的端部时，横梁1.1触控于第四感应器9，第一电机3.3停止工作。

为实现自动充电、冷却清洁装置的智能控制，其还设置有控制部，控制部电连接于第一驱动部3、第二驱动部、温度传感器3.1、进水闸阀2.13、水位感应器2.14、第一感应机构和第二感应机构，并且控制部内设置有光伏发电板10 背面的温度阈值、第一电源3.2和第二电源2.6使用的电量阈值、第三感应器8 被触控后横梁1.1的停止时间；控制部根据设定数值对本装置的控制逻辑如下：

当第三感应器8被触控，控制部判断第一电源3.2的电量是否低于电量阈值；若是，则控制第一充电插头伸出第一开口插接于第一充电接口；否则，控制横梁1.1在该触控位置停留设定的停止时间后沿轨道1.3向第四感应器9运动；

当第四感应器9被触控，控制部判断光伏发电板10背面的温度是否低于温度阈值；若是，则控制第一电机3.3、第二电机2.7停止工作；否则，控制启动喷水机构向横梁1.1下的清洁棉1.2喷水，直至第一感应器6被触控，横梁1.1 开始运动；

当第二电源2.6的电量低于电量阈值，控制部控制第三电机5.1启动，以使第二充电插头向上伸出并插接于第二充电接口。

如图8所示，光伏发电板10的底部设置有开口朝上的外壳11，该外壳11 底部设置有若干支撑杆，光伏发电板10经支撑杆固设在屋顶上；外壳11旨在于实现光伏发电板10的可拆卸安装。具体的，外壳11内侧设置有一形状对应于轨道的定位凹槽，该定位凹槽的上方设置有一可旋转的水滴形的旋转固定装置2.18；光伏发电板10可拆卸的嵌设在定位凹槽内，并且经旋转固定装置2.18 的小尺寸端限制在该定位凹槽内，防止光伏发电板10滑出外壳11的凹槽。光伏发电板10拆卸时直接通过转动旋转固定装置2.18即可让光伏发电板10脱出定位凹槽。当然，实施例中旋转固定装置2.18的形状不限于上述水滴形，矩形或方形等能实现阻挡效果的结构也应该在本申请的公开范围内。

本发明的另一实施例，公开一种采用上述建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置实现自动充电、冷却清洁方法，该方法通过温度传感器2.1实时监测光伏发电板10的温度，联合控制冷却部2和清洁部1，实现对光伏发电板10冷却降温及清洁；同时，控制控制冷却部2和清洁部1利用光伏发电板进行充电，实现零能耗。

该方法具体包括如下步骤：

1)温度传感器2.1监测到光伏发电板10背面的温度不低于设定的温度阈值，控制光伏发电板10停止工作，启动第二电机2.7带动第一电动推杆2.8推动竖板2.15向第一感应器6方向移动，压缩塑料伸缩管2.4，使得喷水箱2.3中的存水经喷水口2.5向位于初始位置的横梁1.1下的清洁棉1.2喷射，清洁棉1.1吸水湿润；

2)第一感应器6被竖板2.15触控，第一电机3.3启动，主动齿轮3.4传动带动滑轮沿轨道1.3向第三感应器8方向移动，进而使得横梁1.1下方的清洁棉 1.2在光伏发电板10的受光面移动，受光面被湿润；同时，第二电机2.7带动第一电动推杆2.8回缩，竖板2.15在复位弹簧2.16作用下复位并触控第二感应器 7，开启进水闸阀2.13向喷水箱2.3加水，直至喷水箱2.3中水位达到水位感应器2.14，控制进水闸阀2.13关闭；

3)第三感应器8被横梁1.1触控，第一电机3.3停止工作，判断第一电源 3.2是否需要充电，一般判断电量是否低于20％；若需要充电，控制第一充电插头插接第一充电接口对第一电源3.2充电，直至充满，再控制横梁1.1沿轨道1.3 向第四感应器9运动；若无需充电，控制横梁1.1停止设定的停止时间后沿轨道 1.3向第四感应器9运动，一般设定停留5分钟；此时，受光面水分蒸发对光伏发电板10进行降温；

4)第四感应器9被横梁1.1触控，第一电机3.3停止工作，判断光伏发电板10背面的温度是否低于设定的温度阈值；若低于温度阈值，则控制第一电机 3.3、第二电机2.7停止工作，启动光伏发电板10开始工作；否则，重复执行步骤1)至3)，直至光伏发电板10背面的温度低于设定的温度阈值；重复执行步骤1)的时，横梁1.1返回初始位置后也要停留设定时长，如5分钟，以让受光面的水分充分蒸发，然后再次对光伏发电板10进行冷却清洁；

5)在光伏发电板10使用结束后，旋转定位凹槽上方水滴形的旋转固定装置2.18，使其小尺寸端自嵌设在定位凹槽内的光伏发电板10表面移走，再将光伏发电板10从其嵌设的定位凹槽内脱出，完成光伏发电板10的拆除；光伏发电板10再次投入使用时，直接将光伏发电板10嵌设在定位凹槽内，然后旋转定位凹槽上方水滴形的旋转固定装置2.18，使其小尺寸端移动至嵌设在定位凹槽内的光伏发电板10表面，限制光伏发电板10移动，防止光伏发电板10滑出外壳11的定位凹槽，完成光伏发电板10的安装。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，包括冷却清洁单元和充电单元；

所述冷却清洁单元包括清洁部、冷却部和第一驱动部，所述清洁部包括一触接于所述光伏发电板受光面的清洁棉，所述冷却部包括一喷水方向朝向清洁棉的喷水机构，用于向清洁棉喷水；所述第一驱动部连接于清洁部，第一驱动部具有带动清洁部上清洁棉在所述受光面上往复移动的自由度；

所述充电单元包括电连接于第一驱动部的第一充电部、电连接于冷却部的第二充电部，所述第一充电部和第二充电部可拆卸连接于所述光伏发电板的输出端。

2.根据权利要求1所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，所述清洁部还包括一横梁、一对轨道和一对滑轮；

所述轨道沿平行于所述光伏发电板相对侧边对称布置，轨道的长度大于其对应布置的光伏发电板的侧边长度；所述横梁平行设置在所述光伏发电板受光面的上方，横梁垂直于轨道，且所述横梁在所述轨道超出所述光伏发电板侧边的部分上具有一初始位置；所述清洁棉固设在横梁靠近所述受光面的侧面上；所述滑轮对称设置在轨道上，分别沿竖向垂直连接于所述横梁的两端；所述任一侧的轨道上的滑轮均包括沿轨道上、下侧对称安装的一组上排滑轮和一组下排滑轮；

所述第一驱动部包括两个，分别对称设置在两根轨道侧；所述第一驱动部包括主机箱和固设在主机箱内的第一电源、电连接于第一电源的第一电机、连接于第一电机输出端的主动齿轮、啮合于主动齿轮的从动齿轮、一组上排齿轮、一组下排齿轮和分别套装在上排齿轮、下排齿轮上的齿轮带；其中，所述主机箱位于横梁下方，其顶部固连于横梁；

定义主机箱靠近光伏发电板的侧面为第一侧面，则所述上排齿轮的轮轴贯穿第一侧面后对应连接于上排滑轮、所述下排齿轮的轮轴贯穿第一侧面后对应连接于下排滑轮；所述主动齿轮和从动齿轮设置在所述上排齿轮和下排齿轮之间，所述主动齿轮啮合于上排齿轮的齿轮带，所述从动齿轮啮合于下排齿轮的齿轮带；

所述第一电机启动，主动齿轮转动，带动从动齿轮和齿轮带传动，进而带动上排滑轮和下排滑轮在其对应安装的轨道上滑动。

3.根据权利要求2所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，所述主机箱的第一侧面上任一被所述上排齿轮或下排齿轮的轮轴贯穿位置设置有固定套，所述上排齿轮或下排齿轮的任一根轮轴上至少套装有两根固定圈，所述上排齿轮或下排齿轮的任一轮轴至少套装一根固定圈后活动贯穿固定套后再套装一根固定圈后固连于上排滑轮或下排滑轮；其中，所述固定圈与固定套光滑接触。

4.根据权利要求2所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，所述冷却部还包括供水机构、第二驱动部和温度传感器；

所述供水机构采用进水管连通至喷水机构，用于向喷水机构中送水；

所述喷水机构垂直设置在两轨道之间，位于所述清洁部的下方，其位置对应于所述清洁部的初始位置，包括喷水箱和塑料伸缩管；所述喷水箱设置为两长方体的拼接结构，该拼接结构沿其长度方向截面为凸字形，并且其顶面沿其长度方向均匀且间隔分布有若干喷水口；所述塑料伸缩管一端连通至喷水箱底部，另一端连接于所述第二驱动部的输出端，用于在第二驱动部的驱动下发生形变，以将其内灌入的水压缩至喷水箱中、从喷水口喷出；

所述第二驱动部包括第二电源、电连接于第二电源的第二电机和连接于第二电机输出端的第一电动推杆，所述第一电动推杆的输出端连接于塑料伸缩管远离喷水箱的端部；

所述温度传感器电连接于第二电源，设置在所述光伏发电板背面上，用于监测该面的温度，以启动喷水机构。

5.根据权利要求4所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，所述喷水机构还包括一接水箱和若干遮灰板；

所述接水箱设置为顶部开口的方形槽，所述方形槽底部密封套装在所述喷水箱上部的长方体上，并且接水箱底部设置有一排水管；所述若干遮灰板沿接水箱长度方向对称设置在接水箱的顶部开口上，所述喷水口自所述相邻遮灰板之间的间隙向上喷水。

6.根据权利要求4所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，所述供水机构为水箱，所述水箱经进水管连通于喷水箱；

所述进水管上设置有一进水闸阀和第一过滤机构，所述喷水箱内部靠近喷水口位置设置有第二过滤机构和一水位感应器，所述进水闸阀电连接于所述水位感应器。

7.根据权利要求6所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，所述塑料伸缩管在其压缩行程上设置有一第一感应机构，所述第一感应机构包括设置在所述光伏发电板背面上的第一感应器和第二感应器，所述第一感应器电连接于第一电机，所述第二感应器电连接于所述进水闸阀；

所述塑料伸缩管设置在所述光伏发电板的底部，其远离喷水箱的端部设置有一向上延伸的竖板；所述竖板底部连接设置有复位弹簧，所述复位弹簧远离竖板的端部连接于第二电机；当所述塑料伸缩管被所述第一电动推杆作用压缩至终点时，所述竖板触控于第一感应器，启动第一电机；当所述塑料伸缩管在复位弹簧作用下恢复原长时，竖板触控于第二感应器，开启进水闸阀。

所述第一充电部，包括电连接于第一电源的第二电动推杆、第一推板和第一扭簧，以及所述光伏发电板远离冷却部一端设置的第一充电接口；所述第二电动推杆沿垂直于第一侧面的方向设置在主机箱内，其内部设置有可伸出第二电动推杆远离第一电源端部的第一充电插头，所述第一充电插头电连接于第一电源；所述第一侧面上与第二电动推杆对应位置设置有一第一开口，所述第一推板和第一扭簧在第一口开靠近所述光伏发电板侧形成可自动封闭第一开口的门结构；所述第一充电接口位于所述光伏发电板侧边，第一充电接口适配于第一充电插头；

所述第二充电部位于所述光伏发电板底部，包括电连接于第二电源的第三电机和固连于第三电机输出端的第三电动推杆，以及位于所述光伏发电板底部的第二充电接口；所述第三电动推杆竖向设置，其内部设置有可伸出第三电动推杆并向上运动的第二充电插头，所述第二充电插头电连接于第二电源，并且第二充电插头适配于第二充电接口。

8.根据权利要求7所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，所述轨道上设置有第二感应机构，所述第二感应机构包括电连接于第一电机的第三感应器和第四感应器；所述第三感应器设置在轨道远离冷却部的一端，所述第四感应器设置在轨道靠近冷却部的一端；当所述横梁在第一驱动部作用下移动至所述轨道远离冷却部的端部时，所述横梁触控于第三感应器，所述第一电机停止工作；当所述横梁在第一驱动部作用下移动至所述轨道靠近冷却部的端部时，所述横梁触控于第四感应器，所述第一电机停止工作；

所述自动充电、冷却清洁装置还包括控制部，所述控制部电连接于第一驱动部、第二驱动部、温度传感器、进水闸阀、水位感应器、第一感应机构和第二感应机构，所述控制部内设置有光伏发电板背面的温度阈值、第一电源和第二电源使用的电量阈值、第三感应器被触控后横梁的停止时间；

当所述第三感应器被触控，控制部判断第一电源的电量是否低于电量阈值；若是，则控制第一充电插头伸出第一开口插接于第一充电接口；否则，控制横梁在该触控位置停留设定的停止时间后沿轨道向第四感应器运动；

当所述第四感应器被触控，控制部判断所述光伏发电板背面的温度是否低于温度阈值；若是，则控制第一电机、第二电机停止工作；否则，控制启动喷水机构向横梁下的清洁棉喷水，直至第一感应器被触控，横梁开始运动；

当所述第二电源的电量低于电量阈值，控制部控制第三电机启动，以使第二充电插头向上伸出并插接于第二充电接口。

9.根据权利要求8所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，其特征在于，所述光伏发电板的底部设置有开口朝上的外壳，所述外壳底部设置有若干支撑杆，并经所述支撑杆固设在屋顶上；

所述外壳内侧设置有一形状对应于轨道的定位凹槽，所述定位凹槽的上方设置有一可旋转的水滴形的旋转固定装置；所述光伏发电板可拆卸的嵌设在所述定位凹槽内，并经所述旋转固定装置的小尺寸端限制在所述定位凹槽内。

10.一种建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装方法，其特征在于，采用权利要求9所述的建筑屋顶光伏发电板的冷却清洁和可拆卸安装装置，包括如下步骤：

1)温度传感器监测到光伏发电板背面的温度不低于设定的温度阈值，控制所述光伏发电板停止工作，启动第二电机带动第一电动推杆推动竖板向第一感应器方向移动，压缩塑料伸缩管，使得喷水箱中的存水经喷水口向位于初始位置的横梁下的清洁棉喷射，清洁棉吸水湿润；

2)第一感应器被竖板触控，第一电机启动，主动齿轮传动带动滑轮沿轨道向第三感应器方向移动，进而使得横梁下方的清洁棉在所述光伏发电板的受光面移动，受光面被湿润；同时，第二电机带动第一电动推杆回缩，竖板在复位弹簧作用下复位并触控第二感应器，开启进水闸阀向喷水箱加水，直至喷水箱中水位达到水位感应器，控制进水闸阀关闭；

3)第三感应器被横梁触控，第一电机停止工作，判断第一电源是否需要充电；若需要充电，控制第一充电插头插接第一充电接口对第一电源充电，直至充满，再控制横梁沿轨道向第四感应器运动；若无需充电，控制横梁停止设定的停止时间后沿轨道向第四感应器运动；

4)第四感应器被横梁触控，第一电机停止工作，判断光伏发电板背面的温度是否低于设定的温度阈值；若低于温度阈值，则控制第一电机、第二电机停止工作，启动光伏发电板开始工作；否则，重复执行步骤1)至3)，直至光伏发电板背面的温度低于设定的温度阈值；

5)在光伏发电板使用结束后，旋转定位凹槽上方水滴形的旋转固定装置，使其小尺寸端自嵌设在定位凹槽内的光伏发电板表面移走，再将所述光伏发电板从其嵌设的定位凹槽内脱出，完成光伏发电板的拆除；光伏发电板再次投入使用时，直接将所述光伏发电板嵌设在定位凹槽内，然后旋转定位凹槽上方水滴形的旋转固定装置，使其小尺寸端移动至嵌设在定位凹槽内的光伏发电板表面，限制光伏发电板移动，完成光伏发电板的安装。

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