CN117458965B - 一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构及其应用，包括安装在建筑屋顶凹陷区域的矩形外框，矩形外框内固定连接多个等距排布的横块，多个横块将矩形外框围合的部分分割为多个面积相同的光伏区域，每个光伏区域内转动连接光伏板。本发明采用可完全覆盖光伏板的透明薄膜阻隔沙漠环境中空气中沙尘与光伏板的接触的技术手段，一方面可以避免沙尘直接积留在光伏板表面，另一方面可以避免因风流吹动沙尘摩擦光伏板表面而带来的损伤，还通过透明薄膜的收卷、放出过程对透明薄膜上积留沙尘的去除，方便快捷地清理光伏板以及及时将光伏板上堆积的沙尘去除，保持光伏板表面的整洁，保持光伏板高效的转换电能的效率。

Description

一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构及其应用

技术领域

本发明涉及光伏应用于建筑技术领域，尤其涉及一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构及其应用。

背景技术

光伏，是指利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统；

通常会将光伏安置在光照充足的地方，现有的安装方式有将光伏直接安置在建筑屋顶上，既满足了采光需求，又不占据居民所需用地，即光伏建筑一体化，然而在沙漠环境中，空气中沙尘含量较多，使得屋顶上光伏板表面沙尘堆积速率快，而沙尘的堆积会阻碍光伏板与光线的接触，极大影响光伏板的采光以及转换电能的效率，现有的清理方式多采用清洁工具对光伏板表面进行周期性擦拭清洁，但由于在沙漠环境中沙尘覆盖堆积的速率过快，导致这类清理方式不能及时去除堆积在光伏板表面的沙尘。

发明内容

本发明的目的是提出一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构及其应用，方便快捷地清理光伏板以及及时将光伏板上堆积的沙尘去除，保持光伏板表面的整洁，保持光伏板高效的转换电能的效率。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构，包括安装在建筑屋顶凹陷区域的矩形外框，所述矩形外框内固定连接多个等距排布的横块，多个所述横块将所述矩形外框围合的部分分割为多个面积相同的光伏区域，每个光伏区域内转动连接安装板，所述安装板的两侧均具有光伏板，在所述横块和所述矩形外框上设置可收卷的透明薄膜，透明薄膜的一部分收卷在所述横块和所述矩形外框的内部，透明薄膜将光伏板表面与沙漠环境分隔；

在所述横块和所述矩形外框上均开设收卷槽，在收卷槽端口位置固定海绵体，所述海绵体蓬松多孔且具有弹性，当透明薄膜在收卷过程中，运动的透明薄膜与静止的海绵体相互抵触摩擦并将透明薄膜上堆积的沙尘擦拭去除，所述收卷槽内固定连接固定杆，所述固定杆外壁开设等距排布的多个环槽，形成多个直径小于固定杆的圆形结构，在圆形结构外壁套设扭簧，在所述固定杆外壁滑动套接相适配的旋转环，所述扭簧的一端与所述旋转环的内壁连接，另一端与所述固定杆连接，当所述旋转环相对于所述固定杆发生旋转时，则所述扭簧发生弹性形变开始蓄能，透明薄膜的一端与所述旋转环外壁粘接，所述安装板其中一个圆弧侧面的顶部与位于其两侧的所述收卷槽内透明薄膜的一端连接。

优选地，所述安装板的两个相对的一侧均固定连接转轴，所述转轴贯穿所述矩形外框，所述安装板另外两个侧面为圆弧设置，安装板的上下两面均开设安装槽，所述光伏板固定安装在所述安装槽内，则每个所述安装板上下两面均具有所述光伏板，所述横块上具有两个收卷槽。

优选地，在光伏区域转动连接安装板，所述安装板的两个相对的一侧均固定连接转轴，所述转轴贯穿所述矩形外框，所述安装板另外两个侧面为圆弧设置，安装板的上下两面均开设安装槽，所述光伏板固定安装在所述安装槽内，则每个所述安装板上下两面均具有所述光伏板，所述横块上具有两个收卷槽，所述安装板其中一个圆弧侧面的顶部与位于其两侧的所述收卷槽内透明薄膜的一端连接。

优选地，在所述安装槽外围固定连接矩形形状的橡胶圈，所述橡胶圈顶部高于光伏板，使得覆盖在所述光伏板表面的透明薄膜与所述橡胶圈抵触配合。

优选地，在所述转轴一端固定套接齿轮，在所述矩形外框一侧固定安装液压缸，所述液压缸的输出轴固定连接齿条，所述齿条的一侧开设与所述齿轮适配的齿槽，使得所述齿条与各个所述齿轮均啮合连接。

优选地，在所述矩形外框两侧均固定连接L型钢翼板，所述L型钢翼板开设多个安装孔，通过膨胀螺栓紧固安装在建筑屋顶凹陷区域内。

优选地，在所述矩形外框两侧均固定连接两个连接块，两个所述连接块之间安装阻隔板，所述阻隔板的高度高于安装板旋转至最高处，使得透明薄膜的两侧在收卷、放出过程中透明薄膜两侧始终与阻隔板接触。

优选地，所述阻隔板选用透明玻璃材质制成，在所述连接块开设限位槽，所述限位槽内滑动连接限位块，同一侧的两个所述限位块固定连接同一个刮板，所述刮板与所述阻隔板接触的一侧设置清洁层，所述清洁层采用干净的棉质组成，所述刮板固定连接至少一个碰触板，在所述转轴外壁固定连接碰触杆。

一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构的应用，包括以下步骤：

安装板为水平状态，拉动相应的透明薄膜覆盖在其上方的光伏板上；

启动液压缸驱动齿条移动，则带动各个齿轮相应旋转，带动各个安装板同步翻转，在扭簧的弹性势能下拉回透明薄膜，透明薄膜的收卷的过程中，其两面被两个相应的海绵体抵触并擦拭，实现对透明薄膜上沙尘的去除；

翻转后的安装板其下方的光伏板转换为上方，继续采集光能转换电能，同时也拉动其相应的透明薄膜覆盖在其上方；

在安装板翻转的过程中，带动碰触杆相应的翻转，与其上方的碰触板相碰触，带动碰触板上移，实现清洁层对阻隔板外侧进行擦拭，与此同时，透明薄膜的边缘也会对阻隔板内侧的沙尘刮动。

相比现有技术，本发明的有益效果为：

本发明采用可完全覆盖光伏板的透明薄膜阻隔沙漠环境中空气中沙尘与光伏板的接触的技术手段，一方面可以避免沙尘直接积留在光伏板表面，另一方面可以避免因风流吹动沙尘摩擦光伏板表面而带来的损伤，还通过透明薄膜的收卷、放出过程对透明薄膜上积留沙尘的去除，方便快捷地清理光伏板以及及时将光伏板上堆积的沙尘去除，保持光伏板表面的整洁，保持光伏板高效的转换电能的效率；

本发明中安装板上下两面均具有光伏板，当翻转安装板对其中一个光伏板上透明薄膜擦拭清理时，则另一个光伏板由下方翻转到上方继续采集光能转换电能，在翻转对透明薄膜清理时继续对光能采集并转换电能，能量转换不停止。

附图说明

图1为本发明提出的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构的结构示意图；

图2为本发明提出的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构中矩形外框及其上的结构示意图；

图3为本发明提出的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构中安装板翻转的结构示意图；

图4为本发明提出的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构中横块、海绵体的结构分解示意图；

图5为本发明提出的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构中旋转环的剖切结构示意图；

图6为本发明提出的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构中安装板的结构分解示意图；

图7为本发明提出的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构中液压缸与矩形外框之间的连接结构示意图；

图8为本发明提出的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构中阻隔板与碰触板之间的结构分解示意图。

图中：1、矩形外框；2、横块；3、光伏板；4、海绵体；5、收卷槽；6、固定杆；7、环槽；8、扭簧；9、旋转环；10、安装板；11、安装槽；13、橡胶圈；14、齿轮；15、液压缸；16、齿条；17、L型钢翼板；18、安装孔；19、连接块；20、阻隔板；21、限位槽；22、限位块；23、刮板；24、清洁层；25、碰触板；26、碰触杆；27、转轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

参考附图1-附图8，一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构，包括安装在建筑屋顶凹陷区域的矩形外框1，矩形外框1内固定连接多个等距排布的横块2，多个横块2将矩形外框1围合的部分分割为多个面积相同的光伏区域，每个光伏区域内转动连接安装板10，安装板10的两侧均具有光伏板3，在横块2和矩形外框1上设置可收卷的透明薄膜，透明薄膜的一部分收卷在横块2和矩形外框1的内部，透明薄膜将光伏板3表面与沙漠环境分隔；

在横块2和矩形外框1上均开设收卷槽5，在收卷槽5端口位置固定海绵体4，海绵体4蓬松多孔且具有弹性，当透明薄膜在收卷过程中，运动的透明薄膜与静止的海绵体4相互抵触摩擦并将透明薄膜上堆积的沙尘擦拭去除，收卷槽5内固定连接固定杆6，固定杆6外壁开设等距排布的多个环槽7，形成多个直径小于固定杆6的圆形结构，在圆形结构外壁套设扭簧8，在固定杆6外壁滑动套接相适配的旋转环9，扭簧8的一端与旋转环9的内壁连接，另一端与固定杆6连接，当旋转环9相对于固定杆6发生旋转时，则扭簧8发生弹性形变开始蓄能，透明薄膜的一端与旋转环9外壁粘接，安装板10其中一个圆弧侧面的顶部与位于其两侧的收卷槽5内透明薄膜的一端连接；

由于海绵体4蓬松多孔且具有弹性，则透明薄膜相对于海绵体抵触滑行时，则海绵体4会发生轻微振动，一方面擦拭去除透明薄膜上积留的沙尘，另一方面以轻微振动将擦拭的沙尘进行抖落，避免海绵体4集聚过多沙尘，保持海绵体4的清洁效果；

当旋转环9相对于固定杆6发生旋转时，则扭簧8发生弹性形变开始蓄能，透明薄膜的一端与旋转环9外壁粘接，当光伏板3转动后其表面朝上时，则透明薄膜部分覆盖住光伏板3表面，此刻旋转环9相应旋转使得扭簧8形变具有弹性势能；

在光伏区域转动连接安装板10，安装板10的两个相对的一侧均固定连接转轴27，转轴27贯穿矩形外框1，安装板10另外两个侧面为圆弧设置，安装板10的上下两面均开设安装槽11，光伏板3固定安装在安装槽11内，则每个安装板10上下两面均具有光伏板3，横块2上具有两个收卷槽5，安装板10其中一个圆弧侧面的顶部与位于其两侧的收卷槽5内透明薄膜的一端连接，当翻转安装板10对其中一个光伏板3上透明薄膜擦拭清理时，则另一个光伏板3由下方翻转到上方继续采集光能转换电能，在翻转对透明薄膜清理时继续对光能采集并转换电能，能量转换不停止；

在安装槽11外围固定连接矩形形状的橡胶圈13，橡胶圈13顶部高于光伏板3，使得覆盖在光伏板3表面的透明薄膜与橡胶圈13抵触配合，增加透明薄膜与光伏板3之间的密封性，进一步地避免沙漠环境空气中沙尘积留在光伏板3表面；

在转轴27一端固定套接齿轮14，在矩形外框1一侧固定安装液压缸15，液压缸15的输出轴固定连接齿条16，齿条16的一侧开设与齿轮14适配的齿槽，使得齿条16与各个齿轮14均啮合连接；

在矩形外框1两侧均固定连接L型钢翼板17，L型钢翼板17开设多个安装孔18，通过膨胀螺栓紧固安装在建筑屋顶凹陷区域内，抬升矩形外框1，使得安装板10在旋转时不会受到建筑的阻碍；

在矩形外框1两侧均固定连接两个连接块19，两个连接块19之间安装阻隔板20，阻隔板20的高度高于安装板10旋转至最高处，使得透明薄膜的两侧在收卷、放出过程中透明薄膜两侧始终与阻隔板20接触，避免透明薄膜在收卷、放出过程中空气中沙尘与光伏板3接触而逐步积留在光伏板3表面上；

阻隔板20选用透明玻璃材质制成，在连接块19开设限位槽21，限位槽21内滑动连接限位块22，同一侧的两个限位块22固定连接同一个刮板23，刮板23与阻隔板20接触的一侧设置清洁层24，清洁层24采用干净的棉质组成，刮板23固定连接至少一个碰触板25，在转轴27外壁固定连接碰触杆26，碰触杆26随转轴27旋转而同步旋转，随后抵触碰触板25并驱动碰触板25上移，使得清洁层24擦拭清洁阻隔板20。

工作原理：

安装板10为水平状态，拉动相应的透明薄膜覆盖在其上方的光伏板3上；

由于一段时间的沙尘积留，在透明薄膜上具有沙尘，启动液压缸15驱动齿条16移动，则带动各个齿轮14相应旋转，带动各个安装板10同步翻转，在扭簧8的弹性势能下拉回透明薄膜，透明薄膜的收卷的过程中，其两面被两个相应的海绵体4抵触并擦拭，实现对透明薄膜上沙尘的去除；

翻转后的安装板10其下方的光伏板3转换为上方，继续采集光能转换电能，同时也拉动其相应的透明薄膜覆盖在其上方；

在安装板10翻转的过程中，带动碰触杆26相应的翻转，与其上方的碰触板25相碰触，带动碰触板25上移，实现清洁层24对阻隔板20外侧进行擦拭，与此同时，透明薄膜的边缘也会对阻隔板20内侧的沙尘刮动，相对保持阻隔板20的透光效果。

需要注意的是，液压缸15驱动安装板10旋转，能够固定住安装板10旋转后的位置，始终克服安装板10两侧透明薄膜带来的拉力而不阻碍影响；

需要注意的是，参考附图2和附图3，附图2中安装板10处于水平状态，假设此时安装板10的右侧透明薄膜覆盖在安装板10的上方，则与右侧透明薄膜连接的扭簧8具有弹性势能，该弹性势能使得扭簧8具有拉回右侧透明薄膜至右侧收卷槽5内部的作用力，从附图2中安装板10到附图3中安装板10则为安装板10向右翻转，则右侧收卷槽5内部扭簧8将右侧透明薄膜逐步收回至右侧收卷槽5内，而左侧透明薄膜从左侧收卷槽5内伸出，并使得左侧收卷槽5内扭簧8形变并具备弹性势能，该设置的目的在于，当液压缸15驱动安装板10旋转翻面时，使得安装板10连接的两侧透明薄膜相对于海绵体4发生滑行，便于将透明薄膜上附着的灰尘擦拭清洁。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构，其特征在于，包括安装在建筑屋顶凹陷区域的矩形外框（1），所述矩形外框（1）内固定连接多个等距排布的横块（2），多个所述横块（2）将所述矩形外框（1）围合的部分分割为多个面积相同的光伏区域，每个光伏区域内转动连接安装板（10），所述安装板（10）的两侧均具有光伏板（3），在所述横块（2）和所述矩形外框（1）上设置可收卷的透明薄膜，透明薄膜的一部分收卷在所述横块（2）和所述矩形外框（1）的内部，透明薄膜将光伏板（3）表面与沙漠环境分隔；

在所述横块（2）和所述矩形外框（1）上均开设收卷槽（5），在收卷槽（5）端口位置固定海绵体（4），所述海绵体（4）蓬松多孔且具有弹性，当透明薄膜在收卷过程中，运动的透明薄膜与静止的海绵体（4）相互抵触摩擦并将透明薄膜上堆积的沙尘擦拭去除，所述收卷槽（5）内固定连接固定杆（6），所述固定杆（6）外壁开设等距排布的多个环槽（7），形成多个直径小于固定杆（6）的圆形结构，在圆形结构外壁套设扭簧（8），在所述固定杆（6）外壁滑动套接相适配的旋转环（9），所述扭簧（8）的一端与所述旋转环（9）的内壁连接，另一端与所述固定杆（6）连接，当所述旋转环（9）相对于所述固定杆（6）发生旋转时，则所述扭簧（8）发生弹性形变开始蓄能，透明薄膜的一端与所述旋转环（9）外壁粘接，所述安装板（10）其中一个圆弧侧面的顶部与位于其两侧的所述收卷槽（5）内透明薄膜的一端连接；

所述安装板（10）的两个相对的一侧均固定连接转轴（27），所述转轴（27）贯穿所述矩形外框（1），所述安装板（10）另外两个侧面为圆弧设置，安装板（10）的上下两面均开设安装槽（11），所述光伏板（3）固定安装在所述安装槽（11）内，则每个所述安装板（10）上下两面均具有所述光伏板（3），所述横块（2）上具有两个收卷槽（5）。

2.根据权利要求1所述的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构，其特征在于，在所述安装槽（11）外围固定连接矩形形状的橡胶圈（13），所述橡胶圈（13）顶部高于光伏板（3），使得覆盖在所述光伏板（3）表面的透明薄膜与所述橡胶圈（13）抵触配合。

3.根据权利要求2所述的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构，其特征在于，在所述转轴（27）一端固定套接齿轮（14），在所述矩形外框（1）一侧固定安装液压缸（15），所述液压缸（15）的输出轴固定连接齿条（16），所述齿条（16）的一侧开设与所述齿轮（14）适配的齿槽，使得所述齿条（16）与各个所述齿轮（14）均啮合连接。

4.根据权利要求3所述的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构，其特征在于，在所述矩形外框（1）两侧均固定连接L型钢翼板（17），所述L型钢翼板（17）开设多个安装孔（18），通过膨胀螺栓紧固安装在建筑屋顶凹陷区域内。

5.根据权利要求4所述的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构，其特征在于，在所述矩形外框（1）两侧均固定连接两个连接块（19），两个所述连接块（19）之间安装阻隔板（20），所述阻隔板（20）的高度高于安装板（10）旋转至最高处，使得透明薄膜的两侧在收卷、放出过程中透明薄膜两侧始终与阻隔板（20）接触。

6.根据权利要求5所述的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构，其特征在于，所述阻隔板（20）选用透明玻璃材质制成，在所述连接块（19）开设限位槽（21），所述限位槽（21）内滑动连接限位块（22），同一侧的两个所述限位块（22）固定连接同一个刮板（23），所述刮板（23）与所述阻隔板（20）接触的一侧设置清洁层（24），所述清洁层（24）采用干净的棉质组成，所述刮板（23）固定连接至少一个碰触板（25），在所述转轴（27）外壁固定连接碰触杆（26）。

7.根据权利要求6所述的一种沙漠中光伏太阳能与建筑一体化结构的应用，其特征在于，包括以下步骤：

安装板（10）为水平状态，拉动相应的透明薄膜覆盖在其上方的光伏板（3）上；

启动液压缸（15）驱动齿条（16）移动，则带动各个齿轮（14）相应旋转，带动各个安装板（10）同步翻转，在扭簧（8）的弹性势能下拉回透明薄膜，透明薄膜的收卷的过程中，其两面被两个相应的海绵体（4）抵触并擦拭，实现对透明薄膜上沙尘的去除；

翻转后的安装板（10）其下方的光伏板（3）转换为上方，继续采集光能转换电能，同时也拉动其相应的透明薄膜覆盖在其上方；

在安装板（10）翻转的过程中，带动碰触杆（26）相应的翻转，与其上方的碰触板（25）相碰触，带动碰触板（25）上移，实现清洁层（24）对阻隔板（20）外侧进行擦拭，与此同时，透明薄膜的边缘也会对阻隔板（20）内侧的沙尘刮动。