CN117513663A - 一种太阳能板集热屋顶结构及其铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能板集热屋顶结构及其铺设方法，属于建筑物技术领域。本发明的一种太阳能板集热屋顶结构，包括屋顶基层，所述屋顶基层包括集热区、隔离区、屋顶平层和排水区，集热区的两侧设置有隔离区区域，集热区和隔离区的上端共同连接有屋顶平层，集热区和隔离区的下端设置有排水区。本发明解决了现有集热系统设置的角度固定的问题，本发明提出的一种太阳能板集热屋顶结构及其铺设方法，通过设置隔离区，将集热区进行分隔，隔离区的数量根据分隔集热区的数量进行选择，避免同一水平位置上的平板集热器旋转角度时，碰到相邻的平板集热器，给平板集热器提供活动空间。

Description

一种太阳能板集热屋顶结构及其铺设方法

技术领域

本发明涉及建筑物技术领域，具体为一种太阳能板集热屋顶结构及其铺设方法。

背景技术

在建筑中充分利用太阳能集热，减少建筑能源消耗，是建筑节能的一个有效途径。公开号为CN114636251A的中国专利公开了一种用于斜面屋顶的太阳能集热系统及建筑物，包括多个单元网格呈矩形阵列分布形成的网格安装区，针对目前斜面屋顶不易安装太阳能集热系统的问题，设计用于斜面屋顶的太阳能集热系统，可以直接利用现有的斜面屋顶作为承重层，实现该太阳能集热系统与建筑物有机结合，将固定件直接固定在屋顶上，减少额外骨架、防护架等结构的布置，提高安装效率并节省安装能耗。

该申请虽然在一定程度上解决了背景技术中不宜用于斜面屋顶的建筑物的缺陷，但是该申请中的集热系统设置的角度固定，太阳东升西落，早中晚太阳的直射角度不同，冬天和夏天，太阳的照射角度也会存在差异，不能很好的起到集热效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能板集热屋顶结构及其铺设方法，通过设置隔离区，将集热区进行分隔，隔离区的数量根据分隔集热区的数量进行选择，避免同一水平位置上的平板集热器旋转角度时，碰到相邻的平板集热器，给平板集热器提供活动空间，因为集热板组件为可旋转结构，因此本发明不仅能够应用到斜面屋顶，还能够应用于平面屋顶，使用范围广，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能板集热屋顶结构，包括屋顶基层，所述屋顶基层包括集热区、隔离区、屋顶平层和排水区，集热区的两侧设置有隔离区区域，集热区和隔离区的上端共同连接有屋顶平层，集热区和隔离区的下端设置有排水区，集热区上等距离的开设有固定孔，固定孔内固定连接有限位基座，所述限位基座内活动连接有抬升座，抬升座的上端活动连接有转向组件，所述转向组件包括轴向旋转柱、水平旋转柱和倾斜杆，轴向旋转柱的上端与水平旋转柱套接，水平旋转柱的一端与倾斜杆卡合连接，水平旋转柱的另一端固定连接有集热板组件。

优选的，所述限位基座的上表面开设有限位槽，限位基座的下表面固定连接有延伸柱，延伸柱和限位基座的轴线位置上开设有与抬升座相匹配的抬升孔，

延伸柱靠近下端的外壁上开设有环形槽，环形槽内活动连接有移动环，延伸柱上还开设有对称分布的齿轮槽，齿轮槽内活动连接有推送齿轮。

优选的，所述推送齿轮的中心位置为空心结构，推送齿轮与移动环套接，推送齿轮的内壁上开设有斜向推槽，移动环的上表面设置有推送杆，推送杆与斜向推槽相匹配；

移动环的外壁上开设有第一外齿，限位基座上设置有第一电机，第一电机的输出端固定连接有驱动齿轮，驱动齿轮与第一外齿啮合。

优选的，所述抬升座的外壁上均开设有与推送齿轮相匹配的第二外齿，第二外齿与推送齿轮啮合，抬升座的内部开设有柱形槽，柱形槽的底部设置有第二电机，第二电机的输出端与轴向旋转柱的下端固定连接，柱形槽上端侧壁上开设有限位滑槽，轴向旋转柱与柱形槽活动连接，且轴向旋转柱置于柱形槽内部的一端设置有限位环，限位环与限位滑槽活动连接。

优选的，所述轴向旋转柱的上端固定连接有套环，套环与水平旋转柱套接，水平旋转柱的一端固定连接有矩形滑块，矩形滑块与倾斜杆活动连接。

优选的，所述倾斜杆包括L型板和滑杆，L型板的一侧开设有矩形滑槽，矩形滑槽与矩形滑块活动连接，L型板的另一侧与滑杆固定连接，滑杆远离L型板的一端固定连接有滑球，滑球与限位槽活动连接。

优选的，所述集热板组件包括支撑架和平板集热器，支撑架上固定连接有平板集热器，支撑架靠近斜面屋顶位置高的一端设置有橡胶防撞条，平板集热器靠近橡胶防撞条的一端设置有延伸橡胶。

优选的，所述屋顶平层上设置有抬高顶沿，抬高顶沿高于最上端的平板集热器。

优选的，所述隔离区用于分隔集热区，隔离区与集热区交错设置，隔离区上铺设有瓦片，瓦片的边缘延伸至集热区内，平板集热器的边缘位置置于瓦片之上。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种太阳能板集热屋顶结构的铺设方法，包括如下步骤：

S1：对建造好围墙的房屋架梁，并在横梁的上方搭建屋顶平层，屋顶平层与墙面的顶部搭建隔离区，采用木质结构或者预制水泥板结构铺设出隔离区；

S2：采用木板平铺或者预制水泥板结构制备集热区，制备时，将固定孔留出，在固定孔内焊接限位基座；

S3：将连接有限位基座的集热区整体与屋顶两侧的位置连接并对抬升座、转向组件进行安装；

S4：在转向组件上焊接集热板组件，并将与集热板组件连接的管道进行连通，最后对隔离区铺设瓦片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置隔离区，将集热区进行分隔，隔离区的数量根据分隔集热区的数量进行选择，避免同一水平位置上的平板集热器旋转角度时，碰到相邻的平板集热器，给平板集热器提供活动空间；

2、本发明通过限位基座通过限位槽对转向组件进行限位，转向组件同时与抬升座连接，利用抬升座上升，带动转向组件和集热板组件整体上升，由因为限位槽的限制，使得集热板组件发生角度旋转，能够将几乎平贴在屋顶基层上的集热板组件进行角度旋转，能够适应不同季节的阳光照射；

3、本发明通过在抬升座的内部设置第二电机，第二电机控制轴向旋转柱旋转，带动集热板组件整体旋转，在面对一天中不同位置的太阳，进行角度调整，能够适应不同时间段的太阳照射角度；

4、本发明通过移动环沿延伸柱轴向旋转，带动推送齿轮在移动环上旋转，四个推送齿轮分别分布在抬升座的四个平面，通过四个推送齿轮同时向抬升座施加向上的推力，保证抬升座平稳运行结构稳定；

5、本发明因为集热板组件为可旋转结构，因此本发明不仅能够应用到斜面屋顶，还能够应用于平面屋顶，使用范围广。

附图说明

图1为本发明的太阳能板集热屋顶结构整体图；

图2为本发明的太阳能板集热屋顶结构侧视图；

图3为本发明的限位基座、抬升座、转向组件和集热板组件分解第一视角图；

图4为本发明的限位基座、抬升座、转向组件和集热板组件分解第二视角图；

图5为本发明的限位基座、抬升座和转向组件连接结构图；

图6为本发明的抬升座内部结构图；

图7为本发明的集热板组件未工作状态图；

图8为本发明的集热板组件倾斜角度调整状态图；

图9为本发明的集热板组件照射角度调整状态图。

图中：1、屋顶基层；11、集热区；111、固定孔；12、隔离区；13、屋顶平层；131、抬高顶沿；14、排水区；2、限位基座；21、限位槽；22、延伸柱；221、环形槽；222、齿轮槽；23、抬升孔；24、移动环；241、推送杆；242、第一外齿；25、推送齿轮；251、斜向推槽；26、第一电机；261、驱动齿轮；3、抬升座；31、第二外齿；32、第二电机；33、限位滑槽；4、转向组件；41、轴向旋转柱；411、限位环；412、套环；42、水平旋转柱；421、矩形滑块；43、倾斜杆；431、L型板；4311、矩形滑槽；432、滑杆；4321、滑球；5、集热板组件；51、支撑架；511、橡胶防撞条；52、平板集热器；521、延伸橡胶。

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。

为了解决现有该申请中的集热系统设置的角度固定，太阳东升西落，早中晚太阳的直射角度不同，冬天和夏天，太阳的照射角度也会存在差异，不能很好的起到集热效果的问题，请参阅图1-图9，本实施例提供以下技术方案：

一种太阳能板集热屋顶结构，包括屋顶基层1，屋顶基层1包括集热区11、隔离区12、屋顶平层13和排水区14，集热区11的两侧设置有隔离区12区域，集热区11和隔离区12的上端共同连接有屋顶平层13，集热区11和隔离区12的下端设置有排水区14，屋顶平层13上设置有抬高顶沿131，抬高顶沿131高于最上端的平板集热器52。

具体的，通过设置抬高顶沿131，对最上端的平板集热器52与屋顶基层1的间隙进行遮挡，避免雨水进入到集热区11内，同时抬高顶沿131的高度不能遮挡平板集热器52旋转，使得抬高顶沿131与平板集热器52之间留有一定的间隙。

隔离区12用于分隔集热区11，隔离区12与集热区11交错设置，隔离区12上铺设有瓦片，瓦片的边缘延伸至集热区11内，平板集热器52的边缘位置置于瓦片之上。

具体的，平板集热器52在集热区11内旋转工作，隔离区12将分隔集热区11分隔一定距离，避免同一水平位置上的平板集热器52旋转角度时，碰到相邻的平板集热器52，给平板集热器52提供活动空间。

集热区11上等距离的开设有固定孔111，固定孔111内固定连接有限位基座2，限位基座2内活动连接有抬升座3，抬升座3的上端活动连接有转向组件4，转向组件4包括轴向旋转柱41、水平旋转柱42和倾斜杆43，轴向旋转柱41的上端与水平旋转柱42套接，水平旋转柱42的一端与倾斜杆43卡合连接，水平旋转柱42的另一端固定连接有集热板组件5。

限位基座2的上表面开设有限位槽21，限位基座2的下表面固定连接有延伸柱22，延伸柱22和限位基座2的轴线位置上开设有与抬升座3相匹配的抬升孔23。

具体的，抬升座3与抬升孔23卡合连接，抬升孔23为抬升座3的上下移动起到导向作用，同时抬升座3始终将抬升孔23封堵，将屋内和屋外隔离。

延伸柱22靠近下端的外壁上开设有环形槽221，环形槽221内活动连接有移动环24，延伸柱22上还开设有对称分布的齿轮槽222，齿轮槽222内活动连接有推送齿轮25。

具体的，移动环24与环形槽221通过轴承或者滚珠连接，移动环24套设在环形槽221内，只能在环形槽221旋转移动，推送齿轮25在移动环24的推动下，发生旋转，推送齿轮25在齿轮槽222内旋转。

推送齿轮25的中心位置为空心结构，推送齿轮25与移动环24套接，推送齿轮25的内壁上开设有斜向推槽251，移动环24的上表面设置有推送杆241，推送杆241与斜向推槽251相匹配。

具体的，当推送杆241移动至斜向推槽251内时，由于推送齿轮25的位置固定，推送杆241沿斜向推槽251移动，相应的带动推送齿轮25发生旋转，也就是说，移动环24沿延伸柱22轴向旋转，带动推送齿轮25在移动环24上旋转。

移动环24的外壁上开设有第一外齿242，限位基座2上设置有第一电机26，第一电机26的输出端固定连接有驱动齿轮261，驱动齿轮261与第一外齿242啮合。

具体的，通过第一电机26控制驱动齿轮261旋转，实现移动环24旋转，移动环24旋转时，同时带动四个推送齿轮25同向旋转，四个推送齿轮25分别分布在抬升座3的四个平面，通过四个推送齿轮25分同时向抬升座3施加向上的推力，保证抬升座3平稳运行。

抬升座3的外壁上均开设有与推送齿轮25相匹配的第二外齿31，第二外齿31与推送齿轮25啮合，抬升座3的内部开设有柱形槽，柱形槽的底部设置有第二电机32，第二电机32的输出端与轴向旋转柱41的下端固定连接，柱形槽上端侧壁上开设有限位滑槽33，轴向旋转柱41与柱形槽活动连接，且轴向旋转柱41置于柱形槽内部的一端设置有限位环411，限位环411与限位滑槽33活动连接。

具体的，推送齿轮25旋转时，带动抬升座3上移或者下移，通过限位环411与限位滑槽33限位，第二电机32带动轴向旋转柱41发生旋转，带动与轴向旋转柱41连接的水平旋转柱42和倾斜杆43发生旋转，改变集热板组件5的角度。

轴向旋转柱41的上端固定连接有套环412，套环412与水平旋转柱42套接，水平旋转柱42的一端固定连接有矩形滑块421，矩形滑块421与倾斜杆43活动连接。

具体的，通过轴向旋转柱41连接限位基座2，限位基座2带动转向组件4整体上下移动位置，同时水平旋转柱42可以绕套环412旋转位置。

倾斜杆43包括L型板431和滑杆432，L型板431的一侧开设有矩形滑槽4311，矩形滑槽4311与矩形滑块421活动连接，L型板431的另一侧与滑杆432固定连接，滑杆432远离L型板431的一端固定连接有滑球4321，滑球4321与限位槽21活动连接。

具体的，水平旋转柱42上升时，带动倾斜杆43的一端上移，同时在滑球4321的限制下，倾斜杆43的一端位置固定，这就使得倾斜杆43发生角度旋转，在矩形滑槽4311与矩形滑块421的限制下，倾斜杆43带动水平旋转柱42同步旋转，在水平旋转柱42上升的同时，倾斜杆43靠近滑球4321的一端倾斜向下，调整集热板组件5整体与屋顶基层1之间的夹角。

集热板组件5包括支撑架51和平板集热器52，支撑架51上固定连接有平板集热器52，支撑架51靠近斜面屋顶位置高的一端设置有橡胶防撞条511，平板集热器52靠近橡胶防撞条511的一端设置有延伸橡胶521。

具体的，当集热板组件5处于收缩状态时，橡胶防撞条511与屋顶基层1相抵，起到支撑集热板组件5的作用，此时，集热板组件5整体处于倾斜状态，相邻的集热板组件5相互搭接，其中处于屋顶位置高的集热板组件5的下端位于位置底的集热板组件5上端的延伸橡胶521上，类似于瓦片搭接的方式，在屋顶基层1本身倾斜的情况下，雨水能够自动下滑，平板集热器52起到阻挡雨水的作用，相应的，当集热板组件5倾斜时，延伸橡胶521接触到集热板组件5上，在自身弹力作用下，避开平板集热器52，防止对上方的平板集热器52造成损伤，平板集热器52的输入输出管道从平板集热器52的下表面接入，采用软管接出，软管可以贯穿限位基座2设置，图中未示出。

为了更好的展现太阳能板集热屋顶结构的铺设流程，本实施例现提出一种太阳能板集热屋顶结构的铺设方法，包括以下步骤：

步骤一：对建造好围墙的房屋架梁，并在横梁的上方搭建屋顶平层13，屋顶平层13与墙面的顶部搭建隔离区12，采用木质结构或者预制水泥板结构铺设出隔离区12；

步骤二：采用木板平铺或者预制水泥板结构制备集热区11，制备时，将固定孔111留出，在固定孔111内焊接限位基座2；

步骤三：将连接有限位基座2的集热区11整体与屋顶两侧的位置连接并对抬升座3、转向组件4进行安装；

步骤四：在转向组件4上焊接集热板组件5，并将与集热板组件5连接的管道进行连通，最后对隔离区12铺设瓦片。

综上所述：本发明提出的一种太阳能板集热屋顶结构及其铺设方法，通过设置隔离区12，将集热区11进行分隔，隔离区12的数量根据分隔集热区11的数量进行选择，避免同一水平位置上的平板集热器52旋转角度时，碰到相邻的平板集热器52，给平板集热器52提供活动空间；限位基座2通过限位槽21对转向组件4进行限位，转向组件4同时与抬升座3连接，利用抬升座3上升，带动转向组件4和集热板组件5整体上升，由因为限位槽21的限制，使得集热板组件5发生角度旋转，能够将几乎平贴在屋顶基层1上的集热板组件5进行角度旋转，能够适应不同季节的阳光照射；在抬升座3的内部设置第二电机32，第二电机32控制轴向旋转柱41旋转，带动集热板组件5整体旋转，在面对一天中不同位置的太阳，进行角度调整，能够适应不同时间段的太阳照射角度；移动环24沿延伸柱22轴向旋转，带动推送齿轮25在移动环24上旋转，四个推送齿轮25分别分布在抬升座3的四个平面，通过四个推送齿轮25同时向抬升座3施加向上的推力，保证抬升座3平稳运行结构稳定；因为集热板组件5为可旋转结构，因此本发明不仅能够应用到斜面屋顶，还能够应用于平面屋顶，使用范围广。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种太阳能板集热屋顶结构，包括屋顶基层（1），其特征在于：所述屋顶基层（1）包括集热区（11）、隔离区（12）、屋顶平层（13）和排水区（14），集热区（11）的两侧设置有隔离区（12）区域，集热区（11）和隔离区（12）的上端共同连接有屋顶平层（13），集热区（11）和隔离区（12）的下端设置有排水区（14），集热区（11）上等距离的开设有固定孔（111），固定孔（111）内固定连接有限位基座（2），所述限位基座（2）内活动连接有抬升座（3），抬升座（3）的上端活动连接有转向组件（4），所述转向组件（4）包括轴向旋转柱（41）、水平旋转柱（42）和倾斜杆（43），轴向旋转柱（41）的上端与水平旋转柱（42）套接，水平旋转柱（42）的一端与倾斜杆（43）卡合连接，水平旋转柱（42）的另一端固定连接有集热板组件（5）。

2.根据权利要求1所述的太阳能板集热屋顶结构，其特征在于：所述限位基座（2）的上表面开设有限位槽（21），限位基座（2）的下表面固定连接有延伸柱（22），延伸柱（22）和限位基座（2）的轴线位置上开设有与抬升座（3）相匹配的抬升孔（23），延伸柱（22）靠近下端的外壁上开设有环形槽（221），环形槽（221）内活动连接有移动环（24），延伸柱（22）上还开设有对称分布的齿轮槽（222），齿轮槽（222）内活动连接有推送齿轮（25）。

3.根据权利要求2所述的太阳能板集热屋顶结构，其特征在于：所述推送齿轮（25）的中心位置为空心结构，推送齿轮（25）与移动环（24）套接，推送齿轮（25）的内壁上开设有斜向推槽（251），移动环（24）的上表面设置有推送杆（241），推送杆（241）与斜向推槽（251）相匹配；移动环（24）的外壁上开设有第一外齿（242），限位基座（2）上设置有第一电机（26），第一电机（26）的输出端固定连接有驱动齿轮（261），驱动齿轮（261）与第一外齿（242）啮合。

4.根据权利要求3所述的太阳能板集热屋顶结构，其特征在于：所述抬升座（3）的外壁上均开设有与推送齿轮（25）相匹配的第二外齿（31），第二外齿（31）与推送齿轮（25）啮合，抬升座（3）的内部开设有柱形槽，柱形槽的底部设置有第二电机（32），第二电机（32）的输出端与轴向旋转柱（41）的下端固定连接，柱形槽上端侧壁上开设有限位滑槽（33），轴向旋转柱（41）与柱形槽活动连接，且轴向旋转柱（41）置于柱形槽内部的一端设置有限位环（411），限位环（411）与限位滑槽（33）活动连接。

5.根据权利要求4所述的太阳能板集热屋顶结构，其特征在于：所述轴向旋转柱（41）的上端固定连接有套环（412），套环（412）与水平旋转柱（42）套接，水平旋转柱（42）的一端固定连接有矩形滑块（421），矩形滑块（421）与倾斜杆（43）活动连接。

6.根据权利要求5所述的太阳能板集热屋顶结构，其特征在于：所述倾斜杆（43）包括L型板（431）和滑杆（432），L型板（431）的一侧开设有矩形滑槽（4311），矩形滑槽（4311）与矩形滑块（421）活动连接，L型板（431）的另一侧与滑杆（432）固定连接，滑杆（432）远离L型板（431）的一端固定连接有滑球（4321），滑球（4321）与限位槽（21）活动连接。

7.根据权利要求6所述的太阳能板集热屋顶结构，其特征在于：所述集热板组件（5）包括支撑架（51）和平板集热器（52），支撑架（51）上固定连接有平板集热器（52），支撑架（51）靠近斜面屋顶位置高的一端设置有橡胶防撞条（511），平板集热器（52）靠近橡胶防撞条（511）的一端设置有延伸橡胶（521）。

8.根据权利要求7所述的太阳能板集热屋顶结构，其特征在于：所述屋顶平层（13）上设置有抬高顶沿（131），抬高顶沿（131）高于最上端的平板集热器（52）。

9.根据权利要求8所述的太阳能板集热屋顶结构，其特征在于：所述隔离区（12）用于分隔集热区（11），隔离区（12）与集热区（11）交错设置，隔离区（12）上铺设有瓦片，瓦片的边缘延伸至集热区（11）内，平板集热器（52）的边缘位置置于瓦片之上。

10.一种如权利要求9所述的太阳能板集热屋顶结构的铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对建造好围墙的房屋架梁，并在横梁的上方搭建屋顶平层（13），屋顶平层（13）与墙面的顶部搭建隔离区（12），采用木质结构或者预制水泥板结构铺设出隔离区（12）；

S2：采用木板平铺或者预制水泥板结构制备集热区（11），制备时，将固定孔（111）留出，在固定孔（111）内焊接限位基座（2）；

S3：将连接有限位基座（2）的集热区（11）整体与屋顶两侧的位置连接并对抬升座（3）、转向组件（4）进行安装；

S4：在转向组件（4）上焊接集热板组件（5），并将与集热板组件（5）连接的管道进行连通，最后对隔离区（12）铺设瓦片。