CN207733373U - 一种建筑屋面光伏与绿化复合系统 - Google Patents

一种建筑屋面光伏与绿化复合系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种建筑屋面光伏与绿化复合系统，它包括绿化植物、至少一块光伏板、滴灌管网、滴灌主管、水泵和控制装置，所述控制装置包括温度传感器、土壤湿度传感器、安装在滴灌主管上的控制阀和控制模块，所述控制模块包括获取单元、时间单元、判断单元、第一控制单元和第二控制单元；所述第二控制单元用于在当前时间处于“第二滴灌阀值”时，将所述土壤湿度与第二预设土壤湿度进行比较，将所述背面温度与预设温度进行比较，根据比较结果控制所述水泵和控制阀的工作。本实用新型可有效降低光伏板的温度，提高其发电效率。

Description

一种建筑屋面光伏与绿化复合系统
技术领域
本实用新型涉及建筑屋面领域，具体地说是一种具有高效发电的建筑屋面光伏与绿化复合系统。
背景技术
光伏绿化复合屋面将光伏板和屋面绿化按照上下分层复合，即在屋面绿化层上安装太阳能光伏组件，有效地提高了屋面资源的利用率，使建筑物屋面具有绿化和光伏发电的双重功能。
但光伏绿化复合屋面在应用时也存在一些问题，如光伏板升温问题，光伏板温度越高，其发电效率就越低，光伏板的温度夏季时有50-60°C，冬季时有20-30°C，如何降低光伏背板温度以提高光伏组件发电效率是当前十分重要的研究内容。目前对光伏组件背板的降温和余热回收已有很多的研究，如在光伏组件背板设置冷水管进行余热回收和降温，冷水管余热回收主要用于提供热水，该技术虽然较好的解决了光伏组件背板升温问题且对光伏组件的余热进行了回收，但其回收效率较低，且需要大量的冷水，回收的大量热水只能应用在大量需要热水的场合，应用范围小，此外，为光伏板降温的水冷装置成本也较高，导致光伏板水冷回收技术应用不广泛。
在光伏绿化复合系统中，虽然光伏板下方的绿化植物经常要进行滴灌，但现有技术往往独立运行，将滴灌技术用于光伏板背面降温的研究还较少。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种建筑屋面光伏与绿化复合系统，将植物的滴灌用于光伏板的降温，有效提高光伏板发电效率。
为此，本实用新型采用如下的技术方案： .一种建筑屋面光伏与绿化复合系统，它包括绿化植物、至少一块光伏板、滴灌管网、滴灌主管、水泵和控制装置，所述控制装置包括设置在光伏板背面的温度传感器、设置在绿化植物中的土壤湿度传感器、安装在滴灌主管上的控制阀和控制模块，所述温度传感器与控制模块连接，用于检测光伏板的背面温度，所述土壤湿度传感器与控制模块连接，用于检测绿化植物的土壤湿度，所述控制模块包括获取单元、时间单元、判断单元、第一控制单元和第二控制单元，所述获取单元用于获取光伏板的背面温度和绿化植物的土壤湿度，所述时间单元用于设置时间阀值，所述时间阀值分为“第一滴灌阀值”和“第二滴灌阀值”；所述判断单元用于判断当前时间处于的时间阀值；所述第一控制单元用于在当前时间处于“第一滴灌阀值”时，将所述土壤湿度与第一预设土壤湿度进行比较，根据比较结果控制所述水泵和控制阀的工作；所述第二控制单元用于在当前时间处于“第二滴灌阀值”时，将所述土壤湿度与第二预设土壤湿度进行比较，将所述背面温度与预设温度进行比较，根据比较结果控制所述水泵和控制阀的工作。
进一步，所述第一控制单元具体包括：
判断所述土壤湿度是否小于第一预设土壤湿度；
当所述土壤湿度小于第一预设土壤湿度，控制所述控制阀和水泵均打开；
当所述土壤湿度大于或等于第一预设土壤湿度时，控制所述控制阀和水泵均关闭。
进一步，所述第二控制单元具体包括：
判断所述土壤湿度是否小于第二预设土壤湿度，所述背面温度是否小于预设温度；
当所述土壤湿度小于第二预设土壤湿度，所述背面温度大于或等于预设温度时，控制所述控制阀和水泵均打开；
当所述土壤湿度大于或等于第二预设土壤湿度时，控制所述控制阀和水泵均关闭；
当所述背面温度小于预设温度时，控制所述控制阀和水泵均关闭。
进一步，所述控制模块为单片机模块或PLC模块。
进一步，所述第一预设土壤湿度为15~18%，所述第二预设土壤湿度为20%~30%。
进一步，所述“第一滴灌阀值”为“15:00~24:00”和“00:00~12:00”，所述“第二滴灌阀值”为“12:00~15:00”。
进一步，所述预设温度为35°C~45°C。
进一步，所述控制装置采用光伏板供电，所述水泵和控制阀采用光伏板供电。
本实用新型的有益效果是：
（1）在光伏板背面安装滴灌植物的金属滴灌管网，并采用低成本的温度传感器对光伏板的背面温度进行监测，当光伏板背面温度较高且土壤湿度较低时进行绿化植物滴灌，有效降低光伏板的温度，提高光伏板发电效率；
（2）分别设置不同时间段的预设土壤湿度，控制装置在不同时间段根据各自的预设土壤湿度进行植物滴灌控制，在保证植物正常生长的情况下将大部分的滴灌水用于光伏板降温。
附图说明
图1为建筑屋面光伏与绿化复合系统结构示意图。
图2为建筑屋面光伏与绿化复合系统俯视示意图。
图3为控制装置各部件连接图。
附图标记说明：1-光伏板，2-滴灌管网，3-滴头，4-绿化植物，5-控制阀，6 -滴灌主管，7-水泵，8-土壤湿度传感器，9-温度传感器。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细阐述。
如图1、图2和图3所示，一种建筑屋面光伏与绿化复合系统，它包括绿化植物4、至少一块光伏板1、滴灌管网2、滴灌主管6、水泵7和控制装置，所述控制装置包括设置在光伏板1背面的温度传感器9、设置在绿化植物4中的土壤湿度传感器8、安装在滴灌主管6上的控制阀5和控制模块。
具体地，所述光伏板1架空设置在绿化植物4上方，所述滴灌管网2安装在光伏板1的背面，其设有多个位于绿化植物4正上方的滴头3，所述滴灌主管6与滴灌管网2连通，所述控制模块安装在光伏板1下方。
所述温度传感器9与控制模块连接，用于检测光伏板1的背面温度，所述土壤湿度传感器8与控制模块连接，用于检测绿化植物4的土壤湿度。
所述控制模块包括获取单元、时间单元、判断单元、第一控制单元和第二控制单元，
所述获取单元用于获取光伏板1的背面温度和绿化植物4的土壤湿度，所述时间单元用于设置时间阀值，所述时间阀值分为“第一滴灌阀值”和“第二滴灌阀值”；所述判断单元用于判断当前时间处于的时间阀值；所述第一控制单元在当前时间处于“第一滴灌阀值”时，将所述土壤湿度与第一预设土壤湿度进行比较，根据比较结果控制所述水泵7和控制阀5的工作；所述第二控制单元用于在当前时间处于“第二滴灌阀值”时，将所述土壤湿度与第二预设土壤湿度进行比较，将所述背面温度与预设温度进行比较，根据比较结果控制所述水泵7和控制阀5的工作。
优选地，所述第一控制单元具体包括：
判断所述土壤湿度是否小于第一预设土壤湿度；
当所述土壤湿度小于第一预设土壤湿度，控制所述控制阀5和水泵7均打开；
当所述土壤湿度大于或等于第一预设土壤湿度时，控制所述控制阀5和水泵7均关闭。
优选地，所述第二控制单元具体包括：
判断所述土壤湿度是否小于第二预设土壤湿度，所述背面温度是否小于预设温度；
当所述土壤湿度小于第二预设土壤湿度，所述背面温度大于或等于预设温度时，控制所述控制阀5和水泵7均打开；
当所述土壤湿度大于或等于第二预设土壤湿度时，控制所述控制阀5和水泵7均关闭；
当所述背面温度小于预设温度时，控制所述控制阀5和水泵7均关闭。
优选地，所述控制模块为单片机模块或PLC模块。
优选地，所述第一预设土壤湿度为15%~18%，所述第二预设土壤湿度为20%~30%。
优选地，所述“第一滴灌阀值”为“15:00~24:00”和“00:00~12:00”，所述“第二滴灌阀值”为“12:00~15:00”。根据各地具体天气情况不同，各时间段可进行适当调整。
具体地，光伏板发电不仅要考虑发电效率，还要考虑光照强度，当发电效率和光照强度都较高时，光伏板的发电功率才会有效提高，光照强度和光伏板背面温度一般在“12:00~15:00”时间段最高，将绿化植物的滴灌大部分水用在“12:00~15:00”，可有效提高光伏板的发电效率和发电功率。由于绿化植物滴灌的滴水量有限，在其他时间段，如“15:00~24:00”和“00:00~12:00”，只需满足绿化植物的正常生长即可，第一预设土壤湿度可设置较小值，节省绿化植物滴灌的用水。
优选地，所述预设温度为35°C~45°C。具体地，所述预设温度可根据不同季节具体设置，如春季与冬季预设温度设置为35°C~38°C，夏季预设温度设置为42°C~45°C，秋季预设温度设置为38°C~42°C。
优选地，所述控制装置、控制阀5和水泵均采用光伏板1供电，可减少控制阀和水泵的接线。
本实施例提供的所述控制装置不仅可用于新建建筑屋面光伏与绿化系统，还可适用于既有的建筑屋面光伏与绿化系统。
当既有的建筑屋面光伏与绿化系统结构与本实施例中的相同时，由于现有绿化植物滴灌通常采用根据土壤湿度进行滴灌，在改造时，可保留既有的滴灌系统，只需将温度传感器安装在光伏板背面，并将本实施例中的控制方式重新设置在既有的控制模块中就可使用，有效降低了应用成本。
本实用新型的保护范围并不局限于上述描述，任何在本实用新型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，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均在本发实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种建筑屋面光伏与绿化复合系统，其特征在于，它包括绿化植物（4）、至少一块光伏板（1）、滴灌管网（2）、滴灌主管（6）、水泵（7）和控制装置，所述控制装置包括设置在光伏板（1）背面的温度传感器（9）、设置在绿化植物（4）中的土壤湿度传感器（8）、安装在滴灌主管（6）上的控制阀（5）和控制模块，所述温度传感器（9）与控制模块连接，用于检测光伏板（1）的背面温度，所述土壤湿度传感器（8）与控制模块连接，用于检测绿化植物（4）的土壤湿度，所述控制模块包括获取单元、时间单元、判断单元、第一控制单元和第二控制单元，所述获取单元用于获取光伏板（1）的背面温度和绿化植物（4）的土壤湿度，所述时间单元用于设置时间阀值，所述时间阀值分为“第一滴灌阀值”和“第二滴灌阀值”；所述判断单元用于判断当前时间处于的时间阀值；所述第一控制单元用于在当前时间处于“第一滴灌阀值”时，将所述土壤湿度与第一预设土壤湿度进行比较，根据比较结果控制所述水泵（7）和控制阀（5）的工作；所述第二控制单元用于在当前时间处于“第二滴灌阀值”时，将所述土壤湿度与第二预设土壤湿度进行比较，将所述背面温度与预设温度进行比较，根据比较结果控制所述水泵（7）和控制阀（5）的工作。
2.根据权利要求1所述的建筑屋面光伏与绿化复合系统，其特征在于，所述第一控制单元具体包括：
判断所述土壤湿度是否小于第一预设土壤湿度；当所述土壤湿度小于第一预设土壤湿度，控制所述控制阀（5）和水泵（7）均打开；当所述土壤湿度大于或等于第一预设土壤湿度时，控制所述控制阀（5）和水泵（7）均关闭。
3.根据权利要求1所述的建筑屋面光伏与绿化复合系统，其特征在于，所述第二控制单元具体包括：
判断所述土壤湿度是否小于第二预设土壤湿度，所述背面温度是否小于预设温度；当所述土壤湿度小于第二预设土壤湿度，所述背面温度大于或等于预设温度时，控制所述控制阀（5）和水泵（7）均打开；当所述土壤湿度大于或等于第二预设土壤湿度时，控制所述控制阀（5）和水泵（7）均关闭；当所述背面温度小于预设温度时，控制所述控制阀（5）和水泵（7）均关闭。
4.根据权利要求1所述的建筑屋面光伏与绿化复合系统，其特征在于，所述控制模块为单片机模块或PLC模块。
5.根据权利要求1所述的建筑屋面光伏与绿化复合系统，其特征在于，所述第一预设土壤湿度为15~18%，所述第二预设土壤湿度为20%~30%。
6.根据权利要求1或5所述的建筑屋面光伏与绿化复合系统，其特征在于，所述“第一滴灌阀值”为“15:00~24:00”和“00:00~12:00”，所述“第二滴灌阀值”为“12:00~15:00”。
7.根据权利要求1所述的建筑屋面光伏与绿化复合系统，其特征在于，所述预设温度为35°C~45°C。
8.根据权利要求1所述的建筑屋面光伏与绿化复合系统，其特征在于，所述控制装置采用光伏板（1）供电，所述水泵（7）和控制阀（5）均采用光伏板（1）供电。
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