CN213626327U - 模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置 - Google Patents
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Abstract
本专利提供了一种可模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置，包括太阳能采集系统、动力系统、通风保温系统。本专利的效果是在整个屋顶铺设太阳能电池板，模块化后太阳能电池板覆盖整个屋面，能保证太阳能电池板随转轴旋转，以保证最大限度的接收太阳辐射，以提高太阳能电池板的效率。装置可通过旋转用自身重力的作用，使累积在太阳能电池板上的灰尘自动掉落，从而达到自清洁的作用。当夜晚不用收集光伏时可将太阳能电池板旋转，使背面朝上，整个屋顶的太阳能电池板覆盖在建筑屋顶上使建筑屋顶与电池板之间形成了一层天然的保温层，在冬天可以为建筑保温。夏天可形成一个通风屋面，可为建筑散热。达到建筑节能效果。
Description
技术领域
本专利属于建筑节能与可再生能源利用领域，重点在太阳能光伏发电技术领域，具体为一种模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置。
背景技术
随着当今世界能源危机的到来，人类对太阳能等可再生能源越发重视，因此如何提高太阳能利用率和如何清洁太阳能电池板表面积尘，成为首要问题。在现实生活中绝大多数太阳能电池板的倾斜角度都是固定的，本专利提供了一种可以旋转的装置，可以提高太阳能的利用率，另外太阳能电池板板表面会堆积一层灰尘，降低太阳能电池板发电效率。当前提高太阳能电池板发电效率的方法大多是通过人工的方法去清理堆积在太阳能电池板表面的灰尘，或采用某种自动清洁的方式为太阳能电池板进行清洁，其自动清洁技术的清洁工具大多采用质地柔软的毛刷，其缺点在于清洁效率会随时间而降低，雨天无法工作，并且会不可避免地在太阳能电池板表面上留下划痕，并且增加了劳动成本，维护成本。本专利的清洁方式利用重力和夹层风以及雨水来进行清洁太阳能电池板实现自清洁功能，提高了发电效率，降低了维护成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本专利的目的是提供一种模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置，可更大程度上的有效利用太阳能。
为实现上述目的，本专利采用的技术方案是提供一种模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置。
本专利的有益效果是：
(1)本专利通过电机转动使转轴旋转，带动太阳能电池板按垂直水平面方向翻转，保证太阳能电池板在白天工作时的角度始终与光线垂直，使接收到的光照强度最大。并在整个屋面铺设太阳能电池板，可充分利用屋面的有效面积。
(2)本专利具有自清洁功能，装置在夜间不工作时，将太阳能电池板翻转180度使背面朝上，可利用重力让太阳能电池板在白天工作期间积累的灰尘掉落，以实现自清洁功能；并且在夜间不工作期间整个屋面和太阳能电池板之间形成一个通风夹层，使得整个屋面的通风条件加强，利用风力的作用将太阳能电池板表面的灰尘吹落，以实现自清洁功能；在下雨期间，可将装置调节到一定角度，用雨水冲刷太阳能电池板上的积尘，以实现自清洁功能。
(3)当夜间装置不工作时，可将装置旋转背面朝上覆盖在屋面，关闭四周密封挡板使装置与屋面形成一个空气夹层，在冬季可以作为保温层，减少屋内热量散失，在夏季可以将四周密封挡板打开形成通风屋面，加强空气对流换热，降低屋面温度，可降低建筑能耗20％-40％。
(4)本专利设有故障报警器，在装置发生故障时，能自动报警，通知工作人员进行维修，提高了装置运行的可靠性。
(5)本专利太阳能电池板工作时采集的光能一部分用于发电，可直接将电能输送给用户，并在装置上加一个蓄电池，将太阳能转化为电能并储存在蓄电池中，在光照强度不足时，用蓄电池供电带动电机驱动装置旋转。
(6)本专利适用于平屋面，安装在屋面，装置可自清洁，无需人员频繁维护，定期进行检查即可，可节省人员维护成本。
附图说明
图1是本专利模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置结构示意图；
图2是本专利模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置整体俯视图；
图3是本专利模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置整体左视图；
图4是本专利的支撑框架俯视图；
图5是本专利电动气压杆与四周密封挡板的结合示意图；
图6是本专利的四周挡板密封局部放大图；
图7是本专利的齿轮、链条局部图；
图8是本专利齿轮、链条局部放大图；
图9是本专利的18-2支撑梁与15-1金属边框的连接方式图；
图10是本专利的相邻金属边框连接方式图；
图11是18-4支撑梁与15-2金属边框连接方式图；
图12是安装部分太阳能电池板与未安装太阳能电池板的对比图；
图13是合页的结构示意图。
图中：
1.玻璃罩 2.太阳能电池板
3.转轴 4.齿轮
5.链条 6.支柱
6-1.支柱密封凹槽 7.底座
8.螺栓 9.螺母
10.合页 11.四周密封挡板
12.合页螺栓 13.电动气压杆
14.密封挡板突起 15.金属边框
16.电机 17.密封条
18.支撑梁
具体实施方式
下面结合附图对本专利模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置结构加以说明。
如图1-3所示，为本专利模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置的结构示意图、俯视图和侧视图。该装置包括：太阳能电池板2、金属边框15、电机16、转轴3、齿轮4、链条5、支柱6、四周密封挡板11和电动气压杆13等主要构件。
如图1和图9-11所示，该装置由一排四个的太阳能电池板2阵列四次而成，具体的大小、数量根据实际的屋面面积所定，图1只是列举了一种可能的情况。金属边框15有两种形式，如图9-11所示金属边框15-1和金属边框15-2，将太阳能电池板放在金属边框15中，由螺栓 8固定，使装置在旋转过程中太阳能电池板2不会掉落。玻璃罩1安装在金属边框15的上方罩住太阳能电池板2，防止太阳能电池板的表面在工作时积累的灰尘掉落在太阳能电池板2 上，保护太阳能电池板2，增加使用寿命。
如图4所示，该图包括电动气压杆13、四周密封挡板11和支撑梁18，按图4顺时针旋转支撑梁分别为18-1、18-2、18-3和18-4，支撑梁18-2的边缘结构如图9所示，支撑梁18-2的边缘将与放置太阳能电池板2的金属边框15-1配合使用，支撑梁18-4的边缘结构示意图如图10所示，支撑梁18-4的边缘将与放置太阳能电池板2的金属边框15-2配合使用。
如图4-5所示，图中包括四周密封挡板11、电动气压杆13、底座7、支柱6、螺栓8和合页10。支柱6固定在底座7上，通过螺栓8固定在地面，防止装置在旋转过程中因为震动而移动。如图5所示，电动气压杆13可进行伸缩，随着电动气压杆13的伸展和收缩，可控制四周密封挡板11的开启和闭合，当要保证四周密封时，电动气压杆13会收缩回初始状态，当要保证装置通风时，电动气压杆13伸展，可将四周挡板11撑开，使四周密封挡板11开启，加速装置与屋面之间的空气流动，带走热量，使屋面和太阳能电池板2降温。四周密封挡板 11与支撑梁18之间用合页10相连，通过合页螺栓12将二者固定，保证电动气压杆13伸缩时可将四周密封挡板11在垂直水平面的方向上转动，具体需要多少合页视情况而定。
如图6所示密封挡板突起14与支柱密封凹槽6-1配合使用，当四周密封挡板11关闭时，密封挡板突起14与支柱密封凹槽6-1正好配合，支柱密封凹槽6-1中有密封条17，可保证四周密封挡板11在关闭时整个装置的气密性良好。
如图7所示图中包括电机16、链条5、金属边框15，转轴从左到右依次编号为3-1、3-2、 3-3和3-4，齿轮从左到右依次编号为4-1、4-2、4-3和4-4，将金属边框15与转轴相连作为一个整体，电机16与转轴3-2相连，用于驱动整个装置的转动，转轴3-2一侧连接齿轮4-2，电机16与齿轮4-2相连，通过电机16转动带动齿轮4-2将链条5转动，使其驱动转轴3-1、 3-2、3-3和3-4，这样就能够保证电机转动的同时使装置转动。装置在旋转过程中有三种连接方式，如图9、图10和图11所示，第一种连接方式如图9所示，连接的两个元件为支撑梁 18-2和金属边框15-1，两个元件相接处有橡胶密封垫，可保证气密性良好，第二种连接方式如图10所示，连接的两个元件为相邻的金属边框15-1和金属边框15-2，相接处有橡胶密封垫，保证气密性良好。第三种连接方式如图11所示，连接的两个元件为金属边框15-2和支撑梁18-4，连接处有橡胶密封垫，保证气密性良好。
装置通过电机16来带动转轴转动，使太阳能电池板2可以旋转，有两种实施方案可以控制装置旋转，实施方案一：在太阳能电池板2上安装感光元件，根据感光元件来控制太阳能电池板2倾斜角度使太阳能电池板2接收到的光照最强，从而能够提高发电效率。实施方案二：根据所处地点以及季节设置装置工作时间表，例如设定电机16带动转轴3每小时旋转 15度，保证太阳能电池板2也能旋转15度，电机16启动时间为早晨六点，停止时间为晚上六点，工作时间为12个小时。当早上六点时，电机16启动，太阳能电池板2垂直于水平面为启动位置，即太阳能电池板2朝向正东，晚上六点以后，电机16带动转轴3使太阳能电池板2背面朝上，电机16停止运行。
尽管上面结合图对本专利进行了描述，但是本专利并不局限于上述的具体实施方案，具体的实施方案还要结合具体的实际情况进行操作，例如选择几组太阳能电池板需视情况而定，上述的具体实施方案仅仅是示意性的，而并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利的启示下，在不脱离本专利宗旨的情况下，还可以做出很多变形。这些均属于本专利的保护范围之内。
Claims (4)
1.模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置，其特征在于：包括太阳能采集系统与动力系统以及通风保温系统；所述的太阳能采集系统包括多个并排的太阳能电池板(2)组成，所述的太阳能电池板(2)固定在一个金属边框(15)内且由多个螺栓(8)固定，并且太阳能电池板(2)直接为用户提供电能，太阳能电池板(2)的小部分电能将储存在蓄电池中用于驱动电机(16)，保证电机(16)带动转轴(3)旋转。
2.根据权利要求1所述的模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置，其特征在于：所述动力系统包括固定在旋转轴一端的齿轮(4)、链条(5)和电机(16)，所述链条(5)通过齿轮(4)连接在电机(16)上。
3.根据权利要求1所述的模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置，其特征在于：所述太阳能采集系统包括金属边框(15)、太阳能电池板(2)和玻璃罩(1)，所述玻璃罩(1)通过螺栓(8)固定在金属边框(15)上将太阳能电池板(2)罩住，所述转轴(3)固定安装在金属边框(15)上。
4.根据权利要求1所述的模块化、自清洁、可旋转的太阳能屋面装置，其特征在于：所述的通风保温系统包括支柱(6)、支撑梁(18)、四周密封挡板(11)，当夜间装置不工作时，可将装置旋转背面朝上覆盖在屋面，使装置与屋面形成一个空气夹层，四周密封挡板(11)关闭，在冬季可以作为保温层，给建筑保温，减少能量的散失，在夏季可以将四周密封挡板(11)打开形成通风屋面，带走热量，加快了空气流动，为建筑散热。
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