CN216845007U - 光伏发电蓄能动力风帽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光伏发电蓄能动力风帽，其包括支撑架体和连接在支撑架体上的风帽，其还包括连接在支撑架体上的光伏发电蓄能组件，光伏发电蓄能组件包括聚光罩、蓄电池板、驱动电机以及控制器，聚光罩连接在支撑架体的顶端并位于风帽之上，蓄电池板对应聚光罩设置，驱动电机设置于风帽内并与蓄电池板电连接，控制器信号控制驱动电机驱动风帽转动，其中，聚光罩采用菲涅尔透镜制成。本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽利用菲涅尔透镜对太阳能进行高聚能光伏发电及蓄能，在自然风力不足时为风帽提供动力驱动，低碳环保，节能高效，并且制造简单、投资成本低。

Description

光伏发电蓄能动力风帽

技术领域

本实用新型涉及通风装置技术领域，具体地说，涉及一种用于建筑物屋顶通风的动力型太阳能风帽。

背景技术

建筑通风包括机械通风和自然通风，机械通风是消耗动能来实现建筑物内部的通风换气，需要消耗能源；自然通风，顾名思义则是自然性、不需要外界动力的通风换气。

自然通风除了利用建筑外门窗的开启来实现通风外，目前还有一种自然通风器叫做无动力风帽，广泛用于住宅卫生间的通风和工业厂房的通风。无动力风帽的工作原理是利用自然界的自然风速推动风帽的涡轮叶片旋转，竖向产生抽力，径向产生离心力，将室内的空气抽至风帽空腔后甩出去，周而复始实现对建筑物的通风换气。目前住宅建筑卫生间、厨房风道及工业厂房的屋顶已经广泛地应用了无动力风帽，普及率很高，但是由于现在建筑林立，自然风被建筑物阻挡或本身风力很弱的情况下，很难推动风帽的叶片转动，效果并不理想，特别对于井道尺寸小、空气阻力大的高层建筑的住宅，无动力风帽很难有效排除卫生间或厨房的污浊空气，或者很难持续性的进行有效排风。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，自然界最大的能量就是太阳能，如果将太阳能光伏发电用于无动力风帽，则会是无动力通风器利用自然风能之外的又一突破。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光伏发电蓄能动力风帽，通过太阳能光伏发电为风帽提供动力以驱动其旋转。

为了实现上述目的，本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽包括支撑架体和连接在所述支撑架体上的风帽，其还包括连接在所述支撑架体上的光伏发电蓄能组件，所述光伏发电蓄能组件包括聚光罩、蓄电池板、驱动电机以及控制器，所述聚光罩连接在所述支撑架体的顶端并位于所述风帽之上，所述蓄电池板对应所述聚光罩设置，所述驱动电机设置于所述风帽内并与所述蓄电池板电连接，所述控制器信号控制所述驱动电机驱动所述风帽转动，其中，所述聚光罩采用菲涅尔透镜制成。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述控制器包括风速仪、光感仪以及与所述风速仪以及光感仪信号连接的控制板，其中所述风速仪以及所述光感仪置于所述风帽之外的位置。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述聚光罩包括多个正六边形的菲涅尔透镜，所述支撑架体包括支撑所述蓄电池板的散热支撑板，所述聚光罩连接在所述散热支撑板上。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述风帽包括帽体和检修盖，所述帽体的顶部设置有对应所述检修盖的检修口，所述检修盖连接在所述检修口上并遮盖所述检修口。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述风帽还包括连接所述帽体的转动轴，所述光伏发电蓄能组件还包括连接在所述转动轴和所述驱动电机之间的伞齿轮组。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述支撑架体包括竖向设置的固定轴，所述转动轴套接在所述固定轴外，所述伞齿轮组包括相互啮合的第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮连接在所述转动轴的端部，所述第二伞齿轮连接在所述驱动电机的输出轴上；所述检修盖包括供所述固定轴穿过的孔洞。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述支撑架体还包括连接在所述固定轴上的扇形支撑板，所述驱动电机以及控制板连接在所述扇形支撑板上。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述支撑架体还包括上下设置的第一固定支撑架和第二固定支撑架，所述第一固定支撑架连接在所述固定轴的底部以支撑所述固定轴，所述第二固定支撑架连接在所述固定轴的顶部以支撑所述散热支撑板。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述风速仪以及所述光感仪连接在所述散热支撑板的下方。

上述的光伏发电蓄能动力风帽的一实施方式中，所述风帽为旋流型通风帽。

本实用新型的有益功效在于，本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽利用菲涅尔透镜对太阳能进行高聚能光伏发电及蓄能，在自然风力不足时为风帽提供动力驱动，低碳环保，节能高效，并且制造简单、投资成本低。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的主视图；

图2为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的剖面图；

图3为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的聚光罩的俯视图；

图4为单片菲涅尔透镜聚光光伏发电示意图；

图5为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的风帽的俯视图；

图6为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的第一及第二固定支撑架的结构示意图。

其中，附图标记

100：支撑架体

110：散热支撑板

120：固定轴

130：扇形支撑板

140：第一固定支撑架

150：第二固定支撑架

200：风帽

210：帽体

220：检修盖

230：转动轴

300：光伏发电蓄能组件

310：聚光罩

310a：菲涅尔透镜

320：蓄电池板

330：驱动电机

340：控制器

341：风速仪

342：光感仪

343：控制板

350：伞齿轮组

351：第一伞齿轮

352：第二伞齿轮

360：连接电源线及信号线组

400：底座

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽利用旋流型无动力风帽作为基础，对其增加菲涅尔透镜，进行高倍数的聚光光伏发电并存储，建立控制系统，通过电池释放电源由电机驱动风帽旋转，从而实现机械式、有动力的通风换气。

详细来说，如图1和图2所示，图1和图2分别为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的主视图和剖面图。本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽包括支撑架体100以及分别连接在支撑架体100上的风帽200以及光伏发电蓄能组件300。支撑架体100为整个装置的支撑结构，光伏发电蓄能组件300利用太阳能光伏发电以及蓄能，在需要时为风帽200提供动力以驱动其旋转。

光伏发电蓄能组件300包括聚光罩310、蓄电池板320、驱动电机330以及控制器340，聚光罩310连接在支撑架体100的顶端并位于风帽200之上，蓄电池板320对应聚光罩310设置，聚光罩310、蓄电池板320以及必要的连线等进行光伏发电和蓄能。驱动电机330例如为直流电机，设置于风帽200内并与蓄电池板320电连接，控制器340信号连接驱动电机330以控制驱动电机330动力驱动风帽200旋转。其中，聚光罩310采用菲涅尔透镜制成。

本实用新型中，结合图1至图4，图3为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的聚光罩的俯视图，图4为单片菲涅尔透镜聚光光伏发电示意图。本实用新型的聚光罩310由多个正六边形的菲涅尔透镜310a拼接组成，其中，单片的菲涅尔透镜310a的聚光光伏发电如图4所示，菲涅尔透镜310a能将接收到的太阳能放大成百上千倍，被放大的太阳光能聚焦于效率极高的光电池板上，通过物理学光电效应，转换并存储成电能。应用菲涅尔透镜，能够将太阳光聚焦到光面透镜的1/10至1/1000甚至更小的接收面(高效电池片)上，比传统平板光伏发电板发电效率提高30％～50％以上。为避免过度聚焦导致太阳能蓄电池板过热或灼烧，本实用新型选用相对低倍数的菲涅尔透镜即可，不仅高效而且安全。

如图1和图2所示，控制器340包括风速仪341、光感仪342以及与风速仪341以及光感仪342信号连接的控制板343，其中风速仪341以及光感仪342置于风帽200之外的位置以用于感应自然风以及自然光照，控制板343较佳地置于风帽200之内，安全以及避免损坏。

当控制板343通过风速仪341监测到自然风力足、风速够时，控制板343控制停止驱动电机330，此时利用自然风力驱动风帽200旋转以进行通风换气。当控制板343通过风速仪341监测到自然风力不足时，则控制蓄电池板320释放电能，通过驱动电机330驱动风帽200旋转以进行通风换气。同时，当光感仪342监测到夜幕降临，所需排风的场所处于下班或休息状态，控制板343关闭电能动力。举例来说，当根据风速仪341测定的自然风速≥0.5m/s时，则控制板343关闭驱动电机330，风帽200在自然风力的作用下旋转进行通风换气；当测定的自然风速<0.5m/s时，控制板343开启驱动电机330，通过驱动电机330带动风帽200旋转进行通风换气。此外，当光感仪342测定到光照度低于设定值时，即建筑处于下班状态，控制板343关闭驱动电机330。

另，控制器340还预留有室内污染物浓度监测数据终端接口，当室内设置污染物浓度监测点时，数据可传输到控制器340的接口，通过控制器340的芯片程序的编写，可实现通过室内污染物浓度是否超标来设置联动开启风帽200。另，控制器340还可向楼宇监控中心输出本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的运行状态和参数。

通过本实用新型，在无外界能量输入的情况下，让无动力风帽变成了有动力风量，风帽200可根据设计需求实现不间断运行以及按需运行。

支撑架体100包括支撑蓄电池板320的散热支撑板110，聚光罩310连接在散热支撑板110上。组成聚光罩310的多个正六边形的菲涅尔透镜310a例如形成端口为圆形的罩体，蓄电池板320和散热支撑板110对应设置为圆形，其中，聚光罩310可通过法兰或铆钉固定在散热支撑板110上，并蓄电池板320置于聚光罩310内并固定在散热支撑板110上。蓄电池板320是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，组成元素是半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。

结合图1、图2以及图5，图5为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的风帽的俯视图。本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的风帽200例如为旋流型通风帽，外观呈圆形。风帽200包括帽体210和检修盖220，帽体210的顶部设置有对应检修盖220的检修口，检修盖220连接在检修口上并遮盖检修口，并检修盖220包括供支撑架体100穿过的孔洞221。检修盖220的设置用于维护和检修位于帽体210内的驱动电机330、控制板343等。

详细来说，支撑架体100包括竖向设置的固定轴120，风帽200还包括连接帽体210的转动轴230，光伏发电蓄能组件300还包括连接在转动轴230和驱动电机330之间的伞齿轮组350，驱动电机330通过伞齿轮组350驱动转动轴230转动，转动轴230带动与其连接的帽体210旋转，实现通风换气。其中，转动轴230为空腔转轴，中间空腔用于穿过固定轴120，帽体210和伞齿轮组350分别连接在转动轴230的两端。

伞齿轮组350包括相互啮合的第一伞齿轮351和第二伞齿轮352，第一伞齿轮351连接在转动轴230的一端，第二伞齿轮352连接在驱动电机330的输出轴上。第一伞齿轮351和第二伞齿轮352分别为90度齿轮，其中竖向设置的第一伞齿轮351与风帽200的顶部通过转动轴230刚性连接，即帽体210、转动轴230与第一伞齿轮351整体同向同圆周速率转动。第二伞齿轮352为横向设置，与驱动电机330刚性连接。

支撑架体100还包括连接在固定轴120上的扇形支撑板130，驱动电机330以及控制板343连接在扇形支撑板130上。

支撑架体100还包括上下设置的第一固定支撑架140和第二固定支撑架150，结合图1、图2以及图6，图6为本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的第一及第二固定支撑轴的结构示意图。第一固定支撑架140连接在固定轴120的底部以支撑固定轴120，第二固定支撑架150连接在固定轴150的顶部以支撑散热支撑板110。

如图1和图2所示，风速仪341以及光感仪342例如连接在散热支撑板110的下方，利于监测自然风力以及自然光的强度。

本实用新型的转动部件只有风帽200的外壳转动，支撑架体100的各部分，包括散热支撑板110、固定轴120、扇形支撑板130、第一固定支撑架140以及第二固定支撑架150等都不转动，本实用新型转动的重量荷载非常小，所需动力小且转动平稳。

另外，带动帽体210转动的转动轴230是通过一对齿轮组(伞形)连接，齿轮与齿轮连接，传动效率更高。

如图1所示，本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽的各尺寸的实施方式可如下表所示，其中尺寸A为帽体210底部圆柱体的直径，尺寸B为帽体210的最宽处直径，尺寸C为聚光罩310的底部直径，尺寸H为帽体210的高度，尺寸M为聚光罩310的底部与帽体210的顶部之间的距离。

表1光伏发电蓄能动力风帽尺寸表

A(mm)	B(mm)	C(mm)	H(mm)	M(mm)
					400	680	600	1700	150
500	850	750	875	150
					600	1020	900	1050	200
700	1190	1050	1225	250
					800	1360	1200	1400	250

光伏发电蓄能组件300还包括连接电源线及信号线组360，电源线及信号线组360可从固定轴120中穿过以将位于风帽200外的蓄电池板320与位于风帽200内的驱动电机330及控制器340相连接。

本实用新型的光伏发电蓄能动力风帽还包括底座400，底座400用于支撑本实用新型装置，同时可用于与建筑物屋顶竖井的安装对接。

本实用新型基于旋流无动力风帽进行研究，无动力风帽的尺寸、风量计算可以参考国家标准图集06K105《屋顶自然通风器选用与安装》。本实用新型一般设置于屋顶，设计应用时，还需要电气专业考虑防雷接地措施。

本实用新型实现了“自然养自然”，即没有人为输入动能，依靠自然光进行光电转换，驱动无动力风帽，变成有动力风帽，可以不看天吃饭的情况下持续运行，实现建筑物的有效通风换气。此外，本实用新型可配置智能化控制系统，自身节能运行的同时，还可并入楼宇自控系统中。

本实用新型配套的主要构件的菲涅尔透镜、光伏发电蓄电池板、直流电机等应用较为普通，价格不高。本实用新型相对于原来单一的无动力风帽，投资价格有提高，包括控制系统更复杂。但目前广泛建设应用的无动力风帽，运行效率很低，甚至成了“摆设”，本实用新型能较好的解决传统无动力风帽的缺点，随着零部件及材料的市场化经济化，本实用新型有较好的生产制造应用前景，从而真正落实为科技转化成生产力。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏发电蓄能动力风帽，包括支撑架体和连接在所述支撑架体上的风帽，其特征在于，还包括连接在所述支撑架体上的光伏发电蓄能组件，所述光伏发电蓄能组件包括：

聚光罩，连接在所述支撑架体的顶端并位于所述风帽之上；

蓄电池板，对应所述聚光罩设置；

驱动电机，设置于所述风帽内并与所述蓄电池板电连接；

控制器，信号控制所述驱动电机驱动所述风帽转动；

其中，所述聚光罩采用菲涅尔透镜制成。

2.根据权利要求1所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述控制器包括风速仪、光感仪以及与所述风速仪以及光感仪信号连接的控制板，其中所述风速仪以及所述光感仪置于所述风帽之外的位置。

3.根据权利要求2所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述支撑架体包括支撑所述蓄电池板的散热支撑板，所述聚光罩连接在所述散热支撑板上，并所述聚光罩包括多个正六边形的菲涅尔透镜。

4.根据权利要求3所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述风帽包括帽体和检修盖，所述帽体的顶部设置有对应所述检修盖的检修口，所述检修盖连接在所述检修口上并遮盖所述检修口。

5.根据权利要求4所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述风帽还包括连接所述帽体的转动轴，所述光伏发电蓄能组件还包括连接在所述转动轴和所述驱动电机之间的伞齿轮组。

6.根据权利要求5所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述支撑架体还包括竖向设置的固定轴，所述转动轴套接在所述固定轴外，所述伞齿轮组包括相互啮合的第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮连接在所述转动轴的端部，所述第二伞齿轮连接在所述驱动电机的输出轴上；所述检修盖包括供所述固定轴穿过的孔洞。

7.根据权利要求6所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述支撑架体还包括连接在所述固定轴上的扇形支撑板，所述驱动电机以及所述控制板连接在所述扇形支撑板上。

8.根据权利要求6所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述支撑架体还包括上下设置的第一固定支撑架和第二固定支撑架，所述第一固定支撑架连接在所述固定轴的底部以支撑所述固定轴，所述第二固定支撑架连接在所述固定轴的顶部以支撑所述散热支撑板。

9.根据权利要求8所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述风速仪以及光感仪连接在所述散热支撑板的下方。

10.根据权利要求1至9任一项所述的光伏发电蓄能动力风帽，其特征在于，所述风帽为旋流型通风帽。

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