PL244980B1

PL244980B1 - Photovoltaic panel, especially for acoustic absorbing screens

Info

Publication number: PL244980B1
Application number: PL441703A
Authority: PL
Inventors: Romuald Bolejko; Paweł Dziechciński; Przemysław Plaskota; Barbara Rudno-Rudzińska; Kazimierz Drabczyk; Piotr Sobik
Original assignee: Akademia Wojsk Ladowych Imienia Generala Tadeusza Kosciuszki; Instytut Metalurgii I Inzynierii Mat Im A Krupkowskiego Polskiej Akademii Nauk; Politechnika Wroclawska
Priority date: 2022-07-12
Filing date: 2022-07-12
Publication date: 2024-04-08
Also published as: PL441703A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest panel fotowoltaiczny, zwłaszcza dla ekranów akustycznych pochłaniających, do zastosowania na ekranach kolejowych i drogowych. Panel fotowoltaiczny, zwłaszcza dla ekranów akustycznych pochłaniających, zbudowany ze standardowych, znanych, prostokątnych submodułów fotowoltaicznych, charakteryzuje się tym, że zawiera tkaninę perforowaną (TP) o grubości 2 - 3 mm, do której przymocowane są jeden pod drugim kolejne submoduły fotowoltaiczne (SF) o wysokości od 19 do 20 cm, długości co najmniej równej pięciokrotnej wysokości i grubości 3 mm, oddzielone od siebie odstępami od 21 do 22 cm, w których to odstępach tkanina perforowana (TP) jest w stopniu od 25% do 50% regularnie rozmieszczonymi otworami (O) o średnicy od 6 do 8 mm, a ponadto tkanina perforowana (TP) ma wokół obszycie z tkaniny technologicznej (TT), zaś cały panel (P) jest umieszczony w odległości 1 - 2 cm od powierzchni znanego ekranu akustycznego pochłaniającego (EA).The subject of the application is a photovoltaic panel, especially for acoustic absorbing screens, for use on railway and road screens. A photovoltaic panel, especially for acoustic absorbing screens, made of standard, known, rectangular photovoltaic submodules, is characterized by the fact that it contains a perforated fabric (TP) with a thickness of 2 - 3 mm, to which further photovoltaic submodules (SF) are attached one below the other. with a height of 19 to 20 cm, a length of at least five times the height and a thickness of 3 mm, separated from each other by spaces of 21 to 22 cm, at which intervals the perforated (TP) fabric is 25% to 50% regularly spaced holes (O) with a diameter of 6 to 8 mm, and in addition, the perforated fabric (TP) has a technological fabric trim around it (TT), and the entire panel (P) is placed at a distance of 1 - 2 cm from the surface of the known acoustic absorbing screen (EA ).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest panel fotowoltaiczny, zwłaszcza dla ekranów akustycznych pochłaniających, do zastosowania na ekranach kolejowych i drogowych.The subject of the invention is a photovoltaic panel, especially for acoustic absorbing screens, for use on railway and road screens.

Ekrany akustyczne drogowe lub kolejowe są stosowane do ograniczenia rozchodzenia się hałasu w środowisku zewnętrznym. W tym celu używa się konstrukcji o odpowiedniej izolacyjności akustycznej, które dodatkowo mogą wykazywać właściwości dźwiękochłonne. Spotyka się ekrany odbijające lub pochłaniające dźwięk, a najczęściej jedna ze stron ekranu jest odbijająca, druga natomiast pochłania dźwięk. Ekran jest ustawiany stroną pochłaniającą w kierunku źródła hałasu, np. torów kolejowych. Obecnie na rynku dźwiękochłonnych ekranów akustycznych znajduje się kilkanaście rozwiązań o zbliżonych parametrach. Są to przede wszystkim: ekrany metalowe lub polimerowe z wypełnieniem z wełny mineralnej; ekrany betonowe z jednostronną warstwą dźwiękochłonnego keramzytobetonu, konstrukcje typu „zielona ściana”.Road or railway acoustic barriers are used to limit the spread of noise in the external environment. For this purpose, structures with appropriate acoustic insulation are used, which may additionally have sound-absorbing properties. There are screens that reflect or absorb sound, and most often one side of the screen is reflective and the other side is absorbent. The screen is placed with the absorbing side towards the noise source, e.g. railway tracks. Currently, there are several solutions with similar parameters on the market for sound-absorbing acoustic screens. These are mainly: metal or polymer screens with mineral wool filling; concrete screens with a single-sided layer of sound-absorbing expanded clay concrete, "green wall" structures.

Ekrany akustyczne coraz częściej są dodatkowo wykorzystywane do produkcji energii el ektrycznej poprzez umieszczenie na nich paneli fotowoltaicznych. Wyprodukowana w taki sposób energia elektryczna może być używana do oświetlenia przejść drogowych, zasilania elementów informacyjnych znajdujących się przy drodze lub linii kolejowej. Istnieje wiele patentów, w których zaproponowano zabudowę ekranu drogowego lub kolejowego panelami fotowoltaicznymi. W większości przypadków patenty te dotyczą takiego sposobu rozmieszczenia paneli, aby umożliwić uzyskanie jak największej efektywności w pozyskiwaniu energii elektrycznej oraz zachowanie funkcjonalności użytkowej barier drogowych.Acoustic screens are increasingly often used to produce electricity by placing photovoltaic panels on them. The electricity produced in this way can be used to illuminate road crossings and power information elements located on the road or railway line. There are many patents that propose covering a road or railway screen with photovoltaic panels. In most cases, these patents concern the method of arranging panels to achieve the greatest possible efficiency in obtaining electricity and maintaining the functional functionality of road barriers.

Na przykład w dokumencie CN111472292 (A) „Photovoltaic wall for highway system” zaproponowano odpowiednie rozmieszczenie paneli, które pozwala zachować funkcję ochrony przed uderzeniami dla dolnego fragmentu bariery, pozyskanie energii elektrycznej w środkowej części oraz funkcję pochłaniania hałasu przez jego górny fragment.For example, document CN111472292 (A) "Photovoltaic wall for highway system" proposes an appropriate arrangement of panels that allows for maintaining the impact protection function for the lower part of the barrier, obtaining electricity in the middle part and the noise absorption function for its upper part.

We wzorze użytkowym CN210086092 (U) „Sound barrier for road noise treatment” zastosowano zautomatyzowany system pozycjonowania kąta nachylenia paneli, aby były one skierowane w kierunku słońca niezależnie od pozycji słońca na nieboskłonie.The utility model CN210086092 (U) "Sound barrier for road noise treatment" uses an automated system for positioning the angle of the panels so that they are directed towards the sun regardless of the sun's position in the sky.

W niektórych dokumentach, np. CNI06869042 (A) „Photovoltaic double-glass component sound-proof wall” zaproponowano wykorzystanie paneli jako elementu konstrukcji ekranu do budowy tzw. przegrody podwójnej, w celu uzyskania dużej izolacyjności akustycznej ekranu drogowego. W części patentów zaproponowano taką konstrukcję ekranów z panelami fotowoltaicznymi, aby uzyskać dodatkowe właściwości dźwiękochłonne.In some documents, e.g. CNI06869042 (A) "Photovoltaic double-glass component sound-proof wall", it was proposed to use panels as a screen construction element to build the so-called double partition to obtain high acoustic insulation of the road screen. Some patents propose such a construction of screens with photovoltaic panels to obtain additional sound-absorbing properties.

W rozwiązaniu CN212773022 „Photovoltaic curtain wall assembly” i CN202094151 (U) „Solar energy PV modul with resonant sound absorption structure” wewnętrzną stronę paneli fotowoltaicznego pokryto materiałem dźwiękochłonnym w celu uzyskania ekranu drogowego odbijającego dźwięk od strony z panelami i pochłaniającego z drugiej strony ekranu. W szczególności w drugim z wymienionych patentów pochłanianie dźwięku wewnętrznej strony ekranu uzyskano poprzez zastosowanie w konstrukcji rezonatora Helmholtza, który jest utworzony przez dodatkową płytę z określoną perforacją umieszczoną w odpowiedniej odległości od paneli fotowoltaicznych. Tym samym panele fotowoltaiczne stanowią tylną ściankę rezonatora Helmholtza.In the solution CN212773022 "Photovoltaic curtain wall assembly" and CN202094151 (U) "Solar energy PV module with resonant sound absorption structure", the inner side of the photovoltaic panels was covered with sound-absorbing material in order to obtain a road screen reflecting sound from the side with the panels and absorbing it on the other side of the screen. In particular, in the second of the mentioned patents, the sound absorption of the inner side of the screen was achieved by using a Helmholtz resonator in the structure, which is formed by an additional plate with a specific perforation placed at an appropriate distance from the photovoltaic panels. Thus, the photovoltaic panels constitute the back wall of the Helmholtz resonator.

W większości przypadków proponowane rozwiązania dotyczą więc konstrukcji ekranów akustycznych, w których panel fotowoltaiczny jest wkomponowany w ekran i stanowi jego integralną całość.In most cases, the proposed solutions concern the construction of acoustic screens in which the photovoltaic panel is integrated into the screen and constitutes its integral whole.

Zastosowanie paneli fotowoltaicznych na istniejących ekranach akustycznych może spowodować zmianę ich dźwiękochłonności oraz izolacyjności akustycznej. Typowe sztywne i pełne panele fotowoltaiczne wykazują słabe właściwości dźwiękochłonne. W przypadku ich montażu na istniejących ekranach pochłaniających może nastąpić redukcja zdolności pochłaniania dźwięku przez ekrany, a tym samym znaczne obniżenie efektywności tłumienia hałasu. Niniejszy wniosek dotyczy zatem takiego układu paneli fotowoltaicznych, który nie spowoduje znaczącego pogorszenia właściwości dźwiękochłonnych ekranów.The use of photovoltaic panels on existing acoustic screens may change their sound absorption and acoustic insulation. Typical rigid and solid photovoltaic panels have poor sound-absorbing properties. If they are installed on existing absorbing screens, the sound absorption capacity of the screens may be reduced, thus significantly reducing the noise attenuation efficiency. This application therefore concerns an arrangement of photovoltaic panels that will not result in a significant deterioration of the sound-absorbing properties of the screens.

Istota panelu fotowoltaicznego, zwłaszcza dla ekranów akustycznych pochłaniających, zbudowanego ze standardowych, znanych, prostokątnych submodułów foto woltaicznych, polega natym, że zawiera tkaninę perforowaną o grubości 2-3 mm, do której przymocowane są jeden pod drugim kolejne submoduły fotowoltaiczne o wysokości od 19 do 20 cm, długości co najmniej równej pięciokrotnej wysokości i grubości 3 mm, oddzielone od siebie odstępami od 21 do 22 cm, w których to odstępach tkanina perforowana jest w stopniu od 25 do 50% re gularnie rozmieszczonymi otworami o średnicy od 6 do 8 mm, a ponadto tkanina perforowana ma wokół obszycie z tkaniny technologicznej, zaś cały panel jest umieszczony w odległości 1-2 cm od powierzchni znanego ekranu akustycznego pochłaniającego.The essence of a photovoltaic panel, especially for absorbing acoustic screens, composed of standard, well-known, rectangular photovoltaic submodules, is that it contains a perforated fabric with a thickness of 2-3 mm, to which subsequent photovoltaic submodules with a height of 19 to 19 mm are attached one below the other. 20 cm, a length at least equal to five times the height and a thickness of 3 mm, separated from each other by intervals of 21 to 22 cm, at which intervals the fabric is perforated to a degree of 25 to 50% with regularly spaced holes with a diameter of 6 to 8 mm, and moreover, the perforated fabric has a technological fabric trim around it, and the entire panel is placed at a distance of 1-2 cm from the surface of the known acoustic absorbing screen.

Korzystnie, tkanina technologiczna rozpięta jest na powierzchni ekranu za pomocą systemu naciągów a oddalona od niego za pomocą dystansowników.Preferably, the technological fabric is stretched over the screen surface using a tension system and separated from it using spacers.

Zaletą rozwiązania jest możliwość wykorzystania powierzchni istniejących ekranów akustycznych do generowania energii elektrycznej, przy niepogorszonych właściwościach akustycznych.The advantage of the solution is the ability to use the surface of existing acoustic screens to generate electricity, while maintaining acoustic properties.

Wynalazek jest przedstawiony bliżej w przykładach realizacji i w oparciu o rysunek, którego fig. 1 przedstawia pojedynczy moduł fotowoltaiczny składający się z sześciu submodułów, natomiast fig. 2 rozmieszczenie dwóch paneli fotowoltaicznych na segmencie ekranu akustycznego o wymiarach 4x4 m.The invention is presented in more detail in the examples of implementation and based on the drawing, Fig. 1 of which shows a single photovoltaic module consisting of six submodules, and Fig. 2 - the arrangement of two photovoltaic panels on a 4x4 m acoustic screen segment.

Przykład 1Example 1

Panel fotowoltaiczny P, zwłaszcza dla ekranów akustycznych pochłaniających, zbudowany ze standardowych, znanych, prostokątnych submodułów fotowoltaicznych, zawiera tkaninę perforowaną TP o grubości 2,5 mm, do której przymocowane są jeden pod drugim kolejne submoduły fotowoltaiczne SF o wysokości 20 cm, długości 100 cm i grubości 3 mm, oddzielone od siebie odstępami 22 cm, w których to odstępach tkanina perforowana TP jest w stopniu 40% regularnie rozmieszczonymi otworami O o średnicy 7 mm, a ponadto tkanina perforowana TP ma wokół obszycie z tkaniny technologicznej TT, zaś cały panel P jest umieszczony w odległości 1 cm od powierzchni znanego ekranu akustycznego odbijającego EA. Tkanina technologiczna TT rozpięta jest na powierzchni ekranu za pomocą systemu naciągów a oddalona od niego za pomocą dystansowników.Photovoltaic panel P, especially for acoustic absorbing screens, composed of standard, well-known, rectangular photovoltaic submodules, includes a 2.5 mm thick TP perforated fabric to which further 20 cm high, 100 cm long SF photovoltaic submodules are attached one below the other. and 3 mm thick, separated by intervals of 22 cm, at which intervals the TP perforated fabric has 40% regularly spaced O holes with a diameter of 7 mm, and in addition, the TP perforated fabric has a TT technological fabric trim around it, and the entire P panel is placed at a distance of 1 cm from the surface of the known EA reflective acoustic screen. The TT technological fabric is stretched over the screen surface using a tension system and separated from it using spacers.

Zastosowanie modułu wg niniejszego przykładu na pochłaniającej powierzchni ekranu akustycznego umożliwi uzyskanie pochłaniania dźwięku o wartości a> 0,5 dla: ekranów kasetowych w zakresie częstotliwości 100-2500 Hz; ekranów keramzytobetonowych w zakresie częstotliwości 100-1000 Hz. Maksimum pochłaniania dźwięku o wartości a w zakresie od 0,85 do 0,90 uzyskuje się w oktawie o częstotliwości 500 Hz.The use of the module according to this example on the absorbing surface of an acoustic screen will enable obtaining sound absorption with a value of a > 0.5 for: cassette screens in the frequency range of 100-2500 Hz; expanded clay concrete screens in the frequency range of 100-1000 Hz. The maximum sound absorption with a value in the range from 0.85 to 0.90 is obtained in the octave with a frequency of 500 Hz.

Claims

1. A photovoltaic panel, in particular for acoustic absorbing screens, composed of standard, known, rectangular photovoltaic submodules, characterized in that it contains a perforated fabric (TP) with a thickness of 2-3 mm, to which further photovoltaic submodules (SF) are attached one below the other ) with a height of 19 to 20 cm, a length of at least five times the height and a thickness of 3 mm, separated from each other by spaces of 21 to 22 cm, at which intervals the perforated fabric (TP) is 25 to 50% regularly spaced holes (O) with a diameter of 6 to 8 mm, and in addition, the perforated fabric (TP) has a technological fabric trim around it (TT), and the entire panel (P) is placed at a distance of 1-2 cm from the surface of the known acoustic absorbing screen (EA ).

2. Panel according to claim 1, characterized in that the technological fabric (TT) is stretched on the screen surface (EA) using a tension system and separated from it using spacers.