專利名稱：帶太陽能電池組件的光伏溫室及發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能光伏溫室，用太陽能電池組件構(gòu)建光伏矩陣，做農(nóng) 業(yè)溫室大棚透光、提供電源。
背景技術(shù)：
溫室的出現(xiàn)極大地豐富了人們的生活，使得人們的飲食品種不再受四季的 限制，也為使用溫室的人們帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)了和諧的雙贏局面，同 時溫室的種類和功能也在不斷地擴(kuò)展和延伸，溫室的種類很多，按使用目的、 建筑形式、保溫程度和建筑材料等的不同而有各種各樣的溫室，種類從最初的 塑料大棚到現(xiàn)在的現(xiàn)代化智能陽光房，功能也從單一的種植到現(xiàn)在的生態(tài)休閑 應(yīng)有盡有，特別是隨著綠色節(jié)能理念的深入人心，綠色節(jié)能溫室也大量涌現(xiàn)，
太陽能與溫室相結(jié)合，更是成為綠色節(jié)能溫室的一大亮點。在農(nóng)田拉電纜一是 危險，二是成本高，目前太陽能的利用主要集中在熱吸收利用，但溫室本身需 要消耗一定的電能，如照明、換風(fēng)系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等對電的需求量
很大。美國專利US5101493《PORTABLE GREENHOUSE WORKING ON SOLAR SYSTEM》介紹了一種利用太陽能電池發(fā)電的可移動式太陽能溫室，將太陽能 電池板放置在已有溫室屋頂之上，但不作為屋頂材料使用。日本專利 JP2000-261057公開了一種太陽能電池作為種植大棚的屋頂材料，但沒有涉及到 一般大棚使用環(huán)境多塵土，太陽能電池表面容易堆積塵土而影響發(fā)電效率的問 題。另外，中國專利ZL200620001877.3《溫室屋頂自動清洗機(jī)》揭示了一種電 動清洗機(jī)，通過開關(guān)控制可以在大型連棟溫室屋面上自動行走，實現(xiàn)對玻璃屋 面的清洗，其不足是成本高，操作較復(fù)雜，不適合在農(nóng)村大規(guī)模的普及。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是在考慮以上存在問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)業(yè)的實際需要。目的是提 供一種簡易，能快速安裝，維修方便的用平板式大尺寸的非晶硅太陽能電池封 裝組件和透光玻璃等材料化模塊作成既發(fā)電有能又能發(fā)擋風(fēng)遮雨溫室屋頂蓋。 能夠提供電能的發(fā)電裝置。
本發(fā)明目的另一目是提供安裝在屋頂蓋上無需消耗電能，成本低，易普及， 能清洗太陽能電池的清洗裝置。
本發(fā)明又一個目的，設(shè)計一種太陽能光伏溫室，在屋頂朝陽面安裝太陽能 電池或太陽能電池板，多塊太陽能電池或太陽能電池板組成的太陽能電池組件 由支撐構(gòu)件支撐，既作為屋頂材料，又用來發(fā)電供溫室使用，或通過并網(wǎng)系統(tǒng) 將所發(fā)電能提供給電網(wǎng)。
本發(fā)明再一個目的，提供一個可供多項選擇的既滿足發(fā)電功率和又能滿足 植物對光需求，分布合理美觀的透光區(qū)域多種組合配制形式。
為實現(xiàn)以上任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是帶太陽能電池組件的 太陽能光伏溫室，包括主體框架、通風(fēng)裝置和保溫裝置，其主要技術(shù)特征用太 陽能電池與透明材料搭可以建成單頂或多頂衍架結(jié)構(gòu)的太陽能電池屋頂，該屋 頂通過多種構(gòu)件安裝在主體框架上，安裝在拱頂上的帶清洗裝置是一個一端接 水嘴，另一端封堵的水管，且在水管壁上開出水孔。所說的屋頂，是一個帶太 陽能電池組件與另 一個帶太陽能電池組件有序電連接，形成太陽能光伏矩陣， 通過電極引出匯流線接總線，到室內(nèi)用電負(fù)載。多頂衍架結(jié)構(gòu)的屋頂，是指至 少有一個人字梁屋頂，該屋頂朝陰的一面完全由透光材料鋪設(shè)，人字梁屋頂?shù)?朝陽面，主要由順序排列的太陽能電池組件和分布合理的透光材料區(qū)域。太陽 能光伏溫室是用大尺寸的非晶硅太陽能電池組件與透明材料通過模塊化，安裝 成太陽能光伏溫室的屋頂。屋檐處設(shè)有排水溝槽，太陽能電池生成的電能由電線通過線槽引出。
上固定條的截面呈"Q"形，是用來固定清洗裝置的出水管，"Q"形的下
部為倒"T"字形是用來安裝太陽能電池組件或透明材料，倒"T"字形的底邊 呈弧形或折線形。
技術(shù)解決方案還提出太陽能發(fā)電裝置，其特征在于包括帶太陽能電池組件 與透明材料，由構(gòu)件安裝在主體框架上的人字梁或半個人字梁的屋頂蓋，包括 至少一個太陽能光伏矩陣或一個以上的太陽能光伏矩陣，由引出電極的匯流線 到總線，供電裝置電能到負(fù)載。在人字梁或半個人字梁屋頂處裝太陽能電池清 洗裝置。太陽能光伏矩陣是非晶硅太陽能電池板封裝的光伏組件，先串后并/先 并后串，由匯流線輸出直流電接總線，到充放電控制器，由多路連接器接逆變器， 輸出交流到包括照明、電熱溫床在內(nèi)的用電負(fù)載上。輸出直流電源到控制器對 蓄電池充電，通過逆變輸出交流供室內(nèi)負(fù)載包括通風(fēng)裝置和安裝在主體框架的 側(cè)面和拱頂非受光面的自動窗，或并入電網(wǎng)。太陽能光伏矩陣周圍布有防雷接 地保護(hù)。
本發(fā)明的積極效果就在于最大化的利用太陽能電池組件，尤其用非晶硅電 池做農(nóng)業(yè)溫室大棚的光伏建筑材料，易密封、幅面大。與透光材料組件任意組 合使用，能夠解決電功率輸出與透光率的匹配問題?？勺鑫蓓敗w光伏發(fā)電， 成本低，利用原有溫室框架，易于推廣。清洗太陽能電池的清洗裝置，也是本 發(fā)明要點，保持清潔的太陽能電池表面，能提高發(fā)電效率和使用壽命長。模塊 化安裝、結(jié)構(gòu)簡單、快速搭建， 一般技術(shù)人員易于掌握。


圖l、是本發(fā)明的太陽能光伏溫室示意圖。 圖2、是圖1的剖面示意圖。圖3、是圖2中I-I面剖面圖。
圖4-a、是圖1中下固定條3的截面圖。
圖4-b 、是圖1中另一種下固定條3的截面圖。
圖5、是排水溝槽4的截面圖。
圖6、是限位條5的截面圖。
圖7-a、是圖1中上固定條6的截面圖。
圖7-b、是圖1中另一種上固定條6的截面圖
圖8、是支撐條12的固定方式示意圖。
圖9、是本發(fā)明的實施例3示意圖。
圖10、是本發(fā)明的實施例4，太陽能電池組件2和透明材料7間隔排列。
圖11、是本發(fā)明的太陽能電池組件2和透明材料7另一排列示意圖。
圖12、是本發(fā)明的自動開窗裝置示意圖。
圖13、是圖12中部件14-2與部件14-6嚙合示意圖。
圖14、是本發(fā)明的光伏發(fā)電等效原理圖。
見圖1至14，溫室主體框架l，太陽能電池組件2，下固定條3，排水溝槽 4，限位條5，上固定條6，透明材料7，線槽8，蓄電池9，控制裝置IO，密封 屋頂外表面的密封膠11，支撐條12，水嘴13，支撐梁14，開窗用減速電機(jī)14-1， 開窗齒輪14-2，驅(qū)動軸14-3，聯(lián)軸器14-4，驅(qū)動軸支撐座14-5，開窗齒條14-6， 連接件14-7，充放電控制器15，逆變器16，蓄電池17。
具體實施方式
實施例1:
見圖1和圖2，太陽能光伏溫室包括主體框架l、通風(fēng)裝置和保溫裝置，由 太陽能電池組件2和透明材料7模塊安裝構(gòu)成屋頂，屋頂由多個構(gòu)件連接在主體框架1上，且屋頂上設(shè)有清洗太陽能電池組件2的清洗裝置，屋檐處設(shè)有排
水溝槽4，太陽能電池生成的電能由電線通過線槽8引出。在太陽能光伏溫室內(nèi) 部，太陽能電池組件2的正負(fù)電極線匯流引出，并通過線槽8以及主體框架1 連接到蓄電池9和控制裝置10，給負(fù)載供電。蓄電池9和控制裝置10上有擴(kuò)展 接口，擴(kuò)展接口用于連接交/直流用電設(shè)備。
主體框架1采用已有溫室結(jié)構(gòu)框架，可以是鋼材、鋁合金以及其它材料制 成的框架，是溫室的主體結(jié)構(gòu)支撐框架。本實施例的屋頂采用雙坡頂結(jié)構(gòu)(亦 稱"人"字形尖頂結(jié)構(gòu))，即屋頂由兩個雙坡頂連接而成。雙坡頂?shù)囊粋€坡面是 太陽能電池組件2，另一個坡面是透明材料7，屋頂傾角為當(dāng)?shù)靥柲茈姵亟M件 2的安裝最大發(fā)電傾角，透明材料7是采用透明塑料。
清洗太陽能電池組件2的清洗裝置是一個由帶上固定條6的，且在側(cè)壁上 設(shè)有出水孔的圓管，該管的一端接上水嘴13，另一端封堵。見圖7，上固定條6 的截面呈"Q"形，該"Q"形的下部為倒"T"字形，倒"T"字形的底邊呈弧 形，用于固定太陽能電池組件2或透明材料7。截面呈"Q"形的上固定條6的 上部是一個帶有出水孔的圓管，該圓管的一端接上水嘴13，另一端封堵，即構(gòu) 成清洗裝置。
連接屋頂?shù)臉?gòu)件包括限位條5和下固定條3，太陽能電池組件2及透明材料 7固定搭接在限位條5和下固定條3之間。見圖6，限位條5的截面呈"工"字 形，其"工"字形的上橫邊為弧形，下橫邊為折線形，限位條5的弧形邊與上 固定條6的弧形邊固定配合，可以采用緊固件固定，緊固件亦稱標(biāo)準(zhǔn)件，可以 是拉釘、鉚釘或螺絲。太陽能電池組件2及透明材料7由截面呈"凸"形或"L" 形的支撐條12承托，見圖3和圖8，該支撐條12搭接在下固定條3和限位條5 之間。相鄰太陽能電池組件2或透明材料7的背光面拼接處有支撐條12在背部支撐，受光面拼接處用密封膠ll密封，構(gòu)成光伏屋頂。屋頂周邊承托太陽能電
池組件2或透明材料7的支撐條12'呈"L"形，屋頂其他區(qū)域承托太陽能電池 組件2或透明材料7的支撐條12呈"凸"形。支撐條12、 12'都是擠出型材， 安裝方便。
屋檐處的排水溝槽4是由下固定條3的彎鉤部分構(gòu)成，下固定條3的截面 呈"F"形，該"F"形的上部與下部具有一定的夾角，該夾角與屋頂?shù)膬A角相 同，"F"形的下部呈彎鉤形，構(gòu)成排水溝槽。下固定條3的下部分用鉚釘固定 在主體框架1的屋頂外側(cè)下邊緣，即將排水溝槽4用鉚釘固定在主體框架1的 屋頂內(nèi)側(cè)下邊緣。 實施例2:
本實施例的具體實施方式
同實施例1。
本實施例采用的屋頂材料，是非晶硅太陽能電池池組件2'與透明材料玻璃 7。如圖1和圖2所示，雙頂衍架結(jié)構(gòu)的太陽能電池屋頂，或稱人字梁，由兩個 "人"字形尖頂連接，即屋頂由兩個雙坡頂連接而成。每個尖頂上都有清洗太 陽能電池組件2的清洗裝置。該清洗裝置是一個由帶上固定條6，且在側(cè)壁上設(shè) 有出水孔的圓管，該圓管的一端接上水嘴13，另一端封堵。見圖7，上固定條6 的截面呈"Q"形，該"Q"形的下部為倒"T"字形，倒"T"字形的底邊呈折 線形，如圖7中6'所示。
如圖1、圖2中4所示，在兩個"人"字形尖頂之間有一個共用的排水溝槽 4，該排水溝槽4的截面呈"U"形(見圖5)，是由兩個背對的"F"形下固定 條3的下部折線部分連接在一起構(gòu)成。 實施例3:
在北京建造一個坐北朝南寬8米、長40米、高3米的雙尖頂溫室，溫室尖頂傾角為35度，在兩個朝南面安裝非晶硅電池組件，具體實施方式
同實施例l，
在此不再贅述。.
如圖9所示，非晶硅太陽能電池板的玻璃采用自清潔玻璃，朝北面安裝有 可推拉的玻璃窗，年平均每天可發(fā)電40 60度電。雙尖頂?shù)闹胁坎捎弥瘟?4 支撐，支撐梁14兩端固定在主體框架1寬8米的跨度的立柱上，如圖2所示， 內(nèi)部可添加遮陽網(wǎng)，搭建在支撐梁14上，支撐梁14可以放置噴淋系統(tǒng)的管道， 可以是中空的支撐梁14。同樣，雙尖頂可以是倍增連接，在尖頂屋頂?shù)闹胁恳?采用立柱承重。蓄電池9、控制裝置IO可以放置在支架上，然后放置于溫室角 落，有絕緣、接地、防漏措施。在蓄電池9、控制裝置IO上接有擴(kuò)展接口，根 據(jù)實際需要，連接需要的電器設(shè)備。 實施例4:
本實施例中，太陽能光伏溫室的屋頂采用單坡頂結(jié)構(gòu)，或稱為半邊人字梁 頂。如圖10和圖11所示，屋頂由太陽能電池組件2和透明材料7構(gòu)成，其中 太陽能電池組件2和透明材料可以間隔排列，或者太陽能電池組件2和透明材 料直接平行排列成兩排，保證屋頂具有良好的透光性。
半邊人字梁屋頂?shù)募忭斏嫌星逑刺柲茈姵亟M件2的清洗裝置。該清洗裝 置是一個由帶上固定條6，且在側(cè)壁上設(shè)有出水孔的圓管，該圓管的一端接上水 嘴13，另一端封堵。見圖7，上固定條6的截面呈"Q"形，該"Q"形的下部 為倒"T"字形，倒"T"字形的底邊呈折線形，用于固定太陽能電池組件2或 透明材料7，如圖7中6'所示。
屋檐處的排水溝槽4是由下固定條3的彎鉤部分構(gòu)成。下固定條3的截面 呈"F"形，該"F"形的上部與下部具有一定的夾角，該夾角與屋頂?shù)膬A角相 同，"F"形的下部呈彎鉤形，構(gòu)成排水溝槽。實施例5:
見圖14，是本發(fā)明實施例5的光伏發(fā)電等效原理圖，非晶硅太陽電池組件
15或稱非晶硅太陽電池板共450塊，設(shè)計峰壓7000瓦，型號是350X 1220， 每塊電壓27V，電流0.8A。屋頂結(jié)構(gòu)如圖1所示3個連排，設(shè)計放電深度 50%,—跨150塊電池，三個電池一串90V，共50組并聯(lián)，并聯(lián)電壓90V，電流 40A，匯流后12 OA,選控制器200A，。非晶硅太陽電池組件采用夾膠三個人字 粱，主體框架每4米一個立柱，每6塊電池組件2之間加一塊1.2米寬透明 組件2為白玻璃，立柱間距4米，在立柱上裝14塊遮陽網(wǎng)，總長55米14塊， 大棚寬9.6米，長55，共3個人字粱，每個寬度3.2米，高度1.7米個，立柱高3 米，圖14中的蓄電池18， 配套充電控制器16電壓48V電流200A，逆變 器17。屋頂防水用封膠，鋼筋壓條把電池封裝在框架1里。 實施例6:
本實施例是在實施例1的基礎(chǔ)上增加了自動開窗裝置。見圖12和圖13，自 動開窗裝置中的開窗用減速電機(jī)14-1及驅(qū)動軸支撐座14-5固定在主體框架1的 立柱上，并保證開窗用減速電機(jī)14-1的輸出軸中心應(yīng)和驅(qū)動軸支撐座14-5上孔 的中心在同一水平位置上，將開窗齒輪14-2固定在驅(qū)動軸14-3的適當(dāng)位置，將 驅(qū)動軸14-3穿過驅(qū)動軸支撐座14-5中心孔，用聯(lián)軸器14-4將開窗用減數(shù)電機(jī) 14-1輸出軸與驅(qū)動軸14-3連接在一起，將開窗齒條14-6 —頭插入開窗齒輪14-2 的槽內(nèi)，另一頭通過連接件14-7和窗體下部進(jìn)行活動連接，連接后開窗齒條14-6 必須和驅(qū)動軸14-3垂直以保證在開窗的過程中開窗齒條14-6能夠伸縮自如。當(dāng) 開窗用減速電機(jī)14-1轉(zhuǎn)動時，通過聯(lián)軸器14-4帶動驅(qū)動軸14-3轉(zhuǎn)動，再帶動 驅(qū)動軸14-3上的開窗齒輪14-2轉(zhuǎn)動，開窗齒輪14-2上的齒輪與開窗齒條14-6 的齒壓嚙合，又帶動開窗齒條14-6上下運動，通過連接件14-7使窗開啟與閉合。
權(quán)利要求
1、帶太陽能電池組件的太陽能光伏溫室，包括主體框架、通風(fēng)裝置和保溫裝置，其特征在于還包括由太陽能電池與透明材料搭建成單頂或多頂衍架結(jié)構(gòu)的太陽能電池屋頂，該屋頂由構(gòu)件安裝在主體框架上，拱頂上安裝帶清洗的裝置，所說的屋頂，是一個帶太陽能電池組件與另一個帶太陽能電池組件的電連接，構(gòu)成太陽能光伏矩陣，由電極引出匯流線到總線，接室內(nèi)用電負(fù)載。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶太陽能電池組件的太陽能光伏溫室，其特征在 于所說的清洗裝置是一個由一端接上水嘴，另一端封堵的水管，且在水管壁上 開出水孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶太陽能電池組件的太陽能光伏溫室，其特征在 于所說的多頂衍架結(jié)構(gòu)的屋頂，包括至少一個人字梁屋頂，其朝陰的一面完全 由透光材料鋪設(shè)，人字梁屋頂?shù)某柮?，主要由順序排列的太陽能電池組件和 分布合理的透光區(qū)域是透光材料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶太陽能電池組件的太陽能光伏溫室，其特征在 于所說構(gòu)建屋頂連接件包括限位條和下固定條，屋頂固定搭接在限位條和下固 定條之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的帶太陽能電池組件的太陽能光伏溫室，其特 征在于所說的構(gòu)成太陽能光伏矩陣的太陽能電池組件板是非晶硅太陽能電池組 件板。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能光伏溫室，其特征在于所說的帶太陽能電 池組件的太陽能光伏溫室，是指由帶非晶硅太陽能電池組件與透明材料，模塊 化安裝成太陽能光伏溫室的屋頂。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶太陽能電池組件的太陽能光伏溫室，其特征在 于所說的上固定條的截面呈"Q"形，該"Q"形的下部為倒"T"字形，倒"T，，字形的底邊呈弧形或折線形。
8、 太陽能發(fā)電裝置，其特征在于包括帶太陽能電池組件與透明材料，由構(gòu)件安裝在主體框架上的人字梁或半個人字梁的屋頂蓋，包括至少一個太陽能光 伏矩陣或一個以上的太陽能光伏矩陣，由引出電極的匯流線到總線，供電裝置 電能到負(fù)載。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于人字梁或半個人字 梁屋頂處裝太陽能電池清洗裝置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于太陽能光伏矩陣 是非晶硅太陽能電池板封裝的光伏組件，先串后并/先并后串，由匯流線輸出直 流電接總線，到充放電控制器，由多路連接器接逆變器，輸出交流到包括照明、 電熱溫床在內(nèi)的用電負(fù)載上。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于太陽能光伏矩陣 發(fā)電輸出直流電源控制器對蓄電池充電，通過逆變輸出交流供室內(nèi)用電或并入 電網(wǎng)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在是所說太陽能光伏矩陣，其周圍布有防雷接地保護(hù)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10太陽能發(fā)電裝置，其特征在于用電負(fù)載還包括通風(fēng)裝 置和安裝在主體框架的側(cè)面和拱頂非受光面的自動窗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能光伏溫室，用太陽能電池組件構(gòu)建光伏矩陣，為溫室大棚提供電源。帶太陽能電池組件的太陽能光伏溫室，包括主體框架、通風(fēng)裝置和保溫裝置，主要特點是還包括由太陽能電池與透明材料搭建成單頂或多頂衍架結(jié)構(gòu)的屋頂，拱頂上安裝帶清洗的裝置，由電極引出匯流線到總線，接室內(nèi)用電負(fù)載。有益效果是最大化的利用太陽能電池組件，尤其用非晶硅電池做農(nóng)業(yè)溫室大棚的光伏建筑材料，易密封、幅面大；可做屋頂、墻體光伏發(fā)電，成本低，利用原有溫室框架，易于推廣；清洗裝置能保持清潔的太陽能電池表面，提高發(fā)電效率，延長電池的使用壽命。
文檔編號A01G9/14GK101444176SQ20081021832
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者毅 李, 李志堅 申請人:毅 李