CN111648784A - 一种半封闭型隧道光伏发电遮光棚 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了半封闭型隧道光伏发电遮光棚，包括：混凝土支撑结构，设置于道路的两侧，由所述隧道的隧道口向外延伸，在所述混凝土支撑结构的中部和/或上部成型有通风口；钢结构拱形梁，跨设在分别位于所述道路的两侧的混凝土支撑结构上；不透光式光伏组件，安装在所述钢结构拱形梁在横向上的中间区域；渐变透光装置，安装在所述钢结构拱形梁在横向上位于所述中间区域两侧的区域上，所述渐变透光装置的透光率在沿隧道口向外延伸的方向上呈增大趋势。本发明所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚能够有效缓解驾驶员进出隧道口时的“黑洞”和“白洞”效应行车，可达到节能低碳和安全保障水平双提升的目的。
Description
技术领域
本发明属于公路隧道光伏设备技术领域，具体涉及一种半封闭型隧道光伏发电遮光棚。
背景技术
隧道遮光棚是安装在隧道入口和出口处，由隧道入口或出口向外延伸铺设的遮光装置。由于隧道内光线较为暗淡，车辆驾驶人员在由外部明亮环境进入隧道的一瞬间，视觉上容易存在“黑洞效应”，无法看清隧道内的道路；而在由隧道出口驶出的一瞬间，又容易产生视觉上的“白洞效应”，无法迅速适应外部的光线环境，易于引发交通事故。隧道遮光棚的设计即是为了缓解上述黑洞和白洞效应。在早期的应用中，隧道遮光棚通常是采用普通棚体制成，如中国专利文献CN208201676U公开了一种公路隧道出口用遮光棚，该遮光棚包括钢筋架和遮光挡棚，所述遮光挡棚位于钢筋架顶部，所述钢筋架顶端焊接有骨架，且骨架顶端端面固定连接有支柱，所述支柱顶端外侧焊接有定位钢套，遮光挡棚通过定位钢套骨架固定连接，所述定位钢套与支柱之间焊接有固定扣，从而完成钢筋架和遮光挡棚的固定。
上述早期的遮光棚结构较为简单，通过设置遮光挡棚进行遮光，在隧道的出口处形成一个光线的过渡区域，使得驾驶人员在驶出出口的时候能够在该区域进行过度，从而可逐渐适应外部的光线变化。但是这种遮光棚的功能十分单一，用于建造遮光棚的花费较高，其本身也不产生经济价值，因而经济性能较差。在这种情况下，为了解决这一问题，可尝试将光伏薄膜用于隧道遮光棚，在起到遮光作用的同时还可用于光伏发电，光伏发电产生的电能可用于隧道内供电或者并至电网，从而提高遮光棚的经济性能。
但是现有技术对光伏薄膜用于隧道遮光棚的研究较少，对于遮光棚的整体结构以及光伏薄膜的铺设方式应该如何优化设计方能提高遮光棚的经济性和功能性，这是本领域尚未解决的一个技术问题。
发明内容
本发明解决的是现有技术对于遮光棚的整体结构以及光伏薄膜的铺设方式研究较少，缺少具有优良经济性和功能性的隧道遮光棚装置的技术问题，进而提供一种经济性、功能性良好，实用性强的半封闭型隧道光伏发电遮光棚。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种半封闭型隧道光伏发电遮光棚，包括：混凝土支撑结构，设置于道路的两侧，由所述隧道的隧道口向外延伸，在所述混凝土支撑结构的中部和/或上部成型有通风口；钢结构拱形梁，跨设在分别位于所述道路的两侧的混凝土支撑结构上；不透光式光伏组件，安装在所述钢结构拱形梁在横向上的中间区域；渐变透光装置，安装在所述钢结构拱形梁在横向上位于所述中间区域两侧的区域上，所述渐变透光装置的透光率在沿隧道口向外延伸的方向上呈增大趋势。
所述渐变透光装置采用渐变透光式光伏电池组件。
所述渐变透光式光伏电池组件包括沿所述隧道口向外延伸的方向上依次设置的第一透光式光伏电池组件、第二透光式光伏电池组件和第三透光式光伏电池组件，三个所述透光式光伏电池组件的透光率逐渐增大。
第一透光式光伏电池组件的透光率为10％～20％，所述第二透光式光伏电池组件的透光率为20％～40％，所述第三透光式光伏电池组件的透光率为40％～70％。
每个所述透光式光伏电池组件在沿所述隧道口向外延伸的方向上的长度为20-30米。
所述不透光式晶硅电池的光电转换效率大于或者等于23％；所述透光式光伏电池组件的光电转换效率大于或者等于18％。
混凝土支撑结构的抗撞等级大于或者等于SB级。
所述混凝土支撑结构的高度为1.2～1.5m。
所述通风口设置为弧形通风口，所述弧形通风口的顶端开口位于所述混凝土支撑结构的顶面上。
所述不透光式光伏组件为圆弧形的柔性薄膜光伏组件，或者屋脊形的晶硅光伏电池组件。
本发明中所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，优点在于：
本发明中所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，提出了集清洁能源光伏设备、隧道进出口自然光透光渐变、驾驶员视认性增强和节能减排功能于一体的一种融合光伏发电的隧道进出口半封闭型隧道光伏发电遮光棚。通过设计混凝土支撑结构、钢结构拱形梁、不透光式光伏组件、渐变透光装置，可在隧道口沿车辆行驶方向逐渐减小或增大遮光棚的自然光透光率大小，实现驾驶员视觉光线自然过渡进洞和出洞，极大地缓解驾驶员进出隧道的视觉适应性难题，缓解驾驶员进出隧道口时的“黑洞”和“白洞”效应行车风险。另外，通过本发明设施的建设，将隧道进出口加强照明段降低为基本照明段，可不用再设置加强照明灯具，节约大量照明灯具投资和运营期的电费消耗。本发明所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其光伏组件采用太阳能清洁能源发电，可直接并入电网或者给隧道内的电负荷设备使用，进而达到节能低碳和安全保障水平双提升的目的。
在结构上，本发明在混凝土支撑结构的中部和/或上部成型有通风口，用于实现棚内通风，从而避免现有技术中的遮光棚存在的空气流动性差，影响遮光棚内环境的问题。同时本发明在所述钢结构拱形梁在横向上的中间区域设置不透光式光伏组件，在不透光式光伏组件两侧设置渐变透光装置，这样设置的优点在于使遮光棚内具有适宜的亮度，避免光线过亮或过暗影响遮光棚的效果。
为了使本发明所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚的技术方案更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步的说明。
附图说明
如图1所示是本发明所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚的结构示意图；
其中附图标记为：
1-混凝土支撑结构；11-弧形通风口；21-不透光式光伏组件；22-第一透光式光伏电池组件；23-第二透光式光伏电池组件；24-第三透光式光伏电池组件；31-横向钢管；32-纵向钢管。
具体实施方式
在以下实施方式中涉及方向上的“横向”是针对道路延伸方向而言，与道路的延伸方向同向的为“纵向”，与所述纵向垂直的方向，即道路的横截面与路面的交界线的延伸方向为“横向”。
本实施方式提供了一种半封闭型隧道光伏发电遮光棚，如图1所示，包括混凝土支撑结构1，所述混凝土支撑结构1设置于道路的两侧，由所述隧道的隧道口向外延伸，所述混凝土支撑结构1的高度为1.5米，作为可选择的实施方式，所述混凝土支撑结构1的高度适宜为1.2～1.5m。本实施方式中所述的道路采用双向两车道，两个所述混凝土支撑结构1之间的距离为9.5m。混凝土支撑结构1的抗撞等级大于或者等于SB级。在所述混凝土支撑结构1的中部和/或上部成型有通风口，所述中部和/或上部是指将所述混凝土支撑结构1由下向上依次划分为三个相同的高度，所述通风口则设置在中间或者最上方的高度区域内，即通风口的位置高度高于所述混凝土支撑结构1的1/3高度。本实施方式中所述通风口设置为弧形通风口11，所述弧形通风口11的底端的高度为1米，弧形半径为0.5m，所述弧形通风口11的顶端开口位于所述混凝土支撑结构1的顶面上，两个弧形通风口11之间的距离为50cm。
在所述混凝土支撑结构1上架设有钢结构拱形梁，所述钢结构拱形梁跨设在分别位于所述道路的两侧的混凝土支撑结构1上；本实施方式中所述钢结构拱形梁由钢管制成，具体包括多根跨设在两侧的混凝土支撑结构1上、呈拱形的横向钢管31，以及位于相邻的两个横向钢管31之间，沿纵向设置的纵向钢管32，所述钢结构拱形梁固定安装在所述混凝土支撑结构1上。
在所述钢结构拱形梁在横向上的中间区域铺设有不透光式光伏组件21，本实施方式中所述不透光式光伏组件21为圆弧形的柔性薄膜光伏组件，所述圆弧形的柔性薄膜光伏组件的横断面呈圆弧形，所述柔性薄膜光伏组件铺设在所述中间区域上，并通过螺栓与所述钢结构拱形梁的纵向钢管32和横向钢管31固定连接，形成不透光区域，位于所述中间区域的横向钢管31与所述圆弧形的柔性薄膜光伏组件的弧形形状相同。所述中间区域的最高顶点距离隧道路面之间的垂直距离为6.5m，作为优选的实施方式，所述不透光式晶硅电池的光电转换效率大于或者等于23％。
所述遮光棚还安装有渐变透光装置，所述渐变透光装置安装在所述钢结构拱形梁在横向上位于所述中间区域两侧的区域上。本实施方式中所述渐变透光装置采用渐变透光式光伏电池组件，所述渐变透光式光伏电池组件包括沿所述隧道口向外延伸的方向上依次设置的第一透光式光伏电池组件22、第二透光式光伏电池组件23和第三透光式光伏电池组件24，三个所述透光式光伏电池组件的透光率逐渐增大。每个所述透光式光伏电池组件在沿所述隧道口向外延伸的方向上的长度为20-30米。其中，所述第一透光式光伏电池组件22的透光率为10％～20％，所述第二透光式光伏电池组件23的透光率为20％～40％，所述第三透光式光伏电池组件24的透光率为40％～70％。从而使得所述渐变透光装置的透光率在沿隧道口向外延伸的方向上呈增大趋势。三个所述渐变透光式光伏电池组件同样通过螺栓与所述钢结构拱形梁的纵向钢管32和横向钢管31固定连接，形成渐变式透光区域。作为优选的实施方式，所述透光式光伏电池组件的光电转换效率大于或者等于18％。本实施方式中所述的透光式光伏电池组件同样设置为圆弧形，即所述透光式光伏电池组件的横断面呈圆弧形，位于渐变式透光区域的横向钢管31同样与所述透光式光伏电池组件的弧形形状相同。本实施方式优选所述透光式光伏电池组件的弧形半径的范围为4.5～6.5米，所述透光式光伏电池组件的弧形半径小于所述不透光式光伏组件21的弧形半径，每一侧的所述渐变透光装置的铺设面积与所述不透光式光伏组件21的铺设面积之比为1:2。
作为可选择的实施方式，所述不透光式晶硅电池也可采用非柔性的晶硅光伏电池组件，当采用所述晶硅光伏电池组件时，可采用屋脊形的晶硅光伏电池组件，此时可将透光式光伏电池组件设置为平板形状，所述平板形状的透光式光伏电池组件优选在由下向上方向上逐渐向道路中间线倾斜。
本实施方式中所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚设置有不透光式光伏组件和透光式光伏电池，所述光伏组件可将太阳能转化为电能，通过配套设置汇流套件、逆变器、并网柜等光伏***元器件，可将光伏组件发出的直流电集中至汇流套件，再经逆变器转换为交流电，直接并入电网，或者也可以直接给隧道内的负荷负载使用，从而起到节能减排的作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。
Claims (10)
1.一种半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，包括：
混凝土支撑结构，设置于道路的两侧，由所述隧道的隧道口向外延伸，在所述混凝土支撑结构的中部和/或上部成型有通风口；
钢结构拱形梁，跨设在分别位于所述道路的两侧的混凝土支撑结构上；
不透光式光伏组件，安装在所述钢结构拱形梁在横向上的中间区域；
渐变透光装置，安装在所述钢结构拱形梁在横向上位于所述中间区域两侧的区域上，所述渐变透光装置的透光率在沿隧道口向外延伸的方向上呈增大趋势。
2.根据权利要求1所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，所述渐变透光装置采用渐变透光式光伏电池组件。
3.根据权利要求2所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，所述渐变透光式光伏电池组件包括沿所述隧道口向外延伸的方向上依次设置的第一透光式光伏电池组件、第二透光式光伏电池组件和第三透光式光伏电池组件，三个所述透光式光伏电池组件的透光率逐渐增大。
4.根据权利要求3所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，第一透光式光伏电池组件的透光率为10％～20％，所述第二透光式光伏电池组件的透光率为20％～40％，所述第三透光式光伏电池组件的透光率为40％～70％。
5.根据权利要求1-4任一所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，每个所述透光式光伏电池组件在沿所述隧道口向外延伸的方向上的长度为20-30米。
6.根据权利要求5所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，所述不透光式晶硅电池的光电转换效率大于或者等于23％；所述透光式光伏电池组件的光电转换效率大于或者等于18％。
7.根据权利要求6所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，混凝土支撑结构的抗撞等级大于或者等于SB级。
8.根据权利要求7所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，所述混凝土支撑结构的高度为1.2～1.5m。
9.根据权利要求8所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，所述通风口设置为弧形通风口，所述弧形通风口的顶端开口位于所述混凝土支撑结构的顶面上。
10.根据权利要求9所述的半封闭型隧道光伏发电遮光棚，其特征在于，所述不透光式光伏组件为圆弧形的柔性薄膜光伏组件，或者屋脊形的晶硅光伏电池组件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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