CN202095329U - 等腰顶连栋光伏大棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种等腰顶连栋光伏大棚，其包括立面围合装置和至少两跨设置在所述立面围合装置上方的棚顶，每跨棚顶包括南坡面和北坡面，且所述南坡面与所述北坡面具有大致相等的面积，在南坡面和北坡面上设置有太阳能电池阵列。所述等腰顶连栋光伏大棚既可以用于种植蔬菜，也可以用于将太阳能转化成电能。所转化的电能即可以用于由蓄电池收集，例如用于温室大棚或周围设施的照明等用途；也可以用于输入至电网，通过电网向各处的用电设备供电。所述南坡面与所述北坡面具有大致相等的面积使得南坡面和北坡面形成一个等腰结构，从而具有较高的刚度。而且，此种连栋结构可以充分利用现有的大量农业用地资源，具有很好的规模效应。

Description

等腰顶连栋光伏大棚

技术领域

本实用新型涉及太阳能利用技术领域，特别是涉及一种等腰顶连栋光伏大棚。 

背景技术

随着时代的发展，对于能源的需求逐渐增加。但是，目前所使用的主要能源(例如石油、天然气、煤炭、铀矿等)的储量非常有限，而且其形成周期通常需要上百万年，形成条件也非常复杂。因此，需要开发新的能源来满足对能源的需求。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新的装置或设计来充分地利用太阳能，以更好地满足对能源的需求。 

本实用新型的发明人注意到，目前在世界各地，尤其是在中国已经建立了大量的大棚，以在冬天或比较寒冷的时候种植蔬菜。本实用新型的发明人还注意到，可以利用太阳能电池板来将太阳能转化为电能以存储起来或供应至电网。 

由此，本实用新型的发明人设想利用大棚来进行种植与发电。更具体地，本实用新型提供一种等腰顶连栋光伏大棚，所述等腰顶连栋光伏大棚包括立面围合装置和至少两跨设置在所述立面围合装置上方的棚顶，每跨所述棚顶包括南坡面和北坡面，且所述南坡面与所述北坡面具有大致相等的面积，在所述南坡面和所述北坡面上设置有太阳能电池阵列。 

由此，所述等腰顶连栋光伏大棚既可以用于种植蔬菜，也可以用于将太阳能转化成电能。所转化的电能即可以用于由蓄电池收集，例如用于温室大棚或周围设施的照明等用途；也可以用于输入至电网，通过电网向各处的用电设备供电。所述南坡面与所述北坡面具有大致相等的面积使得南坡面和北坡面形成一个等腰结构，从而具有较高的刚度。另外， 在南坡面和北坡面上都设置太阳能电池阵列使得可以布设较多的太阳能电池。而且，此种等腰顶连栋光伏大棚可以充分利用现有的大量农业用地资源，具有很好的规模效应。 

由于连栋结构包括多个跨，从而所述等腰顶连栋光伏大棚相对于单体温室大棚具有更大的围合面积以及更大的日光照射面积。这一方面提高了温室种植面积的规模，另一方面提高了光伏发电的规模，能够产生较显著的规模效益。而且，所述连栋结构使得可以节省单位围合面积上的成本。例如，在跨的邻接处可以无需设置分离墙或分离立面。优选的是，所述等腰顶连栋光伏大棚内部是敞开式的，也就是在围合装置内不设置分离墙和分离立面。这即可以降低成本，还便于规模化经营和自动化耕作。 

需要指出的是，文中的术语“南坡面”是指朝阳的坡面，而并非必然指“朝南”的坡面。当在北半球时，所述“南坡面”朝南；但是当在南半球时，所述“南坡面”实际上朝北。 

优选地，所述南坡面相对于水平面的倾角可以在10度与45度之间。从而，根据所述等腰顶连栋光伏大棚的实际使用地域(纬度位置)，合理地设置南坡面相对于水平面的倾角。倾角在10度与45度之间的南坡面通常可以适用于地球上大部分光照良好区域。大多数情况下，太阳能并网发电***的方阵倾角一般等于或接近当地纬度的绝对值，这个倾角通常使全年在方阵表面上的太阳辐射能达到最大，适于全年工作***使用。 

优选地，所述南坡面相对于水平面的倾角可以为18度。在此倾角下，特别适用于中国的浙江及周边地区或纬度相当的地区。在这些区域内，纬度较低，而且光照较好，也种植较多的经济作物，比较适合本实用新型的等腰顶连栋光伏大棚的应用。 

优选地，所述太阳能电池阵列由透明薄膜太阳能电池板组成。从而，部分阳光可以透过太阳能电池板，照射到温室大棚内，从而增加温室大棚内的光照强度。 

优选地，所述等腰顶连栋光伏大棚可以进一步包括铺设在所述太阳能电池阵列下侧的保温反光材料。从而，可以同时起到保温与反光的作用，提高太阳能发电的效率。 

优选地，所述保温反光材料可以以可卷起和可再铺开的方式设置。 

这样，可以根据实际情况而选择是卷起还是铺开所述保温反光材料。 

优选地，所述南坡面和/或北坡面上可以进一步设置有透气天窗。从而改善所述等腰顶连栋光伏大棚的透气性。尤其是在关闭其余门窗(如果有的话)时的透气性。 

优选地，所述太阳能电池阵列可以采用密布式固定支架安装。从而以密集的方式排列太阳能电池板或其它太阳能发电装置。 

优选地，每跨棚顶覆盖的区域为矩形，该矩形区域的南北宽度为11米，东西长度为80米，立面围合装置的高度为5米，所述南坡面相对于水平面的倾角为18度。一方面，矩形的区域设置使得能够比较高效地利用土地资源，避免边角区域的浪费例如，如果围合区域设置为圆形，圆形***的区域将是难以利用的。另一方面，所述尺寸设计使得大棚具有较大的室内面积，便于实施机械化操作；而且如此大的围合面积使得单个大棚的发电量可以较大(例如，在理想状态下，甚至可以达到50.4kW)，从而具有一定的发电规模，便于电能的经济利用与输送。较大的高度使得有足够的空间用于农用机械的操作和运行，也适于种植需要较高空间的作物。 

优选地，所述立面围合装置包括东立面、南立面、西立面和北立面，其中，所述东立面、西立面和北立面为密封砖墙保温结构，所述南立面由阳光板铺设。从而进一步提高所述等腰顶连栋光伏大棚的保温性能，同时提高采光性能。 

优选地，所述等腰顶连栋光伏大棚可以进一步包括多个钢筋混凝土立柱，所述钢筋混凝土立柱在所述立面围合装置的周长上每隔10米设置一个，每个所述钢筋混凝土立柱的尺寸为长0.1米，宽0.1米，高2.5米和/或长0.1米，宽0.1米，高2.0米(根据地质情况、最大风速等参数选用)，并且每个所述钢筋混凝土立柱的配筋为4根受力钢筋，每个所述钢筋混凝土立柱具有一个独立式基础，所述独立式基础的尺寸为长0.7米，宽0.7米，深1.0米，基础之内的纵横两方向配筋都是受力钢筋，通过螺杆与法兰连接。从而，所述立面围合装置能够具有较好的强度与稳固性。 

附图说明

图1是根据本实用新型一实施例的光伏大棚的侧视示意图。 

图2是根据本实用新型一实施例的连栋等腰顶连栋光伏大棚的侧视示意图。 

具体实施方式

根据本实用新型一实施例的等腰顶连栋光伏大棚包括立面围合装置和至少两跨(例如，7跨、9跨、21跨等)设置在所述立面围合装置上方的棚顶，每跨所述棚顶包括南坡面和北坡面，且所述南坡面与所述北坡面具有大致相等的面积，在所述南坡面和所述北坡面上设置有太阳能电池阵列。由此，所述等腰顶连栋光伏大棚既可以用于种植蔬菜，也可以用于将太阳能转化成电能。所转化的电能即可以用于由蓄电池收集，例如用于温室大棚或周围设施的照明等用途；也可以用于输入至电网，通过电网向用电设备供电。此处的“南坡面”是指朝阳的坡面，而并非限定为朝南的坡面。例如，当在北半球时，所述“南坡面”朝南；而当在南半球时，所述“南坡面”实际上朝北。 

根据本实用新型的等腰顶连栋光伏大棚的设置地理位置，所述南坡面相对于水平面的倾角可以在10度与45度之间。从而，根据所述等腰顶连栋光伏大棚的实际使用地域(纬度位置)，合理地设置南坡面相对于水平面的倾角。倾角在10度与45度之间的南坡面通常可以适用于地球上大部分光照良好区域。通常，太阳能并网发电***的方阵倾角一般等于当地纬度的绝对值，这个倾角通常使全年在方阵表面上的太阳辐射能达到最大，适于全年工作***使用。例如，在中国的浙江及周边地区或纬度相当的地区(北纬22度左右或者南纬22度左右的地区)，所述南坡面(在南半球时朝北)相对于水平面的倾角优选为18度。在这些区域内，纬度较低，而且光照较好，也种植较多的经济作物，比较适合本实用新型的等腰顶连栋光伏大棚的应用。 

在一优选实施例中，所述太阳能电池阵列由透明薄膜太阳能电池板组成。从而，部分阳光可以透过太阳能电池板，照射到温室大棚内，从而增加温室大棚内的光照强度。所述太阳能电池阵列可以采用密布式固定支架安装。从而以密集的方式排列太阳能电池板或其它太阳能发电装置。 

所述等腰顶连栋光伏大棚可以进一步包括铺设在所述太阳能电池阵列下侧的保温反光材料。从而，可以同时起到保温与反光的作用，提高 太阳能发电的效率。优选地，所述保温反光材料可以以可卷起和可再铺开的方式设置。这样，可以根据实际情况而选择是卷起还是铺开所述保温反光材料。 

在一优选实施例中，所述北坡面上的部分面积上设置有透气天窗。透气天窗的大小和数量可以根据整个大棚的面积设置。从而改善所述等腰顶连栋光伏大棚的透气性。尤其是在关闭其余门窗时的透气性。也可以在南坡面上设置透气天窗，或者在南坡面和北坡面上都设置透气天窗，以满足作物生产的需要。 

在优选实施例中，等腰顶连栋光伏大棚的每跨棚顶覆盖的区域为矩形。图1仅仅示出了一个单体光伏温室大棚的侧视图。如图所示，该单体光伏温室大棚(即等腰顶连栋光伏大棚的一个跨)的南北宽度为11米，立面围合装置的高度为5米。而且，光伏温室大棚东西长度为80米(图中没有示出)。矩形的区域设置一方面使得能够比较高效地利用土地资源，避免边角区域的浪费例如，如果围合区域设置为圆形，圆形***的区域将是难以利用的。另一方面，所述尺寸设计使得大棚具有较大的室内面积，便于实施机械化操作；而且如此大的围合面积使得单个大棚的发电量可以较大(例如，在理想状态下，额定发电量甚至可以达到50.4kW)，从而具有一定的发电规模，便于电能的经济利用与输送。较大的高度使得有足够的空间用于农用机械的操作和运行，也适于种植需要较高空间的作物。 

仍然参见图1，所述南坡面相对于水平面的倾角为18度，所述南坡面的宽度为5.8米。如此设置的大棚能够具有较好的结构强度。 

需要指出的是，尽管在图1中没有示出，但是，所述棚顶或棚顶的支架采用三角形结构。例如，棚顶的支架包括连接成三角形的水平边、南拉杆和北拉杆，以及需要的话其它支撑件，以使得棚顶具有坚固的结构。 

可以理解的是，所述立面围合装置包括东立面、南立面、西立面和北立面，其中，所述东立面、西立面和北立面为密封砖墙保温结构，所述南立面由阳光板铺设。所述阳光板例如是可以是市售的阳光板。阳光板是一种综合性能较佳的工程塑料，具有良好的物理、机械、电气和热性能，有良好的抗冲击、隔热、隔冲冲击、隔热、隔音、采光、防紫外线、 阻燃等优点。例如，本实施例中选用5mm厚的、半透明阳光板。在南立面处采用阳光板，有利于进一步提高所述等腰顶连栋光伏大棚的保温性能。而且，进出温室大棚的门可以设置在东立面和/或西立面的中间位置处，当然也可以根据需要设置在其它位置处。 

尽管没有示出，图1中的光伏温室大棚进一步包括多个钢筋混凝土立柱。所述钢筋混凝土立柱在所述立面围合装置的周长上每隔10米设置一个，每个所述钢筋混凝土立柱的尺寸为长0.1米，宽0.1米，高2.5米(其中，2.5米为高度)，并且每个所述钢筋混凝土立柱的配筋为4根受力钢筋，每个所述钢筋混凝土立柱具有一个独立式基础，所述独立式基础的尺寸为长0.7米，宽0.7米，深1.0米，基础之内的纵横两方向配筋都是受力钢筋，通过螺杆与法兰连接。从而，所述立面围合装置能够具有较好的强度与稳固性。需要指出的是，钢筋混凝土立柱的尺寸也可以选用长0.1米，宽0.1米，高2.0米，或者同时采用长0.1米，宽0.1米，高2.5米和长0.1米，宽0.1米，高2.0米两种此种。这根据项目地的地质情况、最大风速等参数选用。还可以设置高度为5.0米的钢筋混凝土立柱。 

另外，尽管没有示出，在图1所示的光伏温室大棚中，采用密布式固定支架安装太阳能电池阵列，也就是说，太阳能电池阵列固定安装，电池板之间没有间隙，用橡胶条和固定胶固定。在太阳能电池阵列内侧铺设保温反光材料，所述保温反光材料可以根据需要卷起和铺开。北坡面部分面积上铺设阳光板和透气天窗。连结处采用塑钢材料和橡胶条固定，玻璃胶密封，结构稳固，防止渗漏。东、西、北立面采用密封砖墙保温结构。南立面采用阳光板铺设，并可以带有部分移动窗。 

下面对南坡面的倾斜角度与辐射量的关系做简要说明。 

1)倾斜面上直接辐射量的确定 

在工程设计中，倾斜面直接辐射量采用以下公式进行计算： 

R_b＝Hbt/Hb，其中 

Rb：倾斜面与水平面上直接辐射量的比值； 

h_s：水平面上的日落时角； 

Hbt：倾斜面上太阳直接辐射量； 

Hb：水平面上太阳直接辐射量； 

h′s：倾斜面上的日落时角。 

依据以上公式，根据当地地理纬度、太阳赤纬度等相关参数，可计算出某一倾角s倾斜面上直接太阳辐射量。 

2)倾斜面上天空散射辐射量的确定 

对于天空散射辐射量采用Hay模型计算。Hay模型认为倾斜面上天空散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天空均匀分布的散射辐射量两部分组成，其计算公式为： 

$\mathrm{Hdt}=\mathrm{Hd}[\frac{H_b}{H_0}\mathrm{Rb}+0.5(1-\frac{H_b}{H_0})(1+\cos \left(s\right))]$

式中，Hb和Hd分别为水平面上直接和散射辐射量，这两个参数为气象站原始观测数据；Ho为大气层外水平面上太阳辐射量。 

根据当地地理纬度、太阳赤纬角等相关参数，依据上述公式，可计算出某一倾角s倾斜面上天空散射辐射量。 

3)地面反射辐射量的确定 

对于朝向赤道的倾斜面，其辐射量总量除了来自太阳的直接辐射量和来自天空的散射辐射量外，还应包括来自地面本身的反射辐射量，其计算公式为： 

Hrt＝0.5ρH(1-cos(s)) 

式中：H为水平面上总辐射量，是水平面上的直接辐射量与散射辐射量之和，是气象站原始观测数据；ρ为地面反射率。本光伏电站项目场区地表为荒漠戈壁，地表为干沙地。据此，本投标方案项目场区的地面反射率取为18％。 

倾斜面上太阳辐射量的公式为： 

$\mathrm{Ht}=\mathrm{HbRb}+\mathrm{Hd}[\frac{H_b}{H_0}\mathrm{Rb}+0.5(1-\frac{H_b}{H_0})(1+\cos \left(s\right))]+0.5\mathrm{\ρH}(1-$

$\cos \left(s\right))$

对于确定的地点，在已知该地区各月水平面上太阳直接辐射量和散射辐射量之后，倾斜面上的直接辐射量、散射辐射量以及地面反射辐射量均为以倾斜面倾角为自变量的函数。其函数关系可表达为下式： 

Ht＝Hbt(s)+Hdt(s)+Hrt(s) 

因此，对于固定式阵列的光伏发电***，应选择光伏组件阵列最佳倾角，使倾斜面上的辐射总量Ht达到最大，从而达到年发电量最大的目标。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型的保护范围；本实用新型的保护范围由权利要求书中的权利要求限定，并且凡是依实用新型所作的等效变化与修改，都在本实用新型专利的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，包括立面围合装置和至少两跨设置在所述立面围合装置上方的棚顶，每跨所述棚顶包括南坡面和北坡面，且所述南坡面与所述北坡面具有大致相等的面积，在所述南坡面和所述北坡面上设置有太阳能电池阵列。

2.如权利要求1所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，所述南坡面相对于水平面的倾角在10度与45度之间。

3.如权利要求1所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，所述太阳能电池阵列由透明薄膜太阳能电池板组成。

4.如权利要求1至3中任一项所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，进一步包括铺设在所述太阳能电池阵列下侧的保温反光材料。

5.如权利要求4所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，所述保温反光材料以可卷起和可再铺开的方式设置。

6.如权利要求1至3中任一项所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，所述太阳能电池阵列采用密布式固定支架安装。

7.如权利要求1至3中任一项所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，每跨所述棚顶覆盖的区域为矩形，所述矩形区域的南北宽度为11米，东西长度为80米，所述立面围合装置的高度为5米。

8.如权利要求8所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，所述南坡面相对于水平面的倾角为18度。

9.如权利要求8所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，所述等腰顶连栋光伏大棚内部是敞开式的。

10.如权利要求9所述的等腰顶连栋光伏大棚，其特征在于，所述等腰顶连栋光伏大棚进一步包括多个钢筋混凝土立柱，所述钢筋混凝土立柱在所述立面围合装置的周长上每隔10米设置一个，每个所述钢筋混凝土 立柱的尺寸为长0.1米，宽0.1米，高2.5米或长0.1米，宽0.1米，高2.0米，并且每个所述钢筋混凝土立柱的配筋为4根受力钢筋，每个所述钢筋混凝土立柱具有一个独立式基础，所述独立式基础的尺寸为长0.7米，宽0.7米，深1.0米，基础之内的纵横两方向配筋都是受力钢筋，通过螺杆与法兰连接。 

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