CN203968803U - 一种光伏农业大棚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种光伏农业大棚，其包括棚体和棚顶，所述棚顶包括框架以及设置在框架内的光伏电池组件和透光件，棚体的南立面与棚顶可转动地连接，棚体的北立面与棚顶通过可伸缩单元连接。该光伏农业大棚能有效提高光伏组件发电效率，最终能提高大棚的发电量。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏发电与农业种植结合的技术领域，具体涉及一种可实现棚顶发电、棚内种植农作物的光伏农业大棚。
背景技术
现有的光伏农业大棚均是在棚顶铺设部分光伏电池组件，根据棚顶的结构形式划分，目前的光伏农业大棚一般可分为平面顶、非对称斜面顶和对称等腰三角形斜面顶等几种。通常是通过在棚顶南面(南坡)铺设光伏电池组件来代替部分透光玻璃，从而可以实现棚顶发电、棚内种植农作物的功能，但是为了保证棚内农作物对透光率的需求，目前棚顶上可布置的光伏电池组件的数量有限，因此大棚上采用的光伏***(由大棚棚顶的光伏电池组件构成)的发电较低，大棚经济效益较低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种能够有效提高光伏组件发电效率的光伏农业大棚。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该光伏农业大棚包括棚体和棚顶，所述棚顶包括框架以及设置在框架内的光伏电池组件和透光件，其中，棚体的南立面与棚顶可转动地连接，棚体的北立面与棚顶通过可伸缩单元连接。
优选的是，所述可伸缩单元包括伸缩杆；或者，
所述可伸缩单元包括伸缩杆和能够带动伸缩杆作直线运动的运动机构，所述伸缩杆的两端分别与棚体的北立面以及棚顶连接；或者，
所述可伸缩单元包括液压油缸、液压马达和液压泵，所述液压油缸设置在棚体的北立面上，液压油缸的活塞杆与棚顶相连，液压泵在液压马达的驱动下控制液压油在液压油缸中的运动，以使液压油缸的活塞杆伸长或缩短。
优选的是，所述伸缩杆或液压油缸的活塞杆上设有标尺，所述标尺的各个刻度与棚顶的倾角之间具有对应关系。
更优选的是，所述光伏电池组件和透光件的尺寸相同，且两者互相间隔设置。
优选的是，所述棚体包括由多根立柱构成的支架、以及设置在立柱间的围合物，围合物用于将棚体内部与外部隔绝。
优选的是，棚体的南立面的围合物采用透光玻璃，棚体的其他面的围合物采用覆盖膜。
进一步优选的是，棚体还包括有卷帘机，所述卷帘机用于将覆盖膜卷起。
优选所述立柱采用热浸锌钢制成。
优选的是，所述棚体为长方体形，其东西向的长度为15～20米，南北向的宽度为6～8米，高度为3.5～5米。
优选的是，所述棚顶与水平面之间的倾角范围为20°～40°。
通过采用该光伏农业大棚，就可以对棚顶倾角进行季节性调节，其中，每年调节次数、调节时间及调节倾角角度可该光伏农业大棚所在地的气象条件来确定。当然，棚顶倾角也可以随时进行调节，具体何时调节倾角主要取决于大棚内种植的农作物对光照的需求，以及调节倾角后棚顶的光伏电池组件增加发电的收益与调节所需人工成本的大小。
本实用新型的有效效果如下：
采用本实用新型光伏农业大棚可以季节性地调节棚顶倾角。以确保太阳光线尽可能垂直地照射在棚顶的光伏电池组件表面，从而能够提高光伏电池组件表面接收到的辐照量，这样，可以显著提高光伏电池组件的发电效率，最终能提高大棚的发电量。与此同时，棚内农作物的采光量也得到增加，更有利于棚内农作物的生长，从而可达到利用有限的资源、空间，使单位土地经济效益最高的目的。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中光伏农业大棚的结构示意图；
图2为图1中棚顶的结构示意图。
图中：1-立柱；2-光伏电池组件；3-透光件；4-框架；5-转轴；6-液压马达；7-液压泵；8-液压油缸。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
一种光伏农业大棚，包括棚体和棚顶，所述棚顶包括框架以及设置在框架内的光伏电池组件和透光件，棚体的南立面与棚顶可转动地连接，棚体的北立面与棚顶通过可伸缩单元连接，以使得能够调整棚顶与水平面之间的倾角。
所述可伸缩单元包括伸缩杆；或者，
优选的是，所述可伸缩单元包括伸缩杆和能够带动伸缩杆作直线运动的运动机构，所述伸缩杆的两端分别与棚体的北立面以及棚顶连接；或者，
优选的是，所述可伸缩单元包括液压油缸、液压马达和液压泵，所述液压油缸设置在棚体的北立面上，液压油缸的活塞杆与棚顶相连，液压泵在液压马达的驱动下控制液压油在液压油缸中的运动，以使液压油缸的活塞杆伸长或缩短。
优选的是，所述棚顶与水平面之间的倾角范围为20°～40°。
实施例1：
如图1所示，本实施例中，该光伏农业大棚的外部形状为长方体形，其建造方位以东西延长、坐北朝南为宜。
由于本实施例中的光伏农业大棚能偶对棚顶倾角进行调节，考虑到倾角调节的便捷性，可以根据棚内可种植农作物的数量及棚顶可布置光伏电池组件的数量，来合理选择大棚的尺寸。优选的，大棚的尺寸范围具体如下：东西向的长度为15～20米，南北向的宽度为6～8米，高度为3.5～5米。
具体地，该光伏农业大棚包括棚体和棚顶。所述棚顶包括框架以及设置在框架内的光伏电池组件和透光件，棚体的南立面与棚顶可转动地连接，棚体的北立面与棚顶通过可伸缩单元连接，以使得能够调整棚顶与水平面之间的倾角。
本实施例中，具体地说，棚体包括基础、由多根立柱1构成的支架、以及设置在各立柱间的围合物，所述围合物用于将棚体内部与外部隔绝开来。
其中，所述基础的形状为框形，基础的尺寸具体是根据大棚的外形尺寸来设置，即基础的尺寸与棚体的尺寸对应。多根立柱1设置在基础上。具体来说，基础的四个边角上各设置有1根立柱，剩下的其他立柱分别设于大棚南面和北面的基础上，而大棚的东面和西面的基础上除了边角的其他位置则未设置立柱。
优选的是，所述支架的结构采用轻型钢结构。具体来说，立柱1采用热浸锌钢制成，从而使支架形成了热浸锌钢制骨架，其结构受力更合理、承载力高，安装形式简单、可缩短施工工期，降低施工成本。
本实施例中，棚体的南立面的围合物采用透光玻璃，棚体的东立面、西立面和北立面的围合物采用透明的覆盖膜。换言之，大棚的南立面设置有透光玻璃，而大棚的东立面、西立面和北立面则分别设置有覆盖膜。
优选的是，棚体还包括有卷帘机(图1中未示出)，所述卷帘机用于将覆盖膜卷起。这样，在调节棚顶的倾角时可以由人工控制卷帘机将设置在大棚的东立面、西立面和北立面的覆盖膜卷起，待完成棚顶倾角调节后，再将覆盖膜放下以使覆盖膜能够围合并密封为一体。其中，对棚顶倾角的调节时间应尽可能地选择在气温暖和、无风的晴天进行。
棚顶包括框架4以及卡设在框架内的光伏电池组件2和透光件3。具体地，透光件3采用透光玻璃。
太阳光通过透光件3照射到大棚内部，因此，光伏电池组件和透光件之间的面积比会直接影响光伏***发电量和棚内农作物的采光。
如图2所示，本实施例中，光伏电池组件2和透光件3即透光玻璃平铺于棚顶表面，并与框架通过柔性连接件连接。光伏电池组件和透光件的布置方式采用方格状布置，即光伏电池组件2和透光玻璃均为方形，通过合理选择两者的面积，可以保证大棚内每个位置都能够充分吸收太阳光。
鉴于光伏电池组件2和透光件3的面积比直接影响该光伏农业大棚的发电量和棚内农作物的采光。当两者的面积比较大时，即光伏电池组件的数量多，则光伏***的发电量大，但棚内农作物的采光量减少，从而可能会影响农作物的生长；当两者的面积比较小时，即光伏电池组件的数量少，则光伏***的发电量少，但棚内农作物的采光量增加，从而有利于农作物的生长。因此，光伏农业大棚棚顶的光伏电池组件和透光件的面积比应具体根据当地光照条件、棚内种植农作物对透光率的需求等进行合理取值。
优选的是，当棚内的农作物为喜光植物时，光伏电池组件和透光玻璃的优选面积比范围为1/4～1/2；而当棚内农作物为喜阴植物时，光伏电池组件和透光玻璃的优选面积比范围为2/3～3/2。
本实施例中，优选的是，光伏电池组件和透光玻璃的尺寸相同，且两者间隔设置。即对于每行而言，光伏电池组件和透光玻璃间隔设置；对于每列而言，光伏电池组件和透光玻璃也是间隔设置。每两相邻的光伏电池组件2和透光玻璃之间的间隙采用密封条和建筑专用结构胶密封。
本实施例中，单块光伏电池组件的外形尺寸为1650mm×990mm，其额定功率为250Wp。单块光伏电池组件的转换效率为14％左右。
优选地，本实施例中，棚体的南立面与棚顶通过转轴5可转动地连接，转轴5通过滚珠轴承固定在立柱1上，转轴5与棚顶的框架之间通过铰连接件连接。
本实施例中，可伸缩单元的伸缩运动是由液压***来完成的。
具体来说，本实施例中，可伸缩单元包括液压油缸8、液压马达6和液压泵7，液压油缸8设置在棚体的北立面的立柱上，液压油缸的活塞杆与棚顶通过抱箍连接。当调节棚顶的倾角时，由液压马达6提供动力驱动液压泵7，液压泵7在液压马达6的驱动下控制液压油在液压油缸8内的压力、流量和方向，以使液压油缸的活塞杆在液压油的作用下伸长或缩短，即可使棚顶绕着转轴5转动，从而实现棚顶倾角的调节。换言之，主要是由液压马达提供动力，将液压油的压力能转换为液压油缸的机械能，实现液压油缸的直线运动，最终完成该农业大棚棚顶倾角的调节。
当然，棚顶倾角的调节也可以通过人工手动来完成。
优选的是，本实施例中，所述液压油缸的活塞杆上可设有标尺，所述标尺中的各个刻度与棚顶的倾角之间具有对应关系。通过标尺来记录液压油缸的活塞杆伸长或缩短的长度，即通过读取标尺的各个刻度，就可知晓棚顶倾角调整的角度。
前面所说的对大棚进行季节性调节并不一定是春季、夏季、秋季、冬季中的每个季节都要进行调节。具体可根据当地的光照条件来进行调节。比如可以只在太阳辐照量大的某些季节进行调整，而其他季节则不一定调整。
优选的是，所述棚顶与水平面之间的倾角范围为20°～40°。
对于南方地区来说，全年最佳的倾角范围为20°～30°，因此，棚顶与水平面的倾角调节范围宜为20°～30°；对于北方地区来说，全年最佳倾角范围为30°～40°，因此，棚顶与水平面的倾角调节范围宜为30°～40°。
本实用新型光伏农业大棚通过对棚顶倾角的调节，可保证太阳光线尽可能垂直地照射在光伏电池组件的表面，从而可提高光伏电池组件表面接收到的辐照量，进而提高大棚的发电量。在南方地区，通过调节棚顶与水平面之间的倾角，相较于现有的固定倾角的光伏农业大棚来说，发电量可提高3％～4％；对于北方地区，通过调节棚顶与水平面之间的倾角，相较于现有的固定倾角的光伏农业大棚来说，发电量可提高4％～5％。
另外，由于同时也提高了棚内农作物的采光量，因此就可相应增加光伏电池组件的数量，而减少透光件的数量，从而可以进一步增加大棚的发电量。并且，通过对光伏电池组件和透光件进行合理布置后，还能在保证农作物采光量足够的基础上，更进一步地增加光伏农业大棚的发电量。
上面所述光照条件主要指太阳辐照量，不同地区太阳辐照量差别较大，主要影响光伏电池组件的发电量，对农作物采光影响不大。
具体来说，本实施例的光伏农业大棚具有以下优点：
1、该大棚棚顶的倾角可实现季节性调节，通过调节棚顶倾角，可保证太阳光线尽可能垂直地照射在光伏电池组件的表面，可提高电池组件表面接收到的太阳辐照量，提高大棚的发电量；同时，棚内农作物的采光量也增加，更有利于棚内农作物的生长。
2、在大棚棚顶铺设光伏电池组件，就好比在光伏农业大棚表面增加了一个分光计，可有效地隔断红外线，阻止过多的热量进入大棚，能抑制夏季和中午大棚内的温度过度上升；在冬季和夜晚的时候，则能阻止大棚内的红外波段的光向外辐射，避免大棚内部热能的流失，并降低晚上温度下降的速度，可有效起到冬季和夜晚保温的作用。
3、该光伏农业大棚能提供大棚内各种配置设施所需电力，多余的电还能并网以供其它需要；另外可与LED***相搭配，白天发电的同时，保证植物的生长；夜晚LED***可利用白天发的电，给植物提供光照，延长日照时间，缩短农作物生长周期。
4、该光伏农业大棚棚内还可以设置调节棚内环境的配套设施，如湿帘风机降温***，喷雾***、LED植物生长灯、采暖***、灌溉***等，可以改善棚内环境，使农作物更好、更快地生长、提高经济效益。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于：可伸缩单元的结构不同。
本实施例中，所述可伸缩单元包括伸缩杆和能够带动伸缩杆作直线运动的运动机构，所述伸缩杆的两端分别与棚体的北立面以及棚顶连接。
其中，运动机构可采用丝杆螺母机构。
本实施例中光伏农业大棚的其他结构都与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3：
本实施例与实施例1的区别在于：可伸缩单元的结构不同。
本实施例中，所述可伸缩单元包括伸缩杆。通过人工手动拉动伸缩杆伸展或收缩，从而带动棚顶绕转轴转动。
本实施例中光伏农业大棚的其他结构都与实施例1相同，这里不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种光伏农业大棚，包括棚体和棚顶，所述棚顶包括框架以及设置在框架内的光伏电池组件和透光件，其特征在于，棚体的南立面与棚顶可转动地连接，棚体的北立面与棚顶通过可伸缩单元连接。
2.根据权利要求1所述的光伏农业大棚，其特征在于，所述可伸缩单元包括伸缩杆；或者，
所述可伸缩单元包括伸缩杆和能够带动伸缩杆作直线运动的运动机构，所述伸缩杆的两端分别与棚体的北立面以及棚顶连接；或者，
所述可伸缩单元包括液压油缸、液压马达和液压泵，所述液压油缸设置在棚体的北立面上，液压油缸的活塞杆与棚顶相连，液压泵在液压马达的驱动下控制液压油在液压油缸中的运动，以使液压油缸的活塞杆伸长或缩短。
3.根据权利要求2所述的光伏农业大棚，其特征在于，所述伸缩杆或液压油缸的活塞杆上设有标尺，所述标尺的各个刻度与棚顶的倾角之间具有对应关系。
4.根据权利要求1所述的光伏农业大棚，其特征在于，所述光伏电池组件和透光件的尺寸相同，且两者互相间隔设置。
5.根据权利要求1所述的光伏农业大棚，其特征在于，所述棚体包括由多根立柱构成的支架、以及设置在立柱间的围合物，围合物用于将棚体内部与外部隔绝。
6.根据权利要求5所述的光伏农业大棚，其特征在于，棚体的南立面的围合物采用透光玻璃，棚体的其他面的围合物采用覆盖膜。
7.根据权利要求6所述的光伏农业大棚，其特征在于，棚体还包括有卷帘机，所述卷帘机用于将覆盖膜卷起。
8.根据权利要求5所述的光伏农业大棚，其特征在于，所述立柱采用热浸锌钢制成。
9.根据权利要求1～8之一所述的光伏农业大棚，其特征在于，所述棚体为长方体形，其东西向的长度为15～20米，南北向的宽度为6～8米，高度为3.5～5米。
10.根据权利要求1～8之一所述的光伏农业大棚，其特征在于，所述棚顶与水平面之间的倾角范围为20°～40°。
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