CN204948922U - 一种光照可调的漫射玻璃光伏温室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，向阳面屋顶为光伏发电屋顶，温室内设有光强检测模块，光伏发电屋顶由框架、电池板角度调节部、多个平板状透光漫射体和太阳能电池板组成；所述透光漫射体构成光伏发电屋顶透光部分的主体，太阳能电池板以框架支撑于漫射体上方，与框架间铰接连接，铰接转轴沿东西方向设置，使太阳能电池板能在南北方向转动；电池板角度调节部包括控制模块、传动机构和动力源，连接至太阳能电池板，控制模块分别与电池板角度调节部和光强检测模块相连，控制调整电池板角度。本实用新型能在满足植物生长的同时获得尽可能多的光伏发电量，适用于不同光照条件下植物的生长，且光伏发电设备不会在室内形成明显的阴影。

Description

一种光照可调的漫射玻璃光伏温室

技术领域

本实用新型涉及农业设施，尤其是一种光照可调的漫射玻璃光伏温室。

背景技术

温室的发明和使用是现代设施农业得以建立和推广的重要基础。由于一般温室生产利用自然的太阳光能，能够充分将光温调节、节水灌溉、配方施肥、标准化生产等各项技术整合在一起，极大地提高了产品的产量、质量和附加值，特别适用于冬季和恶劣气候条件下的生产，充分利用自然光能，生产出优质的反季节蔬菜。传统温室大棚多由透明的温室薄膜或普通玻璃构成，光线能透过这种透明材料从而为温室内植物的生长提供光合作用所需的能源。但研究表明，大多数植物的饱和光合作用所需的光强仅为正午日光直射时光强的20%-30%，因此，在大多数情况下太阳光能量的利用率并不高，植物叶片在光合作用达到饱和后仍有多余光能量，由于这部分多余的光能量可能会在植物体内产生过多的热量并引起光抑制，影响植物的生长和发育，因此，在一般的温室中都用各种遮阳装置将这部分光能滤掉，从而白白浪费了宝贵的光能资源。为充分利用这部分光能，有学者提出在温室屋顶铺设光伏电池板以将这部分多余的太阳能用于发电，供给温室内的控制、照明、排水等设施使用，但这就必须处理好太阳能发电与植物生长之间的协调关系。

现有的光伏温室一般有两种形式，一种是直接在温室的屋顶全部铺设上不透光或半透光的太阳能电池板，这种结构将妨碍光线进入温室，导致温室内的光照不足，影响植物的产量和质量，在冬天光线较弱或连续阴雨的天气光照尤其不足；另一种是将太阳能电池板和透光材料间歇地布置在温室的屋顶，使得光线能够通过透光部分透射到温室内供植物生长所需的光能。但这种布局会在温室内产生明暗相间的阴影，当太阳在天空中移动时，这些阴影也会随之移动，使得温室内植物的光照强度发生周期性的变化，容易引起植物体内的应激性反映，从而影响植物的正常生长和发育。因此，如何改进光伏温室的结构，使光伏发电设备的引入不影响温室内植物的生长将是一个研究方向。

上述光伏温室结构的一个共同的缺点是，其所铺设的太阳能电池板都是固定不变的，它们不能根据外部的光照条件和温室内植物的生长情况进行调节，因此，当外界的光照条件发生变化时，不可避免地出现光照太强或太弱的情况，从而不仅影响了植物的发育和生长，而且也白白浪费了宝贵的光能。

公开号104798625A的专利中公开了一种日光照度可调且光照均匀的光伏发电温室，籍由卷膜机构对薄膜太阳能电池的放出及收起来调整温室内光照，这种设计虽然占用空间小，但却限制了光伏组件的发电能力，当薄膜太阳能电池被卷起时，被卷起的部分无法发电，且在该设计中，直接调整光伏组件的透光面积，虽然具有温室内光照度调整速度快的优点，但也在一定程度上降低了对空间内太阳散射光线的利用率。

发明内容

本实用新型提出一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，能够根据外部的光照条件和温室内植物的光需求，自动调节太阳能板上的光照度和温室内的光照度间的分配比例，对太阳能板的安装结构进行了优化，能在满足植物生长的同时获得尽可能多的光伏发电量，而且其所带的光伏发电设备不会在温室内形成明显的阴影。

本实用新型采用以下方案。

一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，包括温室本体，所述温室的向阳面屋顶为光伏发电屋顶，温室内设有光强检测模块，所述光伏发电屋顶由框架、电池板角度调节部、多个平板状透光漫射体和太阳能电池板组成；所述透光漫射体构成光伏发电屋顶透光部分的主体，所述太阳能电池板以框架支撑于漫射体上方，太阳能电池板与框架间铰接连接，铰接转轴沿东西方向设置，使太阳能电池板能在南北方向转动；所述电池板角度调节部包括控制模块、传动机构和动力源，所述动力源经传动机构连接至太阳能电池板，所述控制模块分别与电池板角度调节部和光强检测模块相连，按光强检测模块的检测数据调整电池板角度来改变对电池板下方透光漫射体的遮挡幅度，以调整温室内的光照强度。

所述平板状透光漫射体为漫射玻璃。

所述太阳能电池板上安装的太阳能电池，是不透光的太阳能电池或是能部分透光的薄膜太阳能电池。

所述温室还包括储电模块，所述储电模块与太阳能电池板相连以存储电力，还与外部设备相连为其供电。

所述温室的背阳面屋顶覆以透明玻璃。

所述控制模块对电池板角度的调整，是根据温室内光照条件及温室内植物的需光情况，通过传动机构来调整太阳能电池板与屋顶面间的夹角。

所述光伏温室向阳面屋顶的倾角针对温室所在地冬季的太阳光照角度进行优化。

所述光伏发电屋顶处的太阳能电池板的覆盖区域占比针对温室所在地区夏天的平均光照强度及温室内种植作物的需光情况进行设计和优化。

本实用新型中，温室的向阳面屋顶为光伏发电屋顶，光伏发电屋顶能根据外部的光照条件及温室内植物生长的情况自动调节及优化太阳能光伏电池板的倾角，以便当外部的光照强度太大时，能将太阳能光伏电池板的倾角调到与太阳光直射方向垂直的位置，从而尽可能地增大太阳能光伏电池板的受光面积，增大光伏发电的总量，同时还能加大遮阳的面积，使得温室内的植物不会由于光照太强而造成光抑制，也可降低植物叶面及温室内的温度，降低植物叶面水分的蒸腾，减少温室内的环境调整设备的耗电量；当外部的光照强度减弱时，通过改变太阳能光伏电池板与太阳入射方向的倾角，从而减少遮阳的面积，增加入射到温室内的光照强度，使得温室内的植物在这种情况下也能获得足够的光照强度，确保温室内的植物能正常的生长，也可适当提高温室内的温度，避免因光照强度减弱而导致温室内的温度太低，同时还能利用太阳能光伏电池板的部分受光面积，将剩余的光能转化为电能；当外部的光照强度进一步减弱时，可以将太阳能光伏电池板调到与入射太阳光平行的方向，从而使所有的入射光线都能射入到温室内，确保温室内的植物在弱光的情况下也能正常的生长，而且在此情况下，由于太阳能板不被遮挡，所以太阳能电池板同时还能利用空间中的其它杂散光进行发电，达到充分利用光能的目的。

本实用新型中，所述光伏发电屋顶由框架、电池板角度调节部、多个平板状透光漫射体和太阳能电池板组成；所述透光漫射体构成光伏发电屋顶透光部分的主体，平板状透光漫射体为漫射玻璃，阳光在穿透漫射玻璃后，以漫射光的形式进入温室，其照射范围将大于漫射玻璃的透光区面积，照射于温室内，因此虽然太阳能板对阳光的遮挡会使漫射玻璃上的光照分布不均，但由于漫射玻璃的漫射特性，阳光在光伏组件底部漫射玻璃处产生的漫射光能对温室内光照强度小的区域进行光照补偿，使漫射玻璃的受光面上的光照分布不均情况不会在温室内形成阴影。

本实用新型中，所述太阳能电池板以框架支撑于漫射体上方，太阳能电池板与框架间铰接连接，铰接转轴沿东西方向设置，使太阳能电池板能在南北方向转动；该结构使得本产品能随着冬天和夏天光照角度和强度的不同进行调节，以确保温室内具有足够的光照强度。由于太阳光在一天之内是从东向西移动的，而本产品的太阳能电池板调角度的调整是在南北向进行的，因此在一天之内，不论太阳处于天空东西向的哪一点，只要太阳能板在南北向上的旋转角度固定，则太阳能电池板对太阳光的遮挡调节作用均是一致的。

本实用新型中，控制模块对电池板角度的调整，是根据温室内光照条件及温室内植物的需光情况，通过传动机构来调整太阳能电池板在南北向上的与光伏发电屋顶面间的夹角。这样的调整方式，既可调节进入温室内的光照强度，又可使使太阳能板充分利用光照（直射光、散射光），有效地提升了光伏发电效率。

本实用新型中，太阳能电池板以框架支撑于温室屋顶的漫射玻璃上方，通过调整太阳能电池板在南北向上与屋顶面间的夹角来调节阳光入射到漫射玻璃上的光照度，这样的调整方式对于直射的太阳光线的遮挡较为显著，但对入射角度随机的散射的太阳光线的遮挡则较弱，这就使得太阳的散射光线也能透过漫射玻璃进入温室，提升了温室的总体光利用效率，即使在温室处于高效发电状态，太阳能板与屋顶面间的夹角较小，阻挡大量直射太阳光线的情况下，温室仍能以空间内的太阳散射光线来维持室内的光照度。

本实用新型中，所述温室的背阳面屋顶覆以透明玻璃，该设计增加了透射到温室内的光强，由于背阳面的日光偏弱，而且主要是漫射光，该设计有助于提升温室内的基础光照。

本实用新型中，光伏温室屋顶向阳面的倾角针对温室所在地冬季的太阳光照角度进行优化，使得冬季将太阳能版完全放下来时，太阳能板能以较好的角度接收太阳光，以便需要的时候也能充分利用冬季的光能量进行发电，以提高光能的利用率。

本实用新型中，向阳面的光伏发电屋顶处的太阳能电池板的覆盖区域占比针对温室所在地区夏天的平均光照强度及温室内种植作物的需光情况进行设计和优化，可以使温室内的植物在夏季时得到充分光照的同时，还能获得最大的光伏发电量，以减少人工温室补光所可能耗费的附加能源和费用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明；

附图1是本实用新型所述产品的示意图；

附图2是本实用新型所述产品另一方向上的示意图；

附图3是本实用新型中太阳能电池板翻转至工作角度时的局部示意图；

图中：1-温室，2-框架，3-透光漫射体，4-太阳能电池板，5-透明玻璃。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，包括温室本体1，所述温室1的向阳面屋顶为光伏发电屋顶，温室内设有光强检测模块，所述光伏发电屋顶由框架2、电池板角度调节部、多个平板状透光漫射体3和太阳能电池板4组成；所述透光漫射体3构成光伏发电屋顶透光部分的主体，所述太阳能电池板4以框架2支撑于漫射体3上方，太阳能电池板4与框架2间铰接连接，铰接转轴沿东西方向设置，使太阳能电池板4能在南北方向转动；所述电池板角度调节部包括控制模块、传动机构和动力源，所述动力源经传动机构连接至太阳能电池板4，所述控制模块分别与电池板角度调节部和光强检测模块相连，按光强检测模块的检测数据调整电池板角度来改变对电池板4下方透光漫射体3的遮挡幅度，以调整温室内的光照强度。

所述平板状透光漫射体3为漫射玻璃。

所述太阳能电池板4上安装的太阳能电池，是不透光的太阳能电池或是能部分透光的薄膜太阳能电池。

所述温室还包括储电模块，所述储电模块与太阳能电池板相连以存储电力，还与外部设备相连为其供电。

所述温室1的背阳面屋顶覆以透明玻璃5。

所述控制模块对电池板4角度的调整，是根据温室内光照条件及温室内植物的需光情况，通过传动机构来调整太阳能电池板4与屋顶面间的夹角。

所述光伏温室向阳面屋顶的倾角针对温室所在地冬季的太阳光照角度进行优化。

所述光伏发电屋顶处的太阳能电池板4的覆盖区域占比针对温室所在地区夏天的平均光照强度及温室内种植作物的需光情况进行设计和优化。

实施例：

如图1、图2、图3所示，当本温室开始工作时，向阳面处的太阳能电池板与光伏发电屋顶面间成一夹角，使屋顶为半透光状态，电池板角度调节部内的控制模块按一定时间间隔获取光强检测模块检测到的温室室内光强数据，与温室正常工作所需光强照度值进行对比，以判断当前温室内光照强度是否在规定范围。

如果检测到的光强数据超过温室正常工作所需光强照度的1.2倍，则控制模块认为此时光强超标，需要减弱温室内的光照强度至正常工作所需光照强度的1.0倍，电池板角度调节部内的控制模块发出指令，使动力源通过传动机构转动铰接在框架2上的太阳能电池板4，调整太阳能电池板4在南北向上的与光伏发电屋顶面间的夹角，加大太阳能电池板4对直射太阳光线的遮挡作用，使太阳能电池板4下方的透光漫射体3（漫射玻璃）上的直射太阳光线减少，来降低温室内的光照强度。

如果检测到的光强数据低于温室正常工作所需光强照度的0.8倍，则控制模块认为此时光强不足，需要增强温室内的光照强度至正常工作所需光照强度的1.0倍，电池板角度调节部内的控制模块发出指令，使动力源通过传动机构转动铰接在框架2上的太阳能电池板4，调整太阳能电池板4在南北向上的与光伏发电屋顶面间的夹角，减少太阳能电池板4对直射太阳光线的遮挡作用，使太阳能电池板4下方的透光漫射体3（漫射玻璃）上的直射太阳光线增强，来提升温室内的光照强度。

在太阳能电池板转动调整的过程中，当电池板角度调节部内的控制模块获取的光照强度检测值为正常工作所需光照强度的1.0倍时，控制模块向动力源发出停止指令。控制模块每隔10分钟重新获取光强检测模块检测的温室室内光强数据，与温室正常工作所需光强照度值进行对比，如检测值在温室正常工作所需光强照度的0.8倍~1.2倍范围内，则控制模块不进行动作，使温室内的光照强度保持稳态，否则再发出调整指令，直到温室重新回到正常工作所需的光照强度。

以上事例说明，本实用新型所设计的漫射玻璃光伏温室，确可以达到调节温室内的光照强度，使本实用新型所设计的温室能适应不同的光照条件，同时兼顾植物生长和光伏发电的功能，促进植物的生长和节能，符专利的成立要件，依法提出专利申请。

但以上事例仅为本实用新型的较佳实施例，当不能以此限定本实用新型实施的范围。凡依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的任何均等变化与修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，包括温室本体，其特征在于：所述温室的向阳面屋顶为光伏发电屋顶，温室内设有光强检测模块，所述光伏发电屋顶由框架、电池板角度调节部、多个平板状透光漫射体和太阳能电池板组成；所述透光漫射体构成光伏发电屋顶透光部分的主体，所述太阳能电池板以框架支撑于漫射体上方，太阳能电池板与框架间铰接连接，铰接转轴沿东西方向设置，使太阳能电池板能在南北方向转动；所述电池板角度调节部包括控制模块、传动机构和动力源，所述动力源经传动机构连接至太阳能电池板，所述控制模块分别与电池板角度调节部和光强检测模块相连，按光强检测模块的检测数据调整电池板角度来改变对电池板下方透光漫射体的遮挡幅度，以调整温室内的光照强度。

2.根据权利要求1所述的一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，其特征在于：所述平板状透光漫射体为漫射玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，其特征在于：所述太阳能电池板上安装的太阳能电池，是不透光的太阳能电池或是能部分透光的薄膜太阳能电池。

4.根据权利要求1所述的一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，其特征在于：所述温室还包括储电模块，所述储电模块与太阳能电池板相连以存储电力，还与外部设备相连为其供电。

5.根据权利要求1所述的一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，其特征在于：所述温室的背阳面屋顶覆以透明玻璃。

6.根据权利要求1所述的一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，其特征在于：所述控制模块对电池板角度的调整，是根据温室内光照条件及温室内植物的需光情况，通过传动机构来调整太阳能电池板与屋顶面间的夹角。

7.根据权利要求1所述的一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，其特征在于：光伏温室向阳面屋顶的倾角针对温室所在地冬季的太阳光照角度进行优化。

8.根据权利要求1所述的一种光照可调的漫射玻璃光伏温室，其特征在于：所述光伏发电屋顶处的太阳能电池板的覆盖区域占比针对温室所在地区夏天的平均光照强度及温室内种植作物的需光情况进行设计和优化。