曲面光伏顶棚的制作方法

1.本发明涉及道路交通技术领域，具体涉及一种曲面光伏顶棚。


背景技术：

2.现有公路多建设在露天场合，多存在以下问题：
3.1、容易受到气象条件影响，导致车辆行驶不畅或停止车辆行驶；
4.2、位于人口密集区域的公路路段，会产生噪声污染、灯光污染和空气污染等；
5.3、公路照明、信号灯等相关用电设施，耗电量大，不符合当前节能低碳发展趋势。
6.现有技术，例如中国专利2008101672528公开一种铁路公路风口区的防风沙抗风雪移动式隧道，其功能简单，仅能用于屏蔽气象条件对于道路上行驶车辆的影响。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种曲面光伏顶棚，其跨设在道路上能避免极端天气对于道路上行驶车辆的影响，外部环境的新鲜空气经由外层进气结构进入气道能实现太阳能电池板组的降温，其气道使人工隧道具有更好的隔音和隔光效果，同时，内层排气结构和进气结构配合使隧道内的污染气体排出，使曲面光伏顶棚具有更好的排污效果。
8.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
9.一种曲面光伏顶棚，用于跨设在道路上；所述曲面光伏顶棚包括隧道主体和光伏发电系统；所述隧道主体包括由内而外设置的隧道内层和隧道外层，隧道内层和隧道外层之间设有气道，隧道内层内侧设置用于供车辆通行的隧道腔；所述隧道外层包括至少一个连通气道和外部环境的外层排气结构，隧道内层包括至少一个连通隧道腔和外部环境的内层排气结构；所述隧道主体上设有至少一个进气结构，进气结构包括连通外部环境和气道的外层进气结构和连通外部环境和隧道腔的内层进气结构；所述光伏发电系统包括太阳能电池板组，太阳能电池板组包括多块铺设在隧道外层的外表面上的太阳能电池板。
10.优选的，所述隧道主体的径向两端中，至少一端设有至少一个所述进气结构，所述外层进气结构和内层进气结构相对设置且连通，所述外层排气结构和内层排气结构均位于进气结构上方。
11.优选的，所述内层排气结构与外层排气结构相对设置且连通。
12.优选的，所述隧道主体为拱形棚状结构，外层排气结构设置在隧道外层的最高点处，内层排气结构设置在隧道内层的最高点处。
13.优选的，所述曲面光伏顶棚还包括位于气道的入口和出口之间以控制气道的通畅和阻断的气道开闭结构。
14.优选的，所述进气结构保持常开状态；所述内层排气结构包括内层排气口以及设置在内层排气口内的内层排气扇，内层排气扇能正转和反转。
15.优选的，所述隧道主体还包括隧道中层，隧道内层、隧道中层和隧道外层由内而外
依次套设；所述气道包括设置在隧道外层和隧道中层之间的第一气道以及设置在隧道内层和隧道中层之间的第二气道；所述隧道中层包括至少一个连通第二气道和第一气道的中层排气口；所述中层排气口与外层排气结构相对设置且连通；所述内层进气结构连通隧道腔和第一气道，外层进气结构连通外部环境与第一气道，内层排气结构连通隧道腔和第二气道。
16.优选的，所述隧道主体为拱形棚状结构，外层排气结构设置在隧道外层的最高点处，中层排气口设置在隧道中层的最高点处。
17.优选的，所述隧道主体还包括设置在中层排气口中的热交换结构。
18.优选的，所述隧道主体的径向一端设置进气结构，隧道主体的径向另一端上设置内层排气结构。
19.优选的，所述外层进气结构能关闭和打开；所述人工隧道还包括用于检测太阳能电池板的温度的电池板温度监测机构，电池板温度监测机构与外层进气结构控制相连。
20.优选的，所述内层排气结构包括内层排气口以及设置在内层排气口内的内层排气扇。
21.优选的，所述外层进气结构包括外层进气口以及设置在外层进气口内的外层进气扇。
22.优选的，所述内层进气结构和外层进气结构均沿隧道主体的长度方向延伸。
23.优选的，所述隧道主体为单段式结构或者多段拼接结构，其长度方向上的两端封闭。
24.优选的，所述隧道主体还包括多个分散设置且为封闭式结构的采光窗口。
25.优选的，所述太阳能电池板组包括半遮光型太阳能电池板和全遮光型太阳能电池板；所述隧道主体为拱形棚状结构，其隧道外层的最高点处设有由全遮光型太阳能电池板铺设成的主遮光带，主遮光带沿隧道主体的长度方向延伸；所述采光窗口和主遮光带之间设有多个半遮光型太阳能电池板铺设成的半遮光带，各半遮光带沿隧道主体的长度方向依次并排间隔设置，半遮光带与采光窗口错位设置；相邻所述采光窗口之间铺设有全遮光型太阳能电池板。
26.优选的，所述人工隧道还包括至少一个空气处理装置，每个外层排气结构均与空气处理装置连通。
27.本发明的曲面光伏顶棚，跨设在道路上，一则可以隔离车辆行驶产生的噪音，二来可以避免极端天气(例如雨、雪或大风等)对于行驶车辆的影响；其太阳能电池板铺设在隧道外层1o的外表面上，一则可以产生清洁电能，二来能够起到遮光作用，避免驾驶员在行车过程中因太阳光直射而引起眩光现象；所述曲面光伏顶棚外部的新鲜空气fa可经由外层进气结构4进入气道t，经由内层进气结构2进入隧道腔1c内以促进隧道腔内的空气流动和保证空气质量，进入气道t内的空气流动并最终由外层排气结构5排出，可以带走太阳能电池板产生的热量，使太阳能电池板在适宜温度下以高效率状态发电；其隧道腔1c内的气体pg温度较高，气体pg会在热压作用下经由内层排气结构3排出，一则将隧道腔1c内的含有污染物的气体排出，二来进一步促进隧道腔1c的空气流动，有利于保证隧道腔1c内的空气质量,且其气道t使曲面光伏顶棚具有更好的隔音和隔光效果。
28.此外，所述采光窗口6设置在隧道主体的径向两端，既保证了人工隧道内的采光，
还能避免太阳光直射车辆驾驶员眼睛的问题；通过使用半遮光型太阳能电池板8，进一步提升隧道主体内的采光效果，而且增大了太阳能电池板的铺设面积。
附图说明
29.图1是本发明曲面光伏顶棚的第一实施例的立体结构示意图；
30.图2是本发明曲面光伏顶棚的第一实施例的横截面投影结构示意图；
31.图3是本发明曲面光伏顶棚的第二实施例的横截面投影结构示意图；
32.图4是本发明曲面光伏顶棚的第三实施例的立体结构示意图；
33.图5是本发明曲面光伏顶棚的第三实施例的横截面投影结构示意图；
34.图6是本发明曲面光伏顶棚的第一实施例透视图。
具体实施方式
35.以下结合附图1-6给出的实施例，进一步说明本发明曲面光伏顶棚的具体实施方式。本发明的曲面光伏顶棚不限于以下实施例的描述。
36.如图1-6所示，本发明公开一种曲面光伏顶棚，用于跨设在道路上，其包括隧道主体和光伏发电系统；所述隧道主体包括由内而外套设在一起的隧道内层1i和隧道外层1o，隧道内层1i和隧道外层1o之间设有气道t，隧道内层1i内侧设置用于供车辆通行的隧道腔1c，隧道腔1c沿隧道主体的长度方向延伸；所述隧道外层1o包括至少一个连通人工隧道所在外部环境和气道t的外层排气结构5，隧道内层包括至少一个连通隧道腔1c和外部环境的内层排气结构3；所述隧道主体上设有至少一个进气结构，进气结构包括连通外部环境和气道t的外层进气结构4以及连通隧道腔1c和外部环境的内层进气结构2；所述光伏发电系统包括太阳能电池板组，太阳能电池板组包括多块铺设在隧道外层1o的外表面上的太阳能电池板。进一步的，所述隧道主体为棚状结构。
37.本发明曲面光伏顶棚，跨设在道路上，一则可以隔离车辆行驶产生的噪音，二来可以避免极端天气(例如雨、雪或大风等)对于行驶车辆的影响；其太阳能电池板铺设在隧道外层1o的外表面上，一则可以产生清洁电能，二来能够起到遮光作用，避免驾驶员在行车过程中因太阳光直射而引起眩光现象；所述曲面光伏顶棚外部的新鲜空气fa可经由外层进气结构4进入气道t，经由内层进气结构2进入隧道腔1c内以促进隧道腔内的空气流动和保证空气质量，进入气道t内的空气流动并最终由外层排气结构5排出，可以带走太阳能电池板产生的热量，使太阳能电池板在适宜温度下以高效率状态发电；其隧道腔1c内的气体pg温度较高，气体pg会在热压作用下经由内层排气结构3排出，一则将隧道腔1c内的含有污染物的气体排出，二来进一步促进隧道腔1c的空气流动，有利于保证隧道腔1c内的空气质量。
38.如图1-2、6所示，为本发明曲面光伏顶棚的第一实施例。
39.如图1-2所示，第一实施例曲面光伏顶棚，用于跨设在道路上，其包括隧道主体和光伏发电系统；所述隧道主体为拱形棚状结构，其包括由内而外依次套设在一起的隧道内层1i和隧道外层1o，隧道内层1i和隧道外层1o之间设有气道t，隧道内层1i内侧设置供车辆通行的隧道腔1c；所述隧道外层1o包括至少一个设置在隧道外层1o的最高点处且连通隧道主体所在外部环境和气道t的外层排气结构5，隧道内层1i包括至少一个设置在隧道内层1i的最高点处且连通外部环境和隧道腔1c的内层排气结构3，优选的，所述内层排气结构3均
与外层排气结构5相对设置且连通，内层排气结构3也连通隧道腔1c和气道t；所述隧道主体的径向两端均设有进气结构，进气结构包括设置在隧道外层1o上且连通外部环境和气道t的外层进气结构4和设置在隧道内层1i上且连通外部环境和隧道腔1c的内层进气结构2，优选的外层进气结构4和内层进气结构2相对设置且连通,内层进气结构2也连通隧道腔1c和气道t，优选所述外层排气结构5和内层排气结构3均位于进气结构上方；所述光伏发电系统包括太阳能电池板组，太阳能电池板组包括多块铺设在隧道外层1o的外表面上的太阳能电池板。
40.如图2所示，所述隧道主体所在外部环境的新鲜空气fa可以从隧道主体的径向两端经由进气结构进入隧道腔1c内，隧道腔1c内含有污染物的气体pg则在热压作用下，从位于隧道内层1i的最高点处的内层排气结构3处排出，从而使隧道腔1c内的空气全方位无死角的流动，保证空气质量。
41.作为其它实施例，所述外层排气结构5和内层排气结构3也可以不设置在隧道外层1o和隧道内层1i的最高点处；而是，两个所述外层排气结构5为一组，对称设置在隧道外层1o的最高点的两侧；两个所述内层排气结构3为一组，对称设置在隧道内层1i的最高点的两侧。当然，所述外层排气结构5和内层排气结构3设置的位置，可以根据实际需要进行调整，在此不再一一列举说明。
42.本发明曲面光伏顶棚还包括与光伏发电系统电连的用电设施，其使用太阳能电池板组产生的电能。进一步的，所述用电设施包括设置在隧道主体内的照明装置，和/或红绿灯信号装置，和/或警报装置，和/或广播装置。所述太阳能电池板组有利于实现人工隧道的碳中和，不产生额外的能耗。
43.所述光伏发电系统还与公共电网相连，以将富余的电能并入公共电网。
44.当然，所述光伏发电系统还包括设备柜，设备柜包括pcs和逆变器等设备，以将光伏发电系统生产的直流电处理为可与公共电网并网的交流电以及可供用电设施使用的电能。
45.优选的，如图2所示，每个所述内层排气结构3均与外层排气结构5相对设置且配合，从而使隧道腔1c内的含有污染物的气体pg经过内层排气结构3和外层排气结构5以最短的路径排出隧道腔1c。进一步的，所述内层排气结构3和外层排气结构5一对一相对设置且配合。
46.优选的，所述内层排气结构3包括设置在隧道内层1i上的内层排气口以及设置在内层排气口内的内层排气扇，内层排气扇可以提高气体pg的排出效率。进一步的，所述隧道主体还包括设置在内层排气口内的热交换结构，以收集隧道腔1c内由于车辆通行产生的热能，在太阳能电池板和设备柜温度低时，用于对太阳能电池板和设备柜进行升温，以使光伏发电系统在高效可靠运行。
47.优选的，如图1所示，所述外层排气结构5包括设置在隧道外层1o上的外层排气口。进一步的，所述外层排气结构5还包括覆盖外层排气结构的百叶窗结构，以避免异物经由外层排气口进入气道t。进一步的，所述隧道主体还包括遮盖结构，遮盖结构设置在外层排气结构5上方，以避免雨水从外层排气结构5进入人工隧道内。
48.所述隧道主体包括1个外层排气结构5和1个内层排气结构3时，该外层排气结构5和内层排气结构3均位于隧道主体的长度方向的中间位置。
49.所述隧道主体包括多个外层排气结构5和多个内层排气结构3时，每个外层排气结构5和一个内层排气结构3为一组排气结构，多个排气结构沿隧道主体的长度方向依次并排间隔设置，相邻排气结构的间距为200-600m。进一步的，相邻所述排气结构的间距为400m。
50.优选的，如图1所示，所述外层进气结构4包括外层进气口(图中未示出)。进一步的，所述外层进气结构4还包括设置在外层进气口中的外层进气扇(图中未示出)，有利于提高进气效率和进气气压，提高了对于太阳能电池板的散热效率以及隧道腔1c内的空气流通效率。进一步的，所述外层进气结构4还包括用于遮蔽外层进气口和外层进气扇的外层进气百叶窗结构。
51.具体的，如图1所示，所述外层进气结构4的外层进气口沿隧道主体的长度方向延伸，外层进气百叶窗的叶片水平设置且沿隧道主体的长度方向延伸。
52.优选的，所述外层进气结构4能打开和关闭；所述太阳能电池板温度低于太阳能电池板的最佳工作温度范围时，外层进气结构4关闭，以避免新鲜空气fa进入气道t带走太阳能电池板的热量影响其发电效率的情况；所述太阳能电池板温度高于太阳能电池板的最佳工作温度范围时，外层进气结构4打开使新鲜空气fa进入气道t，以降低太阳能电池板温度。当太阳能电池板温度过低时，通过热交换结构将热能引入气道t，以提高温度。
53.所述太阳能电池板的最佳工作温度范围为0℃-50℃。进一步的，所述太阳能电池板的最佳工作温度范围为10℃-40℃。进一步的，所述太阳能电池板的最佳工作温度范围为20℃-30℃。需要指出的，所述太阳能电池板的最佳工作温度范围因太阳能电池板的类型和规格的不同而不同。
54.进一步的，所述曲面光伏顶棚还包括与外层进气结构4控制相连的电池板温度监测机构，以监测太阳能电池板温度并依据太阳能电池板的温度控制外层进气结构4关闭或打开。所述电池板温度监测机构包括微处理器和温度传感器，多个温度传感器分别与多个太阳能电池板连接，监测太阳能电池板温度，微处理器通过温度传感器获取太阳能电池板的温度，以控制外层进气结构4关闭或打开。优选的，微处理器还控制热交换结构，在温度过低时，通过热交换结构将热能引入气道t。
55.优选的，如图1所示，所述内层进气结构2包括内层进气口(图中未示出)。进一步的，所述内层进气结构2还包括用于遮蔽内层进气口的内层进气百叶窗结构。
56.具体的，如图1所示，所述内层进气结构2的内层进气口沿隧道主体的长度方向延伸，内层进气百叶窗的叶片水平设置且沿隧道主体的长度方向延伸。
57.如图6所示，所述隧道主体还包括多个分散设置且为封闭式结构的采光窗口6，隧道外层1o未设置采光窗口6的区域铺设太阳能电池板。
58.具体的，如图6所示，所述隧道主体包括设置在其径向两端的两组采光窗口6，每组采光窗口6均包括多个并排间隔设置的采光窗口6。进一步的，所述太阳能电池板组包括半遮光型太阳能电池板8和全遮光型太阳能电池板7；所述隧道外层1o的最高点处设有全遮光型太阳能电池板7铺设成的主遮光带，主遮光带沿隧道主体的长度方向延伸；所述采光窗口6和主遮光带之间设有多个由半遮光型太阳能电池板8铺设成的半遮光带，各半遮光带沿隧道主体的长度方向依次并排间隔设置，半遮光带与采光窗口6错位设置；相邻所述采光窗口6之间铺设有全遮光型太阳能电池板7。
59.所述采光窗口6设置在隧道主体的径向两端，既保证了人工隧道内的采光，还能避
免驾驶员在行车过程中因太阳光直射而引起的眩光现象；通过使用半遮光型太阳能电池板8，进一步提升隧道主体内的采光效果，而且增大了太阳能电池板的铺设面积。
60.所述隧道主体为单段式结构或者多段拼接式结构，其长度方向上的两端封闭。
61.所述隧道主体还包括至少一个车辆出口和/或至少一个车辆入口，以便于车辆在隧道主体的中部位置驶入或驶出隧道腔1c。
62.所述曲面光伏顶棚还包括至少一个空气处理装置，用于对汽车尾气进行处理，每个外层排气结构5均与空气处理装置连通，各外层排气结构5排出的气体进入空气处理装置进行净化处理，净化处理包括过滤和洗气，以除去汽车尾气、粉尘和可溶性有害气体，降低对于大气的污染。空气处理装置包括抽气扇和尾气过滤结构，抽取隧道主体内的空气经过尾气过滤结构后再排出，以净化处理隧道主体t内的空气。一种尾气过滤结构的实施例为所述尾气过滤结构包括设有细小过滤孔的空气滤芯，优选的所述空气滤芯内设有活性炭。另一种尾气过滤结构的实施例为，所述尾气过滤结构设有用于容置由碱性物质和/或与co反应的物质溶水获得的吸收剂溶液，以吸收汽车尾气中的pm2.5和nox、so2、co等有毒气体进行有效处理。显然，所述尾气过滤结构不限于本实施例的技术方案，还可以采用其它的尾气处理结构或方法。
63.如图3所示，为本发明曲面光伏顶棚的第二实施例，与第一实施例曲面光伏顶棚的区别在于：
64.所述进气结构保持常开状态，也即是气体可自由通过进气结构的内层进气结构2和外层进气结构4。
65.所述内层排气结构3的内层排气扇能正转和反转，以从隧道腔1c内抽气和向隧道腔1c内送风。
66.第二实施例人工隧道还包括位于气道t的入口和出口之间以控制气道t的通畅和阻断的气道开闭结构。进一步的，所述气道开闭结构包括设置在气道t内的左开闭结构l和右开闭结构r，左开闭结构l位于外层排气结构5和隧道主体的径向一端的进气结构之间，右开闭结构r位于外层排气结构5和隧道主体的径向另一端的进气结构之间。进一步的，所述左开闭结构l包括间隔设置的左下开闭结构10-0和左上开闭结构11-0，右开闭结构r包括间隔设置的右下开闭结构10-1和右上开闭结构11-1，左下开闭结构10-0和右下开闭结构10-1分别位于隧道主体的径向两端，左上开闭结构11-0和右上开闭结构11-1位于外层排气结构5两侧。具体的，所述左下开闭结构10-0、左上开闭结构11-0、右下开闭结构10-1和右上开闭结构11-1均为翻转板结构，翻转板通过反转以控制气道t的通常和阻断。
67.所述电池板温度监测机构依据太阳能电池板的温度控制气道开闭结构的动作，以控制气道t的通畅和阻断。
68.所述太阳能电池板的温度高于太阳能电池板的最佳工作温度范围时，气道开闭结构切换至打开状态以使气道t畅通，新鲜空气fa能经过外层进气结构4进入气道t，并在气道t内流动以通过外层排气结构5排出，以带走太阳能电池板的热量，为太阳能电池板降温；所述太阳能电池板的温度低于太阳能电池板的最佳工作温度范围时，气道开闭结构切换至关闭状态，以阻断气道t，新鲜空气fa只能通过进气结构(也即是外层进气结构4和内层进气结构2)进入隧道腔1c，而无法进入气道t且不能在气道t内流动，以避免气道t内的气流进一步带走太阳能电池板的热量。
69.所述隧道腔1c内热压大时，内层排气结构3的内层排气扇切换为正转状态，从隧道腔1c抽取空气并通过外层排气结构5排出，从而将污染物从隧道腔1c内排出；所述隧道腔1c内热压小时，内层排气结构3的内层排气扇切换为反转状态，通过向隧道腔1c加压送风输送新鲜空气fa，促使隧道腔1c内的污染气体及底部堆积的污染物通过两侧进气结构(也即是内层进气结构2和外层进气结构4)排出；以上设计能使隧道腔1c内的污染物以最佳方式和最快效率排出隧道腔1c。
70.所述外层进气结构4的外层进气扇能正转和反转。进一步的，所述外层进气结构4用于向隧道腔1c和气道t内输送空气时，外层进气扇正转，以增大进入隧道腔1c和气道t内的气流；所述外层进气结构4用于排出隧道腔1c内空气时，外层进气扇反转，以加快污染物从隧道腔1c内排出。
71.例如，在夏季条件下，所述太阳能电池板的温度高于太阳能电池板的最佳工作温度范围且隧道腔1c内的热压高，则气道开闭结构切换至打开状态以使气道t畅通，内层排气结构3的内层排气扇切换至正转状态，外层进气结构4的外层进气扇切换至正转状态。
72.例如，在冬季条件下的白天条件下，所述太阳能电池板的温度低于太阳能电池板的最佳工作温度范围而隧道腔1c内的热压较大，则气道开闭结构切换至关闭状态，内层排气结构3的内层排气扇切换至正转状态，外层进气结构4的外层进气扇切换至正转状态。
73.例如，在冬季条件下的夜晚条件下，所述太阳能电池板的温度低于太阳能电池板的最佳工作温度范围且无需考虑太阳能电池板的散热问题，则气道开闭结构切换至关闭状态，此时隧道腔1c内的热压低，隧道腔1c内的污染物主要堆积在隧道腔1c底部，内层排气结构3的内层排气扇切换至反转状态，外层进气结构4的外层进气扇切换至反转状态，使污染物由进气结构排出隧道腔1c。
74.如图5-6所示，为本发明曲面光伏顶棚的第三实施例，第三实施例与第一实施例的人工隧道的区别在于：
75.所述隧道主体还包括隧道中层1m，隧道内层1i、隧道中层1m和隧道外层1o由内而外依次设置；所述气道t包括设置在隧道外层1o和隧道中层1m之间的第一气道t1以及设置在隧道内层1i和隧道中层1m之间的第二气道t2；所述隧道中层1m包括至少一个连通第二气道t2和第一气道t1的中层排气口9，中层排气口9设置在隧道中层1m的最高点处；所述中层排气口9位于进气结构上方且与外层排气结构5相对设置且连通；所述内层进气结构2连通隧道腔1c和第一气道t1，外层进气结构t4连通外部环境与第一气道t1，内层排气结构3连通隧道腔1c和第二气道t2。进一步的，所述隧道中层1m的径向两端分别与隧道内层1i的径向两端相连；所述内层进气结构2位于隧道中层1m的径向端部下方，通过气道t的设置给太阳能电池板降温以提高发电效率，且使人工隧道具有更好的隔音和隔光效果。
76.如图5-6所示，以下为所述内层排气结构3和进气结构的第一种布置方式：所述隧道内层1i设有多个内层排气结构3，多个内层排气结构3分散设置在隧道内层1i的最高点两侧，各内层排气结构3均位于中层排气口9和进气结构之间，例如可以位于隧道内层1i高度方向的中部位置，以快速和充分的将隧道腔1c内的含有污染物的气体pg排出，当然根据需要也可以设置相应的抽气扇。如图4所示，所述隧道主体径向两端均设有进气结构。
77.以下为所述内层排气结构3和进气结构的第二种布置方式：所述隧道内层1i包括1个或多个内层排气结构3，各内层排气结构3和进气结构分别位于隧道内层1i的最高点两
侧，即所述隧道主体的径向一端设置进气结构，隧道主体的径向另一端上设置内层排气结构3，从而使新鲜空气fa通过进气结构进入隧道腔1c后，横跨隧道腔1c，有利于提高隧道腔1c内的空气流通效率。
78.所述热交换结构设置在中层排气口9中，以收集隧道腔1c内因车辆行驶产生的热量。
79.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。