与簇生土工合成材料一起使用的太阳能系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月14日提交的美国临时专利申请s/n62/470,914的权益。

本发明涉及一种太阳能系统。在更特别的方面，本发明涉及一种与基本平坦表面上的簇生(tufted)土工合成材料(geosynthetics)一起使用的太阳能系统。

在本申请中，应理解下列术语具有指定的定义。

“簇生土工合成材料”——是一种覆盖系统，这种覆盖系统通常由合成草组成，该合成草具有簇生到底布和土工膜上的合成纤维，并且这种覆盖系统适于覆盖废物填埋场以及进行其它环境封闭。在ayers和urrutia的美国专利号7,682,105和9,163,375中示出了簇生土工合成材料覆盖系统的示例。术语“簇生土工合成材料”也用于指代合成草皮覆盖系统。

“合成草”——是指包括簇生有一根或多根合成纱线或股线的至少一个土工布(纺织或无纺)的组成物，并且该组成物具有草的外观。

“土工膜”——是指带纹理的聚合材料，诸如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯等。

“基本平坦表面”——是指具有不超过20.0％的坡度的角度的表面。基本平坦表面的示例为屋顶的表面、建筑物的表面、地面的表面或其它表面。

背景技术：

已经在各种表面上使用了太阳能系统，诸如土壤、停车场、屋顶以及其它结构的顶部。那些系统包括被设计成用于它们的特殊用途的支架结构，诸如ramos的美国专利号8,984,751中公开的支架结构。

然而，太阳能行业需要一种能够安装在基本平坦表面上的簇生土工合成材料之上的新型和改进的太阳能系统。与现有系统相比，本发明的新型和改进的太阳能系统可利用安装表面的独特方面，以提高系统的性能特征和/或降低系统的成本。

本发明涉及这种系统。

技术实现要素：

简要描述，本发明通过提供一种与覆盖地面区域的簇生土工合成材料地面覆盖系统一起使用的太阳能发电设备满足了这种需求，该设备包括：支架系统，其具有多个基部，每个基部都具有多个附接部，该多个附接部用于与簇生土工合成材料地面覆盖系统的一部分相结合地摩擦地安放各基部；和至少一个太阳能板，其以相对于簇生土工合成材料地面覆盖系统的倾斜角度被安装到支架系统，用于在暴露于周围阳光时产生电流。连接箱与该至少一个太阳能板电耦合，用于将太阳能板产生的电流连通到电网的电力调节器。太阳能板在暴露于周围阳光时产生的电力被供应到电网，用于调节和分配。

在另一方面，本发明提供了一种与覆盖地面区域的簇生土工合成材料地面覆盖系统一起使用的太阳能发电系统，包括下列步骤：

(a)将从支架系统的多个基部延伸的多个附接部定位成与簇生土工合成材料地面覆盖系统的一部分相结合地摩擦地安放各基部；

(b)将至少一个太阳能板以相对于簇生土工合成材料地面覆盖系统的倾斜角度安装到支架系统，该太阳能板具有大致面向上的第一太阳能表面，以在暴露于周围阳光时发电；以及

(c)将该至少一个太阳能板与连接箱电耦合，以将由太阳能板在暴露于周围阳光时产生的电流连通到电网的电力调节器，

由此，太阳能板在暴露于周围阳光时产生的电力被供应到电网，用于调节和分配。

简而言之，本发明提供了一种待安装(即，安置)在基本平坦表面上的簇生土工合成材料之上的新型和改进的太阳能系统。

本发明的太阳能系统提供至少两种主要优点。

第一种优点在于系统提供安装表面的增加的反射性的能力。使用在其前侧和后侧上都吸收阳光的双面太阳能板将产生额外的能量以供使用。

第二种优点在于安装表面和压载(ballasted)支架结构之间的增加的摩擦力。增加的摩擦力减小了用于在系统给定位置实现系统设计参数的压载物的量。

通过结合附图和所附权利要求阅读下文详细说明，本发明的目标、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是本发明的太阳能系统的实施例的视图，其示出了多个太阳能板和支架结构的布置。

图2是本发明的太阳能系统的实施例的截面图，其示出了具有簇生土工合成材料覆盖系统的支架结构的压载基部。

图3是本发明的太阳能系统的优选实施例的视图，其示出了多个太阳能板、太阳的光线以及本发明提供的合成反射(箭头)。

图4是本发明的太阳能系统的实施例的截面图，其示出了具有簇生土工合成材料覆盖系统的支架结构的压载基部。

图5是与簇生土工合成材料覆盖系统一起使用的本发明的太阳能系统的可替选实施例的侧视图。

具体实施方式

本发明提供了一种与具有支架结构5的基本平坦表面上的簇生土工合成材料覆盖系统10一起使用的太阳能系统40。

参考附图，其中相同部件具有相同附图标记。图1图示了根据本发明的太阳能系统40的实施例，该图大致图示了具有多个太阳能板1和支架结构2的布置的实施例。本发明的实施例的基本组件为簇生土工合成材料覆盖系统10、至少一个太阳能板1以及支架结构2。

覆盖系统

可在本发明的太阳能系统中使用的簇生土工合成材料覆盖系统的示例为watershedgeosynthetics有限公司(美国佐治亚州阿尔法利塔)以诸如closureturf和versacap注册商标市售的覆盖系统。这些覆盖物包括以下组成物：簇生有一根或多根合成纱线(即，簇生土工合成材料)的至少一个土工布垫33；以及由聚合物材料组成的不渗透土工膜35。

参考图2，地面覆盖系统10包括作为多个间隔开的簇34的一系列或许多合成细长叶片32，该一系列或许多合成细长叶片32结合到土工布垫33的上侧中并从土工布垫33的上侧延伸。合成叶片32可由任何传统的方法形成，诸如将纱线簇生穿过垫，或者将多簇或多行合成纤维簇或纱线纺织到垫中。簇生包括将纱线穿过垫编织，其中延伸的簇桥接在底侧上。由此，簇生限定了在间隔开的簇区域中的相邻的簇34。合成股线32作为这些股线的一块区域从基部垫向上延伸，以模拟草、松针或类似物的在美学角度上合适的区域。

可选地，合成草叶片32被簇生成具有约5盎司/平方码至约60盎司/平方码的密度。优选地，合成草叶片具有约10至40盎司/平方码的密度。簇生相当均匀。通常，“环”被以规定间隔插入，以实现期望密度。例如，每个环都可在每个簇生位置处具有两个草叶片。优选地，合成草叶片32具有至少约50微米的厚度。垫的底侧可包括稳定部以固定簇，诸如热结合、粘合剂、喷涂的聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯(pvc)等。

土工合成材料覆盖系统的合成草可包含填充材料，和/或用于保护合成草不受紫外线、表面水流或从太阳能板落下的聚集水流影响的材料。填充材料可被定制以提高反射率和/或冷却合成草表面的温度，从而提高太阳能系统的收集效率。

当在本发明的太阳能系统中使用时，适合的填充材料(在图2和图3中以11示出)包括沙子、混凝土，以及可从watershedgeosynthetics有限公司市购的商标为诸如hydrobinder和armorfill的材料。填充材料能够为各种颜色、尺寸、重量和纹理。

太阳能板

能够在本发明的太阳能系统中使用一个或多个太阳能板1，诸如市售的结晶硅太阳能板，并且更优选地为双面太阳能板，用于从太阳能板周围和太阳能板下方接收周围阳光，从而提高发电能力。一种有效的太阳能板的示例是可从prismsolortechnologies公司(美国纽约州海兰德)市购的商标为bi60的太阳能板。

继续参考附图，图1示出了本发明的优选实施例，多个太阳能板1安装在被多个基部3支撑的支架结构2上。细长构件20在从相应的基部3延伸的构件5之间延伸。构件5为第一支撑立柱22和第二支撑立柱24。在所图示的实施例中，第一支撑立柱22为第一长度，第二支撑立柱24具有与第一长度不同的第二长度。这使得能够将太阳能板1以相对于基部5的倾斜角度定位，以将太阳能板定向成相对于太阳13的优选角度，以使用落在太阳能板上的周围阳光发电。为了支架结构2的支撑和刚性，横向构件(未示出)可在相对侧之间延伸。

连接箱4安装到支架结构2的构件。太阳能板1电连接到连接箱4，连接箱4将太阳能输送到电力调节设备(未示出)，以与电网连通。

图2图示了在位于太阳能板1(未示出)下方的区域中的本发明的优选实施例的截面图，并且包括用于连接到支架结构(未示出)的构件5、具有高密度聚乙烯覆盖物7的基脚6，以及具有附接部9，用于抓握簇生土工合成材料覆盖系统10的垫8。附接部9可包括片构件，该片构件具有多个突出桩、指、倒钩或类似的抓握构件，用于接合簇生土工合成材料覆盖系统10。在所图示的实施例中，簇生土工合成材料覆盖系统10包括填充物11。

图3示出本实施例的优选实施例，其中太阳能板1由支架结构12支撑，支架结构12位于垫8上，垫8在具有填充物11和附接部9的簇生土工合成材料覆盖系统10上方。连接箱4附接到中间一个支撑立柱5。阳光13(由箭头表示)直接入射在太阳能板1的顶表面上，并且被簇生土工合成材料覆盖系统10和填充物11反射到双面太阳能板1的下侧。

反射性

本发明的主要优点在于阳光由于覆盖系统的纹理和颜色两者而被簇生土工合成材料覆盖系统10反射。

双面光伏太阳能板在面板的前侧和背侧两者上吸收入射的光。因此，该板比相同尺寸的传统仅前侧板(即，非双面太阳能板)产生更高的电力。

太阳能板1的前侧被视为面向太阳，而背侧面向太阳能板安装在其上方的表面。直射太阳光与来自安装表面漫射太阳光都有助于背侧辐射。与传统板相比，从双面太阳能板采集的额外的能量的量取决于安装表面的反射率，特别是板吸收的红外和近红外波长。

双面太阳能板的普遍商业应用是白色冷屋顶，其能够具有65％-90％的总表面反射率。这关联着总系统能量产生的15％-25％的升高，这取决于诸如屋顶净空和倾斜角度等设计参数。

为了进行合成草皮环境封闭，覆盖系统可被修改以提高表面反射率，并且因此提高双面系统的能量产生。白色草皮和/或定制的反射填充物的使用将由于填充物的颜色和纹理而提高表面反射率。

填充物11是优选反射光的粒状材料或粉末。反射从表面(特别是具有作为光反射颜色的表面)发生，或者在可替选实施例中，填充物是有小面的颗粒、晶体或镜面材料。这种填充物包括但是不限于沙子、硅颗粒以及混合的石英颗粒。

摩擦

本发明提供一种当安装在簇生土工合成材料上方时，通过提高支架结构基脚和安装表面之间的摩擦系数改进压载支架结构的方法。

基脚(图2中被示出为6)能够为盘或其它类似的水平构件，根据支架结构的设计规格，基脚能够被加载有一个或多个压载块。本发明引入了垫8和附接部9，两者被放置于基脚下方，以抓握到簇生土工合成材料覆盖系统10和填充物11中。

本系统的太阳能板1能够作为单个板使用，或者以两个或更多个板的布置使用，这取决于位置、太阳的可用性、系统的目的、设计规格等。

支撑件(图2中被示出为6)能够由一层或多层制成，以提供足够的支撑。适当的支撑材料的示例包括合成材料和其它材料，诸如塑料、硬纸板和钢。

用于填充的适当材料(图2和图3中被示出为11)的示例为沙子、混凝土、以及可从watershedgeosynthetics有限公司市购的，商标为hydrobinder和armorfill的其它材料。填充物能够为各种颜色，特别是白色，以提高反射。

用于附接部(图2中被示出为9)的适当材料的示例包括可从agruamerica公司(美国南卡罗来纳州乔治城)市购的，商标为suregrip的产品。

图4示出了太阳能系统40的实施例的详细截面图，其示出了支架结构的基部3的实施例，该支架结构具有嵌入到簇生土工合成材料覆盖系统的簇34和填充物11中的附接部9。延伸到支架系统中的基部的其它部分的导管36提供了诸如用于来自太阳能板1的电线的封闭通道。

图5图示了太阳能系统40的可替选实施例的侧视图，该太阳能系统具有u形支架系统38，该u形支架系统具有不同长度的第一支撑部和第二支撑部，以将太阳能板1定向为优选角度，以从周围阳光发电。基部41是细长构件，附接部9从该基部延伸。附接部9从垫片42延伸到簇生土工合成材料覆盖系统10的填充物11和簇34中。如44所示，片42可从太阳能板1的周边边缘横向地延伸，以用作滴水边缘。附接部9可安放在簇34的区域内的固化垫46中，或者在颗粒填充物11，和叶片32和簇34的抓握范围内。例如，固化垫44可以为塑料/颗粒粘合剂材料或胶结的可固化材料。

已经特别参考特定实施例描述了本发明，但是在不偏离所附权利要求书中提出的本发明的精神和范围的情况下，能够做出多种变型和改型。