[發(fā)明專利]基于導(dǎo)光混凝土的光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元及路面施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610062230.X
• 申請(qǐng)日: 2016-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN105577081B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查旭東;張鋮堅(jiān);肖景文;劉昕宇;付昊;彭幸海;李東晟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02S20/10
• 分類號(hào): H02S20/10;H02S40/22;E01C5/06
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,鐘聲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏太陽(yáng)能技術(shù)，尤其涉及一種基于導(dǎo)光混凝土的光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元及路面施工方法。

背景技術(shù)

光伏太陽(yáng)能路面發(fā)電技術(shù)在專利申請(qǐng)201410142523.X中進(jìn)行了介紹，該技術(shù)方案解決了發(fā)電及蓄電的問題，但結(jié)構(gòu)頂層采用有機(jī)玻璃達(dá)到保護(hù)和透光的目的，存在以下幾點(diǎn)不足：一是有機(jī)玻璃的單價(jià)較高，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體成本不經(jīng)濟(jì)；二是有機(jī)玻璃材料的摩擦系數(shù)較小，結(jié)構(gòu)表面的抗滑性能主要依靠構(gòu)造深度，抗滑效果不太理想，且對(duì)采光性能也有不利影響。因此，選取一種合適的采光方式，對(duì)于太陽(yáng)能路面的推廣使用具有重大的意義。

導(dǎo)光混凝土，又名透明混凝土或透光混凝土，導(dǎo)光混凝土是在混凝土原有組分基礎(chǔ)上摻入導(dǎo)光組分，例如把光纖、透光樹脂等導(dǎo)光材料植入混凝土中，使混凝土成為具有導(dǎo)光功能的先進(jìn)建筑材料。這個(gè)概念最早是由匈牙利的工程師提出的，即Light-Transmitting Concrete（透明混凝土），主要方法是在水泥砂漿中植入光纖，以達(dá)到透光的目的。后來，國(guó)內(nèi)外的研究人員進(jìn)行了許多研究，現(xiàn)在多采用在水泥砂漿植入特殊透明樹脂的方法來達(dá)到增強(qiáng)其透光性能，研究人員還對(duì)導(dǎo)光混凝土的制備工藝、力學(xué)性能、微觀形貌進(jìn)行了研究。

為了達(dá)到在路面上利用太陽(yáng)能發(fā)電的目的，可以將導(dǎo)光混凝土利用起來，但仍面臨幾個(gè)問題：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題，現(xiàn)有的導(dǎo)光混凝土多使用于墻面采光及藝術(shù)設(shè)計(jì)；（2）導(dǎo)光材料的選取和布置方式的問題，現(xiàn)有導(dǎo)光混凝土為了提高透光率，所用光纖或樹脂的間距多為毫米級(jí)，對(duì)施工工藝要求極高，造價(jià)也較高；（3）水泥砂漿無法滿足路面對(duì)強(qiáng)度及路用性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種發(fā)電性能好、力學(xué)性能強(qiáng)、施工效率高且應(yīng)用前景廣闊的基于導(dǎo)光混凝土的光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元及路面施工方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于導(dǎo)光混凝土的光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元，包括混凝土基體、聚光部、光纖、保護(hù)罩和光伏太陽(yáng)能電池板，所述保護(hù)罩位于混凝土基體底部并與混凝土基體之間形成用于安放光伏太陽(yáng)能電池板的封閉空腔，所述聚光部位于混凝土基體頂部，所述光纖一端與聚光部連接，另一端穿過保護(hù)罩并指向光伏太陽(yáng)能電池板。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述聚光部包括聚光透鏡和導(dǎo)光體，所述導(dǎo)光體與聚光透鏡連接且口徑逐漸縮小，所述聚光透鏡向上伸出自混凝土基體外，所述導(dǎo)光體的末端與光纖緊固連接。

所述導(dǎo)光體的末端通過連接膠套與光纖緊固連接；或者，所述導(dǎo)光體的末端延伸為柱形體，所述光纖固定插設(shè)于柱形體內(nèi)。

所述光纖為可彎折的光纖，且兩端部分別設(shè)置成利于接收、發(fā)散光線的凸起。

所述保護(hù)罩的頂部為弧形狀。

各聚光部呈矩形陣列布置，或呈同心的圓周陣列布置。

一種基于導(dǎo)光混凝土的光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元的路面施工方法，包括以下步驟：

S1：預(yù)制若干上述的光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元；

S2：將各光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元順次拼接成一個(gè)整體路面結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述步驟S1具體包括：

S11：制作單元框架模具，預(yù)留供光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元之間拼接用的拼接端；

S12：在單元框架模具內(nèi)固定安裝若干限位鋼片，各限位鋼片分別沿橫向和縱向兩層間隔布置，所述限位鋼片上開設(shè)若干限位孔，將聚光部和光纖依次固定插設(shè)于上下兩層限位鋼片的限位孔內(nèi)；

S13：在單元框架模具底部安裝保護(hù)罩，保護(hù)罩上開設(shè)若干導(dǎo)向孔，光纖穿過導(dǎo)向孔并指向保護(hù)罩內(nèi)部；

S14：預(yù)制混凝土，并在步驟S11～S13完成后將混凝土澆注于單元框架模具內(nèi)形成混凝土基體；

S15：?jiǎn)卧蚣苣＞唣B(yǎng)護(hù)、拆模，完成一個(gè)光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元的制備。

步驟S14中，所述混凝土的組分包括按配比混合的碎石、砂、膠凝材料、水及外加劑；混凝土澆注時(shí)，先將單元框架模具一側(cè)抬高后再倒下以形成自密實(shí)混凝土基體，所述混凝土基體的最大粒徑不大于聚光部中心間距1/3。

在所述聚光部與限位孔之間、光纖與限位孔之間以及光纖與導(dǎo)向孔之間分別填充用于密封固定的環(huán)氧樹脂；通過拼接端將各光伏太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)單元順次拼接成一個(gè)整體路面結(jié)構(gòu)，在各保護(hù)罩內(nèi)放置光伏太陽(yáng)能電池板，并將光伏太陽(yáng)能電池板與電路系統(tǒng)電連接；用水泥漿、瀝青或者環(huán)氧樹脂膠將光伏太陽(yáng)能電池板封裝于保護(hù)罩內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：