[发明专利]一种能跟踪太阳光的双斜坡活动屋顶及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于节能建筑领域，尤其是涉及一种能跟踪太阳光的双斜坡活动屋顶及控制方法。          

背景技术

随着石油、煤等不可再生能源藏量的大幅减少，其开采成本逐渐提高，新兴的可再生能源成为人们越来越迫切的需要。太阳能作为一种新兴的可再生能源，具有范围覆盖较广、绿色环保、可永久利用等显著优点，受到了的广泛关注和重视。

目前，对于太阳能的转化主要是使用光伏板，采取无跟踪式或者跟踪式两种方法。对于无跟踪式，通常是静态贴屋面安装，如中国专利公告号：CN102400523A，公告日2012年4月4日，公开了一种太阳能屋顶系统，所述太阳能屋顶系统设置在建筑物的顶部，所述系统包括太阳能构件模块，所述太阳能构件模块通过连接件固定在所述建筑物的顶部的支撑结构上，并且集成于所述屋顶上最终形成太阳能屋顶，其结构较为简单。然而，只有当太阳光与光伏板表面垂直入射时其利用率是最高，当太阳光入射角度相对光伏板发生偏转时其发电效率也随之降低。

对于跟踪式，如中国专利公告号：CN201865263U，公告日2010年5月27日，公开了一种基于GPS跟踪定位的太阳能光伏屋顶装置，其特征在于：包括若干太阳能板，还包括控制中心、机械执行机构，控制中心包括GPS定位系统、控制电路，控制电路分别控制GPS定位系统和机械执行机构，所述机械执行机构包括太阳能板南北方向摆动机构和太阳能板东西方向摆动机构，太阳能板与太阳能板南北方向摆动机构和太阳能板东西方向摆动机构连接。但是这样的装置只能安装在阳光较为充足的朝南面，安装在朝北面时，由于阳光无法照射到此面，因此无法正常工作。此外，屋顶面上安装这样的附加装置，大大影响到房屋的美观性，更为关键的是，在大风、暴雨等恶劣天气时，这些附加装置无疑是较大的安全隐患。

 

发明内容

本发明是为了克服现有技术中无跟踪式屋顶太阳能装置效率低下、跟踪式屋顶太阳能装置无法在朝北面屋顶工作且安全性较差的问题，提供了一种能使朝南面和朝北面屋顶均能跟踪太阳光、发电效率较高、安全性较好的双斜坡活动屋顶及控制方法。     

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种能跟踪太阳光的双斜坡活动屋顶，包括相互倾斜布置的两个屋面，分别为朝南屋面和朝北屋面，朝南屋面和朝北屋面之间设有屋脊，还包括控制器，所述的朝南屋面、朝北屋面分别与屋脊转动连接，所述的朝南屋面、朝北屋面的上表面分别设有若干紧密排列的光伏板，所述的朝南屋面、朝北屋面下端分别设有在控制器作用下推动其以屋脊为轴线向上转动的作动单元，所述的两个屋面上分别设有至少一个用于检测太阳方位的感光单元，所述朝南屋面、朝北屋面与屋脊的转动连接处分别设有角位置传感器，所述的作动单元、感光单元、角位置传感器分别与控制器电连接。现有技术中的跟踪式太阳能发电装置，其通过支架定位在屋顶面上，为了保证光伏板的活动范围，其和屋顶面之间应留出较大空间，此外由于这样的装置只能设置在朝南屋顶面，设置在朝北屋顶面时没有光照因而效率低下。而本发明中，光伏板与屋面紧密贴合固定，无需支架将光伏板与屋面隔开架起，安全性得到保证；朝南屋面和朝北屋面上都设有光伏板，可以充分利用朝北屋顶来进行发电，发电功率翻倍；屋面的开合角度可以进行实时调整，来适应太阳高度角的变化，从而有效地提高发电效率。

作为优选，所述屋脊的两端也分别设有可受控制器作用的作动单元。这样屋脊的角度也可以进行调整，使得屋面上的光伏板能同时适应太阳方位角的变化，从而可以做到太阳光垂直入射在光伏板表面，保证最高的发电效率。

作为优选，所述的作动单元包括液压千斤顶以及控制液压千斤顶通断的电磁阀，所述的电磁阀与控制器电连接。这样控制器通过电磁阀控制液压千斤顶升起、下降或者保持，从而调节屋面的角度。

作为优选，所述的屋面上设有雨水传感器，所述的屋脊上设有风速传感器，所述的雨水传感器和风速传感器分别与控制器电连接。雨水传感器和风速传感器用于采集雨水和风速信息，传送至控制器，控制器可以根据收集到的信息来控制屋面开闭，从而降低装置内部电力损耗，同时提高安全性。

作为优选，所述的感光单元包括圆形的底座，所述底座上设有以底座圆心为中心、呈十字型分布的隔板，所述的隔板将底座分为四个扇形区，每个扇形区内均设有光敏传感器。当太阳光照射方向与屋面不垂直时，部分太阳光会被隔板挡住，使得位于隔板另一边光敏传感器无法收集到光线，而当屋面调整到每个扇形区内的光敏传感器都收集到光线时，表明屋面已经垂直于太阳光照射方向。