[发明专利]基于导光混凝土的光伏太阳能结构单元及路面施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏太阳能技术，尤其涉及一种基于导光混凝土的光伏太阳能结构单元及路面施工方法。

背景技术

光伏太阳能路面发电技术在专利申请201410142523.X中进行了介绍，该技术方案解决了发电及蓄电的问题，但结构顶层采用有机玻璃达到保护和透光的目的，存在以下几点不足：一是有机玻璃的单价较高，导致结构整体成本不经济；二是有机玻璃材料的摩擦系数较小，结构表面的抗滑性能主要依靠构造深度，抗滑效果不太理想，且对采光性能也有不利影响。因此，选取一种合适的采光方式，对于太阳能路面的推广使用具有重大的意义。

导光混凝土，又名透明混凝土或透光混凝土，导光混凝土是在混凝土原有组分基础上掺入导光组分，例如把光纤、透光树脂等导光材料植入混凝土中，使混凝土成为具有导光功能的先进建筑材料。这个概念最早是由匈牙利的工程师提出的，即Light-Transmitting Concrete（透明混凝土），主要方法是在水泥砂浆中植入光纤，以达到透光的目的。后来，国内外的研究人员进行了许多研究，现在多采用在水泥砂浆植入特殊透明树脂的方法来达到增强其透光性能，研究人员还对导光混凝土的制备工艺、力学性能、微观形貌进行了研究。

为了达到在路面上利用太阳能发电的目的，可以将导光混凝土利用起来，但仍面临几个问题：（1）结构设计的问题，现有的导光混凝土多使用于墙面采光及艺术设计；（2）导光材料的选取和布置方式的问题，现有导光混凝土为了提高透光率，所用光纤或树脂的间距多为毫米级，对施工工艺要求极高，造价也较高；（3）水泥砂浆无法满足路面对强度及路用性能的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种发电性能好、力学性能强、施工效率高且应用前景广阔的基于导光混凝土的光伏太阳能结构单元及路面施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于导光混凝土的光伏太阳能结构单元，包括混凝土基体、聚光部、光纤、保护罩和光伏太阳能电池板，所述保护罩位于混凝土基体底部并与混凝土基体之间形成用于安放光伏太阳能电池板的封闭空腔，所述聚光部位于混凝土基体顶部，所述光纤一端与聚光部连接，另一端穿过保护罩并指向光伏太阳能电池板。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述聚光部包括聚光透镜和导光体，所述导光体与聚光透镜连接且口径逐渐缩小，所述聚光透镜向上伸出自混凝土基体外，所述导光体的末端与光纤紧固连接。

所述导光体的末端通过连接胶套与光纤紧固连接；或者，所述导光体的末端延伸为柱形体，所述光纤固定插设于柱形体内。

所述光纤为可弯折的光纤，且两端部分别设置成利于接收、发散光线的凸起。

所述保护罩的顶部为弧形状。

各聚光部呈矩形阵列布置，或呈同心的圆周阵列布置。

一种基于导光混凝土的光伏太阳能结构单元的路面施工方法，包括以下步骤：

S1：预制若干上述的光伏太阳能结构单元；

S2：将各光伏太阳能结构单元顺次拼接成一个整体路面结构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述步骤S1具体包括：

S11：制作单元框架模具，预留供光伏太阳能结构单元之间拼接用的拼接端；

S12：在单元框架模具内固定安装若干限位钢片，各限位钢片分别沿横向和纵向两层间隔布置，所述限位钢片上开设若干限位孔，将聚光部和光纤依次固定插设于上下两层限位钢片的限位孔内；

S13：在单元框架模具底部安装保护罩，保护罩上开设若干导向孔，光纤穿过导向孔并指向保护罩内部；

S14：预制混凝土，并在步骤S11～S13完成后将混凝土浇注于单元框架模具内形成混凝土基体；

S15：单元框架模具养护、拆模，完成一个光伏太阳能结构单元的制备。

步骤S14中，所述混凝土的组分包括按配比混合的碎石、砂、胶凝材料、水及外加剂；混凝土浇注时，先将单元框架模具一侧抬高后再倒下以形成自密实混凝土基体，所述混凝土基体的最大粒径不大于聚光部中心间距1/3。

在所述聚光部与限位孔之间、光纤与限位孔之间以及光纤与导向孔之间分别填充用于密封固定的环氧树脂；通过拼接端将各光伏太阳能结构单元顺次拼接成一个整体路面结构，在各保护罩内放置光伏太阳能电池板，并将光伏太阳能电池板与电路系统电连接；用水泥浆、沥青或者环氧树脂胶将光伏太阳能电池板封装于保护罩内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：