一种基于BIPV的砖瓦式屋顶结构的制作方法

一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构
技术领域
1.本发明涉及bipv结构领域，尤其涉及一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构。


背景技术：

2.光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，主要采用太阳能电池板、控制器和逆变器三大部分组成。太阳能电池板经过串联进行封装保护后形成大面积的太阳能电池组件，再配合上功率控制器等部件形成光伏发电装置。随着能源价格的上涨，环保无污染、无地域性限制的太阳能成为新能源的主要开发方向，大多数家庭也在屋顶上加装太阳能电池板，太阳能作为一种清洁的可再生能源，有其无法比拟的优势，因此太阳能光热、光电利用是当前新能源研究和利用的热点。近年来，光伏技术已经成为太阳能利用领域和建筑节能领域研究开发的共同热点。
3.光伏发电与建筑的结合具有以下优点：可以有效地减少建筑能耗；不再需要额外占地，节省了土地资源；作为独立电源所发电可以就地利用，可以减少架设输电线路的投资或者降低线路损耗；光伏发电没有噪音，没有二氧化碳排放，不消耗任何燃料，公众易于接受。加装的太阳能电池板采用固定的结构，且太阳能电池板朝正南方向设置。
4.然而一年中太阳的照射角度不断发生变化，另外一天中，太阳的位置也在发生变化，若太阳电池板能采用固定式的结构，不能根据太阳的照射角度和位置调整太阳能电池板的角度，从而不能充分有效的利用太阳能。


技术实现要素：

5.发明目的：为了克服背景技术中指出的缺点，即太阳电池板能采用固定式的结构，不能根据太阳的照射角度和位置调整太阳能电池板的角度，从而不能充分有效的利用太阳能，本发明实施例提供了一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。
6.技术方案：一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构，包括框架以及瓦片，所述框架包括两个外观呈现为夹角的支架以及若干第一旋转轴，两个所述支架完全对应，所述第一旋转轴的两端分别连接于所述支架内侧，所述瓦片设置于所述第一旋转轴上，相邻瓦片之间头尾层叠，所述瓦片包括固定部件以及移动部件，所述固定部件的尾端连接于所述第一旋转轴上，所述第一旋转轴旋转带动连接在所述第一旋转轴上的固定部件以及所述移动部件转动；所述固定部件与所述移动部件连接且包括设置于头端的第一滑动槽，所述移动部件包括设置于尾端的滑动器、设置于头端的第二滑动槽、设置于上表面的工作槽以及设置于工作槽内的光伏组件；所述移动部件通过所述滑动器设置于所述第一滑动槽内以连接所述固定部件，所述第一滑动槽与所述第二滑动槽的横向尺寸一致，在所述瓦片堆叠的结构中，上层的瓦片的所述第二滑动槽位于下层的瓦片的所述第一滑动槽的正上方，下层瓦片
的所述移动部件通过所述滑动器从下层瓦片的所述第一滑动槽滑动至所述上层瓦片第二滑动槽中，所述工作槽呈矩形状，在一个所述瓦片的所述工作槽中，与所述瓦片直接连接的所述第一旋转轴相邻的一侧设置第二旋转轴，所述光伏组件的一侧连接所述第二旋转轴，所述第二旋转轴旋转带动连接于所述第二旋转轴的光伏组件转动，所述第一旋转轴的旋转角度设置有第一旋转阈值、所述第二旋转轴的旋转角度设置有第二旋转阈值；所述光伏组件包括面积一致的光伏板块以及空心板块，所述空心板块与所述光伏板块紧贴，所述空心板块中充满水，所述空心板块为所述光伏板块提供降温功能。
7.作为本发明的一种优选方式，所述屋顶结构还包括基层以及底层，所述基层呈现双斜坡状并与所述框架的形状一致，所述基层设置于所述框架下方并连接所述底层，所述框架的最低端连接于所述底层两侧，所述底层固定于房屋顶面。
8.作为本发明的一种优选方式，所述基层设置若干基座，所述基座的位置与两个所述第一旋转轴之间的空间对应，所述基座设置若干第一伸缩轴，每个所述第一伸缩轴的底端连接所述基座、顶端设置一个托板，所述托板倾斜设置并且倾斜方向以及倾斜角度与该托板相对应的所述瓦片的设置方向以及设置角度一致，所述第一伸缩轴的外侧设置弹簧，所述弹簧的两端分别连接于所述基座以及所述托板。
9.作为本发明的一种优选方式，所述移动部件顶面设置若干v型槽，当所述v型槽延伸至所述移动部件的头端时，所述v型槽产生倾斜，上一层的所述移动部件的v型槽与下一层的所述移动部件的v型槽的相对位置在俯视角度呈现衔接的状态。
10.作为本发明的一种优选方式，所述移动部件设置若干第一微型管道，所述第一微型管道一端的开口设置于所述移动部件的顶面、另一端汇聚并且开口设置于所述移动部件的头端的端面。
11.作为本发明的一种优选方式，所述光伏组件与所述第二旋转轴的连接处设置第一旋转器，所述第一旋转器用于将所述光伏组件在垂直于所述第二旋转轴的方向上旋转，所述第一旋转器的旋转角度设定有第三旋转阈值。
12.作为本发明的一种优选方式，所述第二滑动槽的顶端封闭，所述第二滑动槽设置有第一伸缩式限位板，所述第一伸缩式限位板位于所述第二滑动槽的底端，所述移动部件的尾端的底面设置第一凹陷槽，所述第一凹陷槽的横向尺寸与所述第一伸缩式限位板的横向尺寸一致，所述第一伸缩式限位板用于限制所述滑动器的位置以及托起下一层的所述移动部件，当所述第一伸缩式限位板伸长时，所述第一伸缩式限位板伸长至所述第一凹陷槽中。
13.作为本发明的一种优选方式，所述移动部件设置若干第二微型管道以及第三微型管道，所述第二微型管道的两端的开口分别设置于所述移动部件的顶面和底面，所述第三微型管道连接所述第二微型管道，所述第三微型管道一端封闭、另一端的开口设置于所述移动部件的头端的端面。
14.作为本发明的一种优选方式，所述固定部件与所述第一旋转轴连接处设置第二旋转器，所述第二旋转器用于将所述固定部件在垂直于所述第一旋转轴的方向上旋转，所述第二旋转器的旋转角度设定有第四旋转阈值。
15.作为本发明的一种优选方式，所述第二滑动槽的两端分别设置第二伸缩式限位板，所述第二伸缩式限位板用于开启或关闭所述第二滑动槽的两端，所述移动部件的尾端
的顶面和底面分别设置第二凹陷槽，所述第二凹陷槽的横向尺寸与所述第二伸缩式限位板的横向尺寸一致，所述第二伸缩式限位板还用于托起下一层的所述移动部件，当所述第二伸缩式限位板伸长时，所述第二伸缩式限位板伸长至所述第二凹陷槽中。
16.本发明实现以下有益效果：1. 第一种转动方式下，通过第一旋转轴以及第二旋转轴分开转动，使得最终光伏组件转动角度一致的情况下，第一旋转轴以及第二旋转轴分开转动能够更加的节省能源，同时，第一旋转轴的转动能够改变光伏组件在屋面上的相对位置，从而使得光伏组件不会被屋面本身阻挡，从而尽可能的减少无法被阳光照射的面积。
17.2. 第二种转动方式下，通过第一旋转轴先转动、第二旋转轴后转动，使得太阳光照射光伏组件的角度尽可能向直射接近，便于阳光在照射另一个屋面时，背光的屋面能够及时的升起，继续第一时间统一的接收到阳光的照射，尽可能的避免阳光利用率降低的问题。
附图说明
18.图1为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的结构示意图。
19.图2为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的瓦片示意图。
20.图3为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的固定部件示意图。
21.图4为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的移动部件示意图。
22.图5为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的实施例二的排水结构示意图。
23.图6为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的实施例二的结构示意图。
24.图7为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的实施例二移动部件尾端示意图。
25.图8为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的实施例二移动部件头端示意图。
26.图9为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的实施例三的排水结构示意图。
27.图10为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的实施例三的结构示意图。
28.图11为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的实施例三移动部件尾端示意图。
29.图12为本发明提供的一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构的实施例三移动部件头端示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
31.在此描述了本发明公开的实施例。然而，应理解的是，本发明公开的以下实施例仅为示例，并且其他实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为
限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出和描述的多种特征可与一个或更多个其他附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本发明公开的教导一致的特征的多种组合和修改可被期望用于特定的应用或实施方式。
32.实施例一参考图1-4。本实施例提供了一种基于bipv的砖瓦式屋顶结构，包括框架以及瓦片1，该框架包括两个外观呈现为夹角的支架2以及若干第一旋转轴3，两个该支架2完全对应，该第一旋转轴3的两端分别连接于该支架2内侧，该瓦片1设置于该第一旋转轴3上，相邻瓦片1之间头尾层叠，该瓦片1包括固定部件4以及移动部件5，该固定部件4的尾端连接于该第一旋转轴3上，该第一旋转轴3旋转带动连接在该第一旋转轴3上的固定部件4以及该移动部件5转动。
33.该固定部件4与该移动部件5连接且包括设置于头端的第一滑动槽6，该移动部件5包括设置于尾端的滑动器8、设置于头端的第二滑动槽7、设置于上表面的工作槽以及设置于工作槽内的光伏组件9；该移动部件5通过该滑动器8设置于该第一滑动槽6内以连接该固定部件4，该第一滑动槽6与该第二滑动槽7的横向尺寸一致，在该瓦片1堆叠的结构中，上层的瓦片1的该第二滑动槽7位于下层的瓦片1的该第一滑动槽6的正上方，下层瓦片1的该移动部件5通过该滑动器8从下层瓦片1的该第一滑动槽6滑动至该上层瓦片1第二滑动槽7中，该工作槽呈矩形状，在一个该瓦片1的该工作槽中，与该瓦片1直接连接的该第一旋转轴3相邻的一侧设置第二旋转轴10，该光伏组件9的一侧连接该第二旋转轴10，该第二旋转轴10旋转带动连接于该第二旋转轴10的光伏组件9转动，该第一旋转轴3的旋转角度设置有第一旋转阈值、该第二旋转轴10的旋转角度设置有第二旋转阈值。
34.该光伏组件9包括面积一致的光伏板块11以及空心板块12，该空心板块12与该光伏板块11紧贴，该空心板块12中充满水，该空心板块12为该光伏板块11提供降温功能。
35.优选地，该屋顶结构还包括基层13以及底层14，该基层13呈现双斜坡状并与该框架的形状一致，该基层13设置于该框架下方并连接该底层14，该框架的最低端连接于该底层14两侧，该底层14固定于房屋顶面。
36.优选地，该基层13设置若干基座15，该基座15的位置与两个该第一旋转轴3之间的空间对应，该基座15设置若干第一伸缩轴16，每个该第一伸缩轴16的底端连接该基座15、顶端设置一个托板17，该托板17倾斜设置并且倾斜方向以及倾斜角度与该托板17相对应的该瓦片1的设置方向以及设置角度一致，该第一伸缩轴16的外侧设置弹簧，该弹簧的两端分别连接于该基座15以及该托板17。
37.在具体实施过程中，可以将支架2的内侧设置若干个能够容纳第一旋转轴3一端的槽位，使得第一旋转轴3能够在两侧的支架2之间转动，第一旋转轴3在转动的过程中会带动连接在第一旋转轴3上的固定部件4转动，固定部件4会带动连接在该固定部件4上的移动部件5跟随第一旋转轴3转动而绕着第一旋转轴3转动，即第一旋转轴3的转动会带动瓦片1转动，而瓦片1上设置光伏组件9，光伏组件9便自然而然的跟随着瓦片1转动。同样的，第二旋转轴10转动会带动光伏组件9绕着第二旋转轴10转动，并且，第二旋转轴10的尺寸小于第一旋转轴3。
38.对于瓦片1以及光伏组件9而言，在初始状态下是紧贴着屋面的状态下，光伏组件9在接收太阳光照射时同时会记录太阳光照射的光照强度的变化，当检测到的光照强度变大时，代表太阳光在逐渐向直射瓦片1以及光伏组件9的角度过渡，则判断瓦片1以及光伏组件9在当前位置不需要改变。
39.当检测到的光照强度在逐渐变小时，代表太阳光正逐渐向入射瓦片1以及光伏组件9的角度越来越偏的角度过渡，则判断瓦片1以及光伏组件9需要进行转动，从而保证太阳光能够直射光伏组件9，或者是尽可能的使得太阳光入射光伏组件9的角度接近于直射的角度，因此，光伏组件9或光伏组件9以及瓦片1需要被转动，即第二旋转轴10需要转动或第二旋转轴10以及第一旋转轴3都需要转动，而由于第二旋转轴10带动的光伏组件9较小、第一旋转轴3带动的瓦片1较大，以及第二旋转轴10尺寸小于第二旋转轴10，第二旋转轴10的转动优先级大于第一旋转轴3，即当需要转动光伏组件9和瓦片1时，第二旋转轴10是优先转动的、第一旋转轴3是随后转动的，从而保证能量不会过多消耗。
40.第二旋转轴10设置第二旋转阈值，设置为0～b、第一旋转轴3设置第一旋转阈值，设置为0～a，即第二旋转轴10以及第一旋转轴3都具有一个旋转的角度范围，在判断需要采取转动时，第二旋转轴10优先转动，在逐渐转动的过程中，若第二旋转轴10转动角度小于b时，则判断能够继续转动第二旋转轴10，则第二旋转轴10继续转动；当第二旋转轴10转动角度等于b时，则判断第二旋转轴10不能继续转动，则需要转动第一旋转轴3。
41.同样的，若第一旋转轴3转动角度小于a时，则判断能够继续转动第一旋转轴3，则第一旋转轴3继续转动；当第一旋转轴3转动角度等于a时，则判断第一旋转轴3不能继续转动，从而结束转动。
42.在一天的可用光照时间结束后，第一旋转轴3以及第二旋转轴10转动复位，通过第一旋转轴3以及第二旋转轴10分开转动，使得最终光伏组件9转动角度一致的情况下，第一旋转轴3以及第二旋转轴10分开转动能够更加的节省能源，同时，第一旋转轴3的转动能够改变光伏组件9在屋面上的相对位置，从而使得光伏组件9不会被屋面本身阻挡，从而尽可能的减少无法被阳光照射的面积。
43.上述为本实施例的第一种转动方式，下面为第二种转动方式：对于瓦片1，分为固定部件4以及移动部件5，固定部件4固定在第一旋转轴3上，移动部件5通过位于第一滑动槽6的滑动器8连接固定部件4，滑动器8在第一滑动槽6中滑动从而带动移动部件5，上一层的瓦片1的第二滑动槽7位于下一层的瓦片1的第一滑动槽6的正上方，即上一层的移动部件5的第二滑动槽7与下一层的固定部件4的第一滑动槽6在相对位置上是连接的，且第一滑动槽6与第二滑动槽7的尺寸是一致的，从而下一层的移动部件5的滑动器8通过下一层的第一滑动槽6以及上一层的第二滑动槽7滑动至上一层的移动部件5上，使得下一层的移动部件5连接至上一层的移动部件5上，按照该方式一层层的连接，从而使得所有的移动部件5都最终连接至最上层的第一旋转轴3上的固定部件4上，框架两侧每一侧都设置一个最上层的第一旋转轴3，并且，一侧进行上述移动时，另一侧是不会进行该移动的；进而，连接有所有的移动部件5的第一旋转轴3转动，从而带动连接的所有移动部件5绕着第一旋转轴3转动，使得太阳光能够尽可能的接近直射光伏组件9，在该转动方式下，第一旋转轴3先转动、第二旋转轴10后转动，第一旋转轴3转动至a位置，紧接着第二旋转轴10逐渐转动，使得太阳光照射光伏组件9的角度尽可能向直射接近，直至第二旋转轴10转动
至角度b的位置。这样一来，便于阳光在照射另一个屋面时，背光的屋面能够及时的升起，继续第一时间统一的接收到阳光的照射，尽可能的避免阳光利用率降低的问题。
44.托板17倾斜设置并且倾斜方向以及倾斜角度与该托板17相对应的瓦片1的设置方向以及设置角度一致，第一伸缩轴16的外侧设置弹簧，弹簧的两端分别连接于基座15以及托板17，因此，在移动部件5移动的过程中，弹簧舒张第一伸缩轴16伸长，使得托板17能够拖着移动部件5向上移动，便于移动部件5移动至上一层的移动部件5上。
45.实施例二参考图5-8。在实施例一公开内容的基础上，优选地，该移动部件5顶面设置若干v型槽，当该v型槽延伸至该移动部件5的头端时，该v型槽产生倾斜，上一层的该移动部件5的v型槽与下一层的该移动部件5的v型槽的相对位置在俯视角度呈现衔接的状态。
46.优选地，该移动部件5设置若干第一微型管道18，该第一微型管道18一端的开口设置于该移动部件5的顶面、另一端汇聚并且开口设置于该移动部件5的头端的端面。
47.优选地，该光伏组件9与该第二旋转轴10的连接处设置第一旋转器21，该第一旋转器21用于将该光伏组件9在垂直于该第二旋转轴10的方向上旋转，该第一旋转器21的旋转角度设定有第三旋转阈值。
48.优选地，该第二滑动槽7的顶端封闭，该第二滑动槽7设置有第一伸缩式限位板19，该第一伸缩式限位板19位于该第二滑动槽7的底端，该移动部件5的尾端的底面设置第一凹陷槽20，该第一凹陷槽20的横向尺寸与该第一伸缩式限位板19的横向尺寸一致，该第一伸缩式限位板19用于限制该滑动器8的位置以及托起下一层的该移动部件5，当该第一伸缩式限位板19伸长时，该第一伸缩式限位板19伸长至该第一凹陷槽20中。
49.在具体实施过程中，移动部件5设置v型槽，使得降雨的时候雨水能够顺着v型槽流出，一层一层的流落，同样的，第一微型管道18一端的开口设置于移动部件5顶面、另一端汇聚并且开口设置于移动部件5的头端端面，使得雨水能够沿着第一微型管道18从移动部件5的顶面流至头端的端面，便于排水。
50.对于光伏组件9，将可以将光伏组件9设置为两个光伏板块11夹着一个空心板块12的状态，光伏组件9连接第一旋转器21，第一旋转器21连接在第二旋转轴10上，且第一旋转器21所在的位置是第二旋转轴10的中点处，第一旋转器21转动带动光伏组件9转动，从而使得光伏组件9能够交替使用光伏组件9两面的光伏板块11，在一个面上的光伏板块11工作温度到达临界点时交换，用另一面的光伏板块11进行工作；对于第一旋转器21而言，初始状态下设置为0
°
，在第一次旋转时，顺时针旋转180
°
，而当需要再次替换时，逆时针旋转180
°
。
51.进而，第二滑动槽7顶端封闭、底端设置第一伸缩式限位板19，并且，移动部件5的尾端底面设置第一凹陷槽20，从而，在下一层的移动部件5移动至该第二滑动槽7时，第一伸缩式限位板19伸长并伸长至第一凹陷槽20中，从而能够托住下一层的移动部件5。
52.实施例三参考图9-12。在实施例一与实施例二公开内容的基础上，优选地，该移动部件5设置若干第二微型管道22以及第三微型管道23，该第二微型管道22的两端的开口分别设置于该移动部件5的顶面和底面，该第三微型管道23连接该第二微型管道22，该第三微型管道23一端封闭、另一端的开口设置于该移动部件5的头端的端面。
53.优选地，该固定部件4与该第一旋转轴3连接处设置第二旋转器24，该第二旋转器
24用于将该固定部件4在垂直于该第一旋转轴3的方向上旋转，该第二旋转器24的旋转角度设定有第四旋转阈值。
54.优选地，该第二滑动槽7的两端分别设置第二伸缩式限位板25，该第二伸缩式限位板25用于开启或关闭该第二滑动槽7的两端，该移动部件5的尾端的顶面和底面分别设置第二凹陷槽26，该第二凹陷槽26的横向尺寸与该第二伸缩式限位板25的横向尺寸一致，该第二伸缩式限位板25还用于托起下一层的该移动部件5，当该第二伸缩式限位板25伸长时，该第二伸缩式限位板25伸长至该第二凹陷槽26中。
55.在具体实施过程中，第二微型管道22的两个开口处可以设置开关门，朝天一面的开口处的开关门开启、朝地一面的开口处的开关门关闭，从而协同第三微型管道23，能够尽量的排出雨水。
56.对于光伏组件9，可以设置为两块光伏板块11夹着一块空心板块12；第一旋转轴3上设置第二旋转器24，第二旋转器24转动带动连接瓦片1转动，瓦片1转动能够使得光伏组件9两面的光伏板块11交替进行工作，对于第二旋转器24而言，初始状态下设置为0
°
，在第一次旋转时，顺时针旋转180
°
，而当需要再次替换时，逆时针旋转180
°
。
57.进而，第二滑动槽7的两端分别设置第二伸缩式限位板25，位于上端的第二伸缩式限位板25直接伸长，位于下端的第二伸缩式限位板25在滑动器8带动移动部件5滑动至第二滑动槽7后伸长，并且伸长至位于移动部件5上位于下方的第二凹陷槽26中，从而托住移动部件5；当第二旋转器24转动后，瓦片1的上下面颠倒，重复上述动作。
58.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。
59.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
60.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。