一种多功能寒区屋顶结构及使用方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种多功能寒区屋顶结构及使用方法。

背景技术

由于地形地貌以及水文地质原因，我国水利行业在南方较为发达，而北方较为弱势，例如在南方适用的海绵城市，在北方由于气候原因会受到极大影响，传统绿色屋顶植物无法在寒冷的冬季种植，同时由于冰雪长时间的积累，屋顶会产生大量的积雪，当入春后大量冰雪融化造成的污染无法估计，除此之外冰雪由于太阳光照及温度的变化会发生融化，并在屋顶形成檐冰，在地面形成大面积冰面，会对人们生活带来极大的不利，北方与南方的水资源不同，水具有流动性，而雪会发生凝固，南方可以利用水来进行发电，而北方不可以，近年来随着新能源的不断开发，与南方不同的北方应该追求全新的新能源模式。

相关领域的技术人员进行了一部分改进，例如专利申请号为 CN202020410516.4提出“两个底座支撑结构对称设置在待除雪屋顶上端面的两侧，每个底座支撑结构上部设有一个电动滚珠丝杠滑轨，刮雪板两端分别与两个电动滚珠丝杠滑轨的滑台固接，两个推拉式电磁铁的可移动杆向下穿过第一刮雪钢板并延伸至矩形凹槽内，若干可移动刮雪条由前至后依次设置在矩形凹槽内，连杆依次穿过所有所述第二刮雪钢板的矩形通孔，连杆的两端分别与两个推拉式电磁铁的可移动杆固接”虽然该实用新型能够满足屋顶清雪的特点，但该申请文件中的技术方案存在很多不足，如清理装置所清除的雪不是彻底消失而是换个地方继续堆积，清理积雪要浪费大量电能，积雪不仅没有发挥它应有的效益还带来了污染和耗能。本发明将有效解决能源来源问题，在极大的利用自然资源的同时达到清雪净化作用。另外檐冰问题将从根本有效解决，当晴天使利用光伏发电，阴雪天利用雪力发电，从而达到各时段的资源利用。

基于此，本发明设计了一种多功能寒区屋顶结构及使用方法，以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述北方冰雪无法被有效利用、檐冰极大影响人们生活的问题，传统屋顶产生严重的浪费，更会对生态环境，对人类生活造成极大影响，为此，本发明本着生态环保的原则，以提高寒区水利治理为根本充分利用自然资源为原则进行对现有北方城市屋顶改造，使寒区水利对冰雪利用、水资源净化、檐冰治理等多方面有更深一步改变。

本发明提供一种多功能寒区屋顶结构及使用方法，包括：屋顶箱体，升降发电板，发电滑板，滑动块，喷水系统，净化系统以及发电滚轮；

屋顶箱体包括保温区、排水口、固定板；

固定板、升降发电机、净化系统、发电滚轮分别与保温区连接；

发电滑板包括固定体、滑槽、滑动块、定滑轮、发电机；

固定体与固定板连接；

滑动块与滑板连接；

喷水系统与滑槽连接；

净化系统与排水口连接；

固定板、升降发电机、净化系统、发电滚轮分别与保温区枢轴连接或固定连接。

进一步地，升降发电板包括光伏发电板、金属杆、传送带、清雪块、卷回装置、伸缩装置，光伏发电板通过金属杆与伸缩装置可转动性固定连接，清雪块设置于光伏发电板上方，卷回装置与伸缩装置内部连接，卷回装置通过传送带与清雪块连接。

更进一步地，伸缩装置内部设置卡接块、压动块、弹簧，弹簧与压动块内部连接，卡接块与压动块卡紧连接，卡接块上、下端均与传送带连接，卡接块下端传送带与卷回装置连接。

进一步地，发电滑板包括：固定体、滑槽、滑板、定滑轮、发电机、连接滑动带。固定体与固定板连接，滑板与滑槽连接，定滑轮、滑板分别与固定体连接，发电机与定滑轮轴部连接，连接滑动带与定滑轮、滑动块连接。

进一步地，滑动块包括：POM塑料、对接凸沿、清理块、加热板。滑动块凸侧安装有POM塑料，对接凸沿与滑槽连接，滑动块凹侧边部安装有清理块，滑动块凸侧安装有加热板与POM塑料连接。

进一步地，喷水系统包括：升降杆、防冻帽、升降喷水头、加热装置、推动器、保温装置。升降杆上端与防冻帽、升降喷水头连接，加热装置与升降杆两侧连接，推动器与升降杆下端连接，保温装置与加热装置、推动器连接，升降杆两侧设置有凹槽，升降喷水头与凹槽枢轴连接，升降杆与升降喷水头之间用弹簧连接。

进一步地，净化系统包括：加热装置、过滤管、硝化块、反硝化块、除磷块、吸附块、水质检测装置。加热装置与保温区连接，过滤管与加热装置连接，过滤管下端接有四种块体，四种块体从上到下以硝化块、反硝化块、除磷块、吸附块依次连接，吸附块与水质检测装置连接。

本发明还公开一种多功能寒区屋顶使用方法，包括以下步骤：

步骤一，设置任意面积的保温区作为屋顶箱体的主体以及用于固定内部发电滑板固定板、用于排水的排水口；

步骤二，升降发电板通过伸缩装置与保温区连接，使得光伏发电板保持一定斜率，所述的光伏发电板上方的清雪块按时清理积雪；

步骤三，若干喷水系统通过固定通孔与滑槽里侧固定连接；

步骤四，连接滑动带通过滑动块上固定枢纽固定连接后，在滑板上方通过对接凸沿与所述滑槽对应放入，所述连接滑动带绕过定滑轮凹槽，与所述凹槽形成滑动连接，所述连接滑动带及所述滑动板整体最终与所述滑槽形成滑动连接，整体的旋转运动带动与定滑轮连接的发电机工作；

步骤五，在滑板上旋转的滑动块最终将雪推入发电滚轮，所述发电滚轮的转板通过落入的雪带动转轴旋转，转轴连接发电机并带动其工作；

步骤六，屋顶箱体下部保温区安装加热装置，并在下部连接四种净化块体用于净化水资源，净化后通过水质检测装置检测后通过排水口排出。

进一步地，若干喷水系统通过固定通孔与滑槽里侧固定连接，使滑板表面形成光滑表面，使滑动块在表面快速旋转，连接滑动带也随之旋转，并带动定滑轮及其连接的发电机工作。

本发明的有益效果：

应用本发明提供的一种多功能寒区屋顶结构及使用方法，在日常情况下，保持光伏发电板一定的角度使雪不易淤积且通过清雪块按时清理，光伏发电板可以正常工作，下雪后雪落入发电滑板，工作人员通过远程控制，喷水系统工作向发电滑板喷水，将滑板表面小凹槽填满，水凝固成冰后形成光滑表面，滑动块由于雪重力作用在光滑表面滑动，并带动连接带运动，使定滑轮转动并将其转换成电能，随后雪落入发电滑轮进行二次发电，最终落入净化系统，由于内部加热，雪开始融化成水落入四个净化块，净化后的水经过检测系统检测后通过排水口流入居民家中或进入喷水系统再次利用，节能环保、解决檐冰、新能源利用为整个装置的突出之处。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法结构示意图；

图1b为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法剖视图；

图2为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法的光伏发电板示意图；

图3为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法升降发电板结构示意图；

图4a为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法伸缩装置锁死示意图；

图4b为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法伸缩装置放松示意图；

图5为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法清雪块工作结构示意图；

图6为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法滑板示意图；

图7为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法发电滑板整体示意图；

图8为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法发电滑板工作示意图；

图9a为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法滑动块示意图；

图9b为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法滑动块底部示意图；

图10为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法喷水系统整体示意图；

图11为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法喷水系统剖视图；

图12为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法净化系统示意图；

图13为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法发电滚轮示意图；

图14为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法使用流程示意图。

附图标号说明：

1屋顶箱体；

101保温区；

102排水口；

103固定板；

2升降发电板；

201光伏发电板

202金属杆；

203传送带；

204清雪块；

205卷回装置；

20伸缩装置；

2001卡接块；

2002压动块；

2003弹簧；

3发电滑板；

301固定体；

302滑槽；

303滑板；

304定滑轮；

305发电机；

306连接滑动带；

4滑动块；

401 POM塑料；

402对接凸沿；

403清理块；

404加热板；

5喷水系统；

501升降杆；

502防冻帽；

503升降喷水头；

504加热装置；

505推动器；

506保温装置；

6净化系统；

601加热装置；

602过滤管；

603硝化块；

604反硝化块；

605除磷块；

606吸附块；

607水质检测装置；

7发电滚轮；

701转板；

702转轴。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“相连”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例1

图1a为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法示意图，图1b为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法剖视图。

如图1a、1b所示，本发明提供一种多功能寒区屋顶结构及使用方法包括：屋顶箱体1，升降发电板2，发电滑板3，滑动块4，喷水系统5，净化系统6以及发电滚轮7，屋顶箱体1包括保温区101、排水口102、固定板103，固定板103、升降发电机305、净化系统6、发电滚轮7分别与保温区101连接，发电滑板3包括固定体301、滑槽302、滑板303、定滑轮304、发电机305，固定体301与固定板103连接，滑动块4与滑板303连接，喷水系统5与滑槽302连接，净化系统6与排水口102连接。

图2为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法的光伏发电板示意图，如图2所示，光伏发电板201位于屋顶箱体1上部，光伏发电板201连接轴与保温区101枢轴连接。

图3为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法升降发电板结构示意图

如图3所示，升降发电板位于屋顶箱体上部，升降发电板包括：光伏发电板201、金属杆202、传送带203、清雪块204、卷回装置205、伸缩装置20，光伏发电板201，通过金属杆202与伸缩装置20可转动性固定连接，清雪块204设置于光伏发电板201上方，卷回装置205与伸缩装置20内部连接，卷回装置205通过传送带203与清雪块204连接。

在本实施例中，传送带203材质可以为如下的一种或几种：塑料、尼龙、软橡胶、硬橡胶、聚烯烃等。

在本实施例中，清雪块204的材质为如下的一种或几种：软橡胶、硬橡胶等。

传送带203外部有防冻保护套，保护套与光伏发电板201上部连接。

图4a为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法伸缩装置锁死示意图，图4b为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法伸缩装置放松示意图，图5为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法清雪块工作结构示意图。

如图4a与4b所示，伸缩装置20内部设置卡接块2001、压动块2002、弹簧2003，弹簧2003与压动块2002内部连接，卡接块2001与压动块2002卡紧连接，卡接块2001上、下端均与传送带203连接，卡接块2001下端传送带203与卷回装置205连接。

卷回装置205内部与传送带203通过弹簧2003连接。

图6为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法滑板示意图，图7为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法发电滑板3整体示意图，图8为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法发电滑板3工作示意图。

如图6至图8所示，发电滑板3上端连接在固定板103上，发电滑板3包括：固定体301、滑槽302、滑板303、定滑轮304、发电机305、连接滑动带306，固定体301与固定板103连接，滑板303与滑槽302连接，定滑轮304、滑板303分别与固定体301连接，发电机305与定滑轮304轴部连接，连接滑动带306与定滑轮304、滑动块4连接。

滑板303具有顶部和两个滑槽302，顶端的两端分别与固定体301连接。滑板303表面设置有等距复数个呈三角形的凹槽，在本实施例中，表面设置凹槽数量为10个。滑板303左滑槽302内侧具有奇数个喷水系统5，在本实施例例中，左滑槽302内侧具有5个喷水系统5。滑板303右滑槽302内侧具有奇数个喷水系统5，在本实施例中，右滑槽302内侧具有5个喷水系统5。滑板303左滑槽302上的奇数个喷水系统5、滑板303右滑槽302的奇数个喷水系统5与滑板303上的复数个凹槽穿插对应并安装在滑槽302内部表面。

连接滑动带306与定滑轮304凹槽对应连接，定滑轮304一端与固定板103连接，另一端伸出杆轴与发电机305连接。

连接滑动带306两面具有大小相同的缝隙，滑动带306与定滑轮304紧密连接。

在本实施例中，连接滑动带306材质可以为如下的一种或几种：塑料、尼龙、软橡胶、硬橡胶、聚烯烃等。

图9a为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法滑动块4示意图，图9b为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法滑动块4底部示意图。

如图9a与9b所示，滑动块4安装在滑板303上方，并由连接滑动带306连接，滑动块4包括：POM塑料401、对接凸沿402、清理块403、加热板404。滑动块4凸侧安装有POM塑料401，对接凸沿402与滑槽302连接，滑动块4凹侧边部安装有清理块403，滑动块4凸侧安装有加热板404与POM塑料401连接。

滑动块4安装有两个对接凸沿402，左侧对接凸沿402与左侧滑槽302对应，右侧凸沿与右侧滑槽302对应，在滑板303上的滑动块4设置为偶数个，在本实施例中，滑动块4数量为六个。

在本实施例中清理块403上材质可以为如下的一种或几种：塑料、人工制毛、动物皮毛等。

图10为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法喷水系统整体示意图，图11为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法喷水系统剖视图。

如图10和11所示，喷水系统5在滑槽302里侧，喷水系统5包括：升降杆501、防冻帽502、升降喷水头503、加热装置504、推动器505、保温装置506。升降杆501上端与防冻帽502、升降喷水头503连接，加热装置504与升降杆501两侧连接，推动器505与升降杆501下端连接，保温装置506与加热装置504、推动器505连接。

升降喷水头503在升降杆501凹槽两侧，喷水头底部包括连接轴，两侧喷水头底部连接轴与升降杆501凹槽内部枢轴连接。推动器505底端具有固定脚，固定脚由侧壁底端向外延伸。推动器505底端左脚具有复数个固定通孔，在本实施例中，固定通孔的数量为2个。推动器505底端右脚具有复数个固定通孔，在本实施例中，固定通孔的数量为2个。固定脚上的复数个固定通孔、右侧固定脚上的复数个固定通孔与喷水系统5底部复数个固定通孔对应，并安装连接在滑槽302内表面。

升降杆501两侧设置有凹槽，升降喷水头503与凹槽枢轴连接，升降杆501与升降喷水头503之间用弹簧2003连接。

升降杆501底部与推动器505连接并限位于推动器505内部。

图12为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法净化系统6示意图。

如图12所示，净化系统6在屋顶箱体1底部，净化系统6包括：加热装置601、过滤管602、硝化块603、反硝化块604、除磷块605、吸附块606、水质检测装置607。加热装置601与保温区101连接，过滤管602与加热装置601连接，过滤管602下端接有四种块体，四种块体从上到下以硝化块603、反硝化块604、除磷块605、吸附块606依次连接，吸附块606与水质检测装置607连接。

硝化块603、反硝化块604、除磷块605、吸附块606每个块体之间有一定间距，每个块体通过四角的凸出与凹槽对应连接。

吸附块606、水质检测装置607与屋顶箱体1底部及排水口102连接。

图13为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法发电滚轮7示意图。

如图13所示，发电滚轮7处于发电滑板3下侧，与屋顶箱体1保温区101连接，发电滚轮7包括：转板701、转轴702。转轴702与箱体内部保温区101连接，四个转板701按一定距离与转轴702连接。

转轴702与发电机305连接，转板701按固定间距环绕安装在转轴702。

具体实施例2

本发明还公开一种多功能寒区屋顶使用方法，包括以下步骤：

步骤一，设置任意面积的保温区作为屋顶箱体的主体以及用于固定内部发电滑板固定板、用于排水的排水口；

步骤二，升降发电板通过伸缩装置与保温区连接，使得光伏发电板保持一定斜率，所述的光伏发电板上方的清雪块按时清理积雪；

步骤三，若干喷水系统通过固定通孔与滑槽里侧固定连接；

步骤四，连接滑动带通过滑动块上固定枢纽固定连接后，在滑板上方通过对接凸沿与所述滑槽对应放入，所述连接滑动带绕过定滑轮凹槽，与所述凹槽形成滑动连接，所述连接滑动带及所述滑动板整体最终与所述滑槽形成滑动连接，整体的旋转运动带动与定滑轮连接的发电机工作；

步骤五，在滑板上旋转的滑动块最终将雪推入发电滚轮，所述发电滚轮的转板通过落入的雪带动转轴旋转，转轴连接发电机并带动其工作；

步骤六，屋顶箱体下部保温区安装加热装置，并在下部连接四种净化块体用于净化水资源，净化后通过水质检测装置检测后通过排水口排出。

优选的，所述步骤三中若干喷水系统通过固定通孔与滑槽里侧固定连接，使滑板表面形成光滑表面，使滑动块在表面快速旋转，连接滑动带也随之旋转，并带动定滑轮及其连接的发电机工作。

图14为本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法使用流程示意图

本发明多功能寒区屋顶结构及使用方法工作原理：

应用本发明的多功能寒区屋顶结构及使用方法，当寒区降雪时，雪落到升降发电板上后，升降发电板上清雪块定时清雪，将雪推入发电滑板，由于滑板滑槽内的喷水系统根据指令向带有凹槽的滑板喷水，受低温作用后滑板形成光滑表面，与此同时雪进入滑板及滑动块后，雪的重力带动滑动块在滑板上做圆周运动，由于滑动带跟随滑动块旋转，同时滑动带与定滑轮紧密连接，最终带动定滑轮旋转，定滑轮旋转后通过杆件将扭矩传递到发电机，发电机将扭矩转换为电能，经过滑动块的雪投入到发电滚轮继续将势力转换为扭矩再转为电力，最后雪进入净化区域进行融化、过滤、检测，判断当前的水质情况后通过排水口排出到喷水系统或流入家用水，防止春天到来后造成的一系列影响。通过应用本发明的发电滑板用冰面减少阻力后，利用降雪带来的重力转为电力，有效利用了可能污染环境的的雪并收集起来，有效解决檐冰的产生及春天雪融化给生活带来的不便。

以上所述仅为本发明实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。