CN102655382B - 光伏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏装置，包括在由前向后方向上由下向上倾斜设置在底座上的光伏组件，所述光伏组件的后侧设置有由后向前方向上由下向上倾斜设置在所述底座上的导流板。本发明中，设计导流板以降低体型系数，减小风载荷作用时的上拔力；通过设计扰流板以改变气流速度，产生向下的压力，并且扰流板能够起到增加重量的效果，减小风载荷作用下上拔力和偏移力；通过设计导轨组成的底座以及其上的支撑柱，使得被支撑的光伏组件、导流板和扰流板安装方便稳固，且能够方便组成阵列式的整体，来使光伏装置更加牢靠；通过设计由前、后支撑柱和压条组成的夹持结构，使得对光伏组件夹紧过程中自动弥补纵向间隙，避免组件滑出。

Description

光伏装置
技术领域
本 发明涉及太阳能光伏领域，特别是涉及一种光伏装置。
背景技术
建筑节能和光伏发电是现代建筑业的重点发展方向。因此，光伏建筑一体化是一项潜力大、价值显著的新技术。建筑屋顶的光伏发电装置主要包括太阳能电池片和载体所构成的电池组件，将电池组件安装在朝阳的屋顶上面，由太阳能电池组件将光能转换成电能，并聚集电能输入电网，聚集电能输入电网的技术方案很多，属于已有比较成熟的技术，而光伏发电装置的一般结构如图1所示，包括柱31、梁32和天花板33，在梁32上安装析条34和隔栅35，隔栅35上安装屋面板36，屋面板36上铺防水层(或油毡)37，防水层37上盖瓦片，电池组件38安装在瓦片上面。上述已有光伏发电屋顶技术存在的缺点为：一是结构复杂，安装麻烦。并且在屋顶上作业，劳动强度大，很吃力；二是消耗材料大，材料加工工序多，人工费用高；三是不耐用，容易破损，使用寿命短；四是屋顶与电池组件连接安装牢度差，维修更换麻烦；五是外形土笨，不美观。另一方面，已有屋顶的各衔接处依靠砖块、水泥、油毡、胶水等堵塞、密封，施工时麻烦，防漏、防浸性能差，维修困难。
另外，普通的安装电池组件的光伏装置，需要能够抵御五十年风载作用，因此需要预制水泥基础，这样就会破坏原有屋面；水泥基础以及屋顶防水层修护均会提高光伏系统的成本；另外现有支架加工误差以及装配误差均会导致支架难以安装。并且，普通的光伏装置配重很大，对楼顶的支撑能力要求也很高。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本 发明要解决的技术问题是如何提高光伏装置抵御风载的能力，并降低光伏装置的安装难度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本 发明提供一种光伏装置，包括在由前向后方向上由下向上倾斜设置在底座上的光伏组件，所述光伏组件的后侧设置有由后向前方向上由下向上倾斜设置在所述底座上的导流板。
其中，所述导流板的上端与所述光伏组件的上端相接。
其中，所述光伏装置还包括扰流板，所述扰流板由后向前方向上由下向上倾斜设置于导流板后侧。
其中，所述扰流板下端固定于所述底座上。
其中，所述底座上设置有光伏组件前支撑柱和光伏组件后支撑柱，分别支撑所述光伏组件的下端和上端。
所述导流板上端固定于所述光伏组件后支撑柱上。
其中，所述底座上设置有扰流板前支撑柱，所述扰流板前支撑柱支撑所述扰流板的下端；所述导流板上设置有扰流板后支撑柱，所述扰流板后支撑柱支撑所述扰流板的上端。
其中，所述底座包括至少两根并排间隔设置的底座板，所述底座板上设置有导轨；所述光伏组件前支撑柱、光伏组件后支撑柱和扰流板前支撑柱分别安装在所述导轨上。
其中，所述光伏组件前支撑柱和光伏组件后支撑柱上分别设置有开口槽，光伏组件的端部插入开口槽内。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的光伏装置，通过设计导流板以降低体型系数，减小风载荷作用时的上拔力；通过设计扰流板以改变气流速度，产生向下的压力，并且扰流板能够起到增加重量的效果，减小风载荷 作用下上拔力和偏移力；通过设计导轨组成的底座以及其上的支撑柱，使得被支撑的光伏组件、导流板和扰流板安装方便稳固，且能够方便组成阵列式的整体，来使光伏装置更加牢靠。
附图说明
图1是现有技术中光伏装置的结构示意图；
图2是本 发明实施例中光伏装置的立体图；
图3是本 发明实施例中光伏装置的侧视图；
图4是本 发明实施例中光伏装置的俯视图；
图5是本 发明实施例中光伏装置的主视图；
图6是图3中视图I的局部放大图；
图7是图3中视图II的局部放大图；
图8是图5中视图III的局部放大图；
图9是图4中视图IV的局部放大图；
图10是图3中视图V的局部放大图；
图11是本 发明实施例中导轨的横截面示意图；
图12是本 发明实施例中扰流板的横截面示意图；
图13是本 发明实施例中压条的俯视图；
图14是本 发明实施例提供的阵列式光伏装置的立体图。
其中，1：底座；1-1：导轨槽形孔；2：扰流板后支撑柱；3：扰流板；3-1：上表面；3-2：下表面；3-3：迎风面；4：扰流板前支撑柱；5：导流板；6：压条；6-1：压条槽形孔；7：光伏组件后支撑柱；8：光伏组件；9：光伏组件前支撑柱；10：压条压紧螺栓；11：安装螺栓；12：安装螺母；13：扰流板安装螺栓；31：柱；32：梁；33：天花板；34：析条；35：隔栅；36：屋面板；37：防水层；38：电池组件。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本 发明的具体实施方式作进一步 详细描述。以下实施例用于说明本 发明，但不用来限制本 发明的范围。
图2示出了本实施例的光伏装置的立体图，图3是其侧视图，图4是其俯视图，图5是其主视图。如图所示的光伏装置包括在由前向后方向上由下向上倾斜设置在底座1上的光伏组件8，光伏组件8的后侧设置有由后向前方向上由下向上倾斜设置在底座1上的导流板5。下文中所出现的方位词“上”、“下”、“前”、“后”均以上述描述为基准。
本实施例中，底座1包括两根并排间隔设置的底座板，所述每根底座板上设置有导轨，光伏组件8安装在导轨上，便于对光伏组件8的倾斜角度进行调节，光伏组件8的倾斜角度一般选择在20～40°。导流板5的上端可选择性的与光伏组件8的上端相接或固定于光伏组件后支撑柱7上，与光伏组件8相接时，其连接方式可为铰链连接、搭接或者抵接，优选铰链连接。导流板5的下端安装在导轨上，导流板5的倾斜角度一般选择在30～60°。在导流板5的后侧还设置有由后向前方向上由下向上倾斜设置的扰流板3，扰流板3上端与导流板5相接或靠近导流板5的上端，下端固定于底座1上，由此实现扰流板3的倾斜。
光伏组件8的倾斜设置，具体可通过在导轨上设置光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7实现。光伏组件前支撑柱9的高度小于光伏组件后支撑柱7的高度，由光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7分别支撑安装光伏组件8的下端和上端；导流板5下端固定于导轨上，导流板5上端固定于光伏组件后支撑柱7上端，由此实现导流板5的倾斜设置；扰流板3的倾斜设置，具体通过在导流板5后侧的导轨上设置扰流板后支撑柱2，在导流板5上设置扰流板前支撑柱4，将扰流板3的下端和上端分别安装在扰流板后支撑柱2和扰流板前支撑柱4上，使其倾斜设置于导流板5的后侧。
本实施例中，底座1上设置的导轨可根据被支撑的光伏组件8的大小和重量的不同，以适当增加导轨的数目；并且，导轨的长度根据光伏组件前支撑柱9、光伏组件后支撑柱7、导流板5和扰流板3的总体结构长度来确定。
因光伏组件8由光伏组件后支撑柱7朝向光伏组件前支撑柱9倾斜，所以光伏组件前支撑柱9上所承受的作用力大于光伏组件后支撑柱7上所承受的作用力。因此，优选将光伏组件前支撑柱9设置为板状结构，光伏组件后支撑柱7为单个的固定在导轨上的柱状支撑物。
因光伏组件后支撑柱7高度相对较高，导流板5的左右两侧上端分别固定于光伏组件后支撑柱7的上端，通过设置导流板，光伏装置的风荷载体型发生变化，根据如下所示的风载荷计算公式：
ωk＝βz*μs*μz*ω0
式中，ωk为风荷载标准值，单位kN/m2；βz为z高度处的风振系数；μs为风荷载体型系数；μz为风压高度变化系数；ω0为基本风压值，单位kN/m2。根据风荷载体型系数的计算公式，风荷载体型系数μs在此相应增加，风吸力相应降低，从而相应增大了本实施例光伏装置承载风荷的能力。
本实施例中，光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7分别通过螺栓安装在导轨上。参照图3，光伏组件后支撑柱7由螺栓固定在导轨上。参照图6和图8，光伏组件前支撑柱9由安装螺栓11和安装螺母12固定在导轨上。导轨的横截面形状如图11所示，其采用铝合金材料并做防腐处理。导轨上开有导轨槽形孔1-1，可供螺栓在内滑动，便于调整光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7在导轨上的安装位置，以避免加工误差带来的安装困难，同时可以调整光伏组件的倾斜角度。
为了提高本实施例中支撑柱对光伏组件8的支撑牢固程度，光伏组件前支撑柱9采用特殊形状的铝合金型材，其横截面形状如图6所 示，即在光伏组件前支撑柱9上朝向光伏组件后支撑柱7的侧面设置有开口槽，开口槽的形状、大小分别和与其相接触的光伏组件8的端部形状、大小相匹配，使得光伏组件8一端恰好卡合在光伏组件前支撑柱9的开口槽内。同样的，如图7所示，光伏组件后支撑柱7上朝向光伏组件前支撑柱9的侧面也开设有开口槽，开口槽的形状、大小分别和与其相接触的光伏组件8的端部形状、大小相匹配，使得光伏组件8的另一端恰好卡合在光伏组件后支撑柱7的开口槽内。光伏组件8仅仅卡合在光伏组件前、后支撑柱9和7上，结构并不完全牢靠，为此，在光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7上分别设置了压条6，压条6分别位于光伏组件8两端的上方，将光伏组件8压紧。
本实施例中，压条6与光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7的连接面均为倾斜面，且压条6的倾斜面与光伏组件8接触的端部具有突出块，以适应光伏组件8的倾斜设置，将光伏组件8的两端分别压紧。光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7上均设置有螺纹孔，压条6与光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7相接触的面上分别设置有压条槽形孔6-1，如图13所示，压条槽形孔6-1的设置，使得压条6可以在光伏组件前支撑柱9和光伏组件后支撑柱7上的位置进行调整，具体为，使用压条压紧螺栓10穿过压条槽形孔6-1进入光伏组件前支撑柱9或光伏组件后支撑柱7上相应位置的螺纹孔内，通过调节螺栓10可以调节压条6的左右位置。
本实施例中，导流板5下端通过螺栓固定在导轨上，上端通过螺栓固定于光伏组件后支撑柱7上。
本实施例中，扰流板3参照跑车尾翼设计，以使得风速较大时减小升力。根据流体力学伯努力方程可知，在流体的流动中，压强跟流速有关，流速大的地方压强小。根据质量守恒原理，扰流板3设计为如图11所示，其面向导流板5的表面记为上表面3-1，上表面3-1为平面，扰流板3上背向导流板5的表面记为下表面3-2，下表面3-2 和迎风面3-3为弧面，扰流板3安装时，其上端通过扰流板前支撑柱4与导流板5连接，扰流板前支撑柱4高于扰流板后支撑柱2，迎风面3-3的底部设置有安装槽(图中未示出)，扰流板3下端通过安装槽安装在扰流板后支撑柱2上。如图10所示，安装槽的设置，便于将扰流板3放置到扰流板后支撑柱2上，安装槽内有螺纹孔，并通过扰流板安装螺栓13将其固定到扰流板后支撑柱2上。扰流板3的结构设置和安装方式，使得下表面3-2气体流速增大，压强降低，从而扰流板3产生一个风压，风速越大，风压越小。扰流板后支撑柱2为工字钢焊接件，其下面均为开孔钢板，通过螺栓和螺母连接到导轨上，且可以左右滑动来调节位置，便于整个支架的组装。
将支撑一组光伏组件8的支撑结构记为一组支架单元，根据实际项目需要，通常需要多组支架单元来支撑多组光伏组件8来构成阵列式的光伏装置。如图14所示，当支架单元沿导轨长度方向具有多组时，将导轨的长度随着支架单元数量的增加成倍增加，并相应设置支架单元的其它组件即可，此时多组相同的支架单元依次设置在导轨上，在每组支架单元上安装光伏组件8，形成阵列式的光伏装置。
当支架单元沿垂直于导轨长度方向具有多组时，将并排间隔设置的导轨数量增加，相邻的若干个导轨构成一组支架单元的底座，在其上方安装其他支撑组件，构成多组并列的支架单元，安装光伏组件8之后，形成阵列式的光伏装置。在阵列式的光伏装置中，当光伏组件8横向排列时，位于阵列中间的光伏组件后支撑柱7可以同时支撑两组相邻的光伏组件8，此时光伏组件后支撑柱7上部的开口槽可以基于单一支架单元结构中的位置和尺寸相应扩展。如图7和图9所示，开口槽宽度增大，能够左右两侧同时支撑光伏组件8，通过这种方式，既可以节省材料，又可以实现光伏组件阵列式紧密排布。
由以上实施例可以看出，本 发明通过设计导流板以降低体型系数，减小风载荷作用时的上拔力；通过设计扰流板以改变气流速度， 产生向下的压力，并且扰流板能够起到增加重量的效果，减小风载荷作用下上拔力和偏移力；通过设计导轨组成的底座以及其上的支撑件，使得被支撑的光伏组件、导流板和扰流板安装方便稳固，且能够方便组成阵列式的整体，来使光伏装置更加牢靠；通过设计由前、后支撑柱和压条组成的夹持结构，使得对光伏组件夹紧过程中自动弥补纵向间隙，避免组件滑出。
以上所述仅是本 发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本 发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本 发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光伏装置，包括在由前向后方向上由下向上倾斜设置在底座上的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件的后侧设置有由后向前方向上由下向上倾斜设置在所述底座上的导流板；所述光伏装置还包括扰流板，所述扰流板由后向前方向上由下向上倾斜设置于导流板后侧，所述扰流板下端固定于所述底座上，所述扰流板面向所述导流板的表面记为上表面，上表面为平面，扰流板背向导流板的表面记为下表面，下表面和迎风面为弧面；所述底座包括至少两根并排间隔设置的底座板，所述底座板上设置有导轨，所述光伏组件安装在导轨上。
2.如权利要求1所述的光伏装置，其特征在于，所述导流板的上端与所述光伏组件的上端相接。
3.如权利要求1所述的光伏装置，其特征在于，所述底座上设置有光伏组件前支撑柱和光伏组件后支撑柱，分别支撑所述光伏组件的下端和上端。
4.如权利要求3所述的光伏装置，其特征在于，所述导流板上端固定于所述光伏组件后支撑柱上。
5.如权利要求4所述的光伏装置，其特征在于，所述底座上设置有扰流板前支撑柱，所述扰流板前支撑柱支撑所述扰流板的下端；所述导流板上设置有扰流板后支撑柱，所述扰流板后支撑柱支撑所述扰流板的上端。
6.如权利要求5所述的光伏装置，其特征在于，所述光伏组件前支撑柱、光伏组件后支撑柱和扰流板前支撑柱分别安装在所述导轨上。
7.如权利要求3所述的光伏装置，其特征在于，所述光伏组件前支撑柱和光伏组件后支撑柱上分别设置有开口槽，光伏组件的端部插入开口槽内。
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