CN102776990A - 卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，涉及太阳能光伏发电设备领域和屋顶建筑材料领域，属于光伏建筑一体化领域。简单来说，就是将金属板做成两边带有槽状结构的屋顶支架构件，通过将太阳能电池板与此屋顶支架构件相结合固定，形成一个具有防水保温功能的太阳能屋顶，可以完全替代传统屋顶，同时还节省了大量的材料和人工，美观实用。

Description

卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏发电设备领域和屋顶建筑材料领域，属于光伏建筑一体化领域。具体来说，就是通过将太阳能电池板与本专利设计的屋顶支架构件相结合，形成一个防水保温的太阳能屋顶，可以完全替代传统屋顶。
背景技术：
在屋顶上安装太阳能电池板进行发电，此具有节约土地资源、就近供电、减少电能损耗等优点，但同时也存在很多缺点，如在原有斜面屋顶或平面屋顶采用后加方式安装太阳能电池板，均需要破坏屋面防水层进行固定，且不但多用了很多的支架材料，还与建筑物的整体外观不协调，尤其在平面屋顶上安装还占用了原有的屋顶空间，对房屋无法起到防晒保温的功能，即破坏屋面防水层、浪费材料、影响美观、占用原有空间、无防晒保温功能。
本专利前期调研了多个个人或厂家对太阳能建筑一体化的研究，如申请号为201010141222.7“一种用于光伏建筑一体化的太阳能电池组件”发明专利，其中涉及的带有发泡聚苯乙烯等材料的彩钢板可以起到保温的作用，但是其电池板与彩钢板是通过粘结胶进行固定，由于太阳能电池板白天工作时最高温度会达到70℃-90℃，且太阳能电池板设计使用寿命是25年，因此在此期间，粘结胶是否能够始终达到必要的粘结强度存在很大的疑问，尤其面对强风时是否能够始终牢固，对项目的安全运行是否会存在隐患。
申请号为200910095312.4“自动排水型全密封光伏建筑一体化屋顶”专利，其中太阳能电池组件的玻璃背板与太阳能组件边框，及太阳能组件边框与整体框架间的防水结构均是采用了密封胶条的形式，同样由于太阳能电池板的工作温度较高及太阳能电池板使用寿命较长，密封胶条在使用过程中很容易老化，无法长期达到防雨防漏的功能。此专利无保温结构，不能达到屋顶保暖的基本功能，且此专利太阳能电池背板直接做成屋顶，无散热结构，会影响太阳能电池的转换效率。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：太阳能电池板支架在屋顶安装，存在二次建设、浪费材料、破坏屋面防水层、影响美观的缺点，及部分支架所用的材料易老化，使用寿命较短，需定期维护更换的缺点，还有部分光伏建筑一体化支架不易于电池板散热的缺点。
本发明的技术方案是：研发了卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其可以作为太阳能光伏电池板的支架，又可以做成防水抗压保温结构，可以完全替代传统屋顶。发明具体包括由金属薄板做成的U形卡槽式金属板、L形防滑件、根据电池板的尺寸已预先开好孔的斜梁、带弹簧的中压件、侧边防水件。其中U形卡槽式金属板根据保温结构又分为两种，即单壁简易型和夹心保温型，其中单壁简易型即为只有单层钢板，无保温结构，成本低，适用于对保温要求不高的敞开式结构，如厂房、车棚、遮雨棚等建筑；夹心保温型即为两层金属板结构，里面填充有保温材料，如聚苯、聚苯乙烯、硬质聚氨酯即PU、三聚酯即PIR、酚醛即PF、岩棉即RW、泡沫等保温材料。
本发明的主要特点是：U形卡槽式金属板的左右两个边的中间部分分别为反S形和S形结构，太阳能电池板的两边可以插入此结构所形成的内侧为凹面的空腔内，在卡槽式金属板的外侧，中压件的上边缘可以卡入此结构所形成的向金属板内侧凹的空腔内；在卡槽式金属板两边的上边缘，一边为I形，一边为倒过来的U形，两片卡槽式金属板侧边连接时采用搭接方式，即一块板边的I形上边缘插入另一块板边倒过来的U形上边缘的中空腔内，从而达到了防止水渗漏的效果；两片卡槽式金属板侧边采用搭接方式连接后的腔体可以完全覆盖中压件、斜梁、螺丝、螺眼等处，使裸露在外面的材料只有太阳能电池板和U形卡槽式金属板，无任何螺丝螺眼；卡槽式金属板除两边与电池板边缘所接触的面积外，其他部分向下凹陷，从而与太阳能电池板有一定的距离，为太阳能电池板的通风散热留出了空间；整套屋顶构件的固定方式是，中压件固定在斜梁上，弹簧处于中压件与斜梁之间将中压件撑高，L形防滑件固定在斜梁向下的一端，U形卡槽式金属板的两边分别搭在两根斜梁上，中压件上边缘在外侧分别嵌入卡槽式金属板的两边反S形和S形向内侧凹的空腔中，太阳能电池板插入卡槽式金属板，通过旋紧中压件的螺丝来向下压迫卡槽式金属板，从而使此卡槽式金属板被压迫部分发生向内的变形，从而达到卡住太阳能电池板的效果，达到即固定了卡槽式金属板又固定了太阳能电池板，又保证了卡槽式金属板无任何破损目的。
本发明的优点是：实现了太阳能光伏建筑一体化屋顶在外部无任何裸露螺丝或钉眼，无漏水隐患；使太阳能支架直接与屋顶横梁相结合，大量节省了支架材料和屋顶防水抗压保温材料，降低了建设成本，达到了即美观又经济的效果；内部有保温结构，无易老化材料，有通风散热结构，真正达到了防水保温长寿命及保证电池板转换效率的特点，可以完全替代传统屋顶。
附图说明：
图1、夹心保温卡槽式金属板横断面图
图2、夹心保温卡槽式金属板侧视图
图3、单壁简易卡槽式金属板横断面图
图4、单壁简易卡槽式金属板侧视图
图5、两块单壁简易卡槽式金属板连接图
图6、中压件、底部防滑件、横梁示意图
图7、中压件、底部防滑件与竖梁安装后示意图
图8、已安装上一块单壁简易卡槽式金属板示意图
图9、已安装上两块单壁简易卡槽式金属板示意图
图10、已安装上一块太阳能电池组件的单壁简易卡槽式屋顶构件示意图
图11、已安装上两块太阳能电池组件的单壁简易卡槽式屋顶构件示意图
图12、卡槽式屋顶构件固定结构示意图
图13、卡槽式屋顶构件安装侧边挡水件后结构示意图
图14、卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件安装后整体示意图
具体实施方式：
结合附图，以下进一步说明本发明的实施方式，本发明先根据电池板的尺寸将金属薄板预制成U型卡槽式金属板，其根据保温结构又分为夹心保温型和单壁简易型，夹心保温型卡槽式金属板如图1、图2所示，夹心层(3)为聚苯、聚苯乙烯、硬质聚氨酯即PU、三聚酯即PIR、酚醛即PF、岩棉即RW或泡沫保温材料。单壁简易型卡槽式金属板如图3、图4所示。卡槽式金属板左右两个边的中间部分分别为反S形(1)和S形(2)结构，卡槽式金属板两个边的上边缘，一边为I形结构(6)，一边为倒过来的U形结构(7)。卡槽式金属板侧边的接缝处采用搭接方式(8)，即一块板边的I形上边缘插入另一块板边倒过来的U形上边缘的中空腔内，如图5。
具体安装方式是根据卡槽式金属板的尺寸，先将已预先开好孔的斜梁(12)按尺寸固定于屋顶横梁上；然后将带有弹簧的中压件(9)固定在斜梁上，使弹簧(10)处于中压件与斜梁之间，再将L形防滑件(11)固定在斜梁向下的一端，如图6、图7所示；然后分别将两块卡槽式金属板搭在斜梁上(13)，中压件上边缘要卡入卡槽式金属板外侧S形结构(1、2)所形成的向金属板内侧凹的空腔内，如标记(14)，卡槽式金属板侧边的接缝处采用搭接方式(8)，如图8、图9所示；再分别将两块太阳能电池板沿着卡槽式金属板的上部插入(19)，并接好线调整好位置，如图10、图11所示；最后从底部旋紧中压件的螺丝，达到整套构件的固定，其固定结构的剖视图如图12所示；整套卡槽式屋顶构件安装完毕后，再在两边的侧边卡入侧边防水件(17)，卡入方式如(16)，最后插入电池板固定，固定后结构如图13所示；卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件安装上太阳能电池板并固定后的整体图如图14所示。

Claims (9)

1.一种卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其包括U形卡槽式金属板(3或7)、L形防滑件(11)、根据太阳能电池板的尺寸已预先开好孔的斜梁(12)、带弹簧的中压件(9)、侧边防水件(17)。其特征在于，已预先开好孔的斜梁(12)与屋顶横梁连接固定，带有弹簧的中压件(9)与斜梁(12)连接固定，弹簧(10)处于中压件(9)与斜梁(12)之间，L形防滑件(11)与斜梁(12)向下的一端固定，U形卡槽式金属板两边搭在斜梁上(13)，中压件上边缘卡入卡槽式金属板侧边S形结构(1、2)所形成的开口向外的C形槽(14)内，太阳能电池板(18)嵌在卡槽式金属板侧边S形结构(1、2)所形成的开口向内的C形槽(19)内，两块卡槽式金属板侧边的接缝处采用搭接方式(8)，旋紧中压件的螺丝来向下压迫卡槽式金属板，卡槽式金属板被压迫部分发生向内的变形，卡槽式金属板被压迫部分向内的变形卡紧了太阳能电池板，如(14)。
2.根据权利要求1所述的卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其特征在于：U形卡槽式金属板，根据保温结构分为夹心保温型(3)和单壁简易型(7)。
3.根据权利要求1或2所述的卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其特征在于：夹心保温型卡槽式金属板(3)，夹心层为聚苯、聚苯乙烯、硬质聚氨酯即PU、三聚酯即PIR、酚醛即PF、岩棉即RW或泡沫保温材料。
4.根据权利要求1所述的卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其特征在于：上述U形卡槽式金属板(3或7)两个侧边的中间部分分别为反S形(1)和S形(2)结构，即相当于两个侧边结构均为两个C形槽竖向叠放，靠近金属板端的C形槽开口向内，远离金属板端的C形槽开口向外。
5.根据权利要求1或4所述的卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其特征在于：上述中压件(9)上边缘可以卡入U形卡槽式金属板(3或7)开口向外C形槽(14)中。
6.根据权利要求1或4所述的卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其特征在于：上述太阳能电池板(18)可以卡入U形卡槽式金属板(3或7)开口向内C形槽(19)中。
7.根据权利要求1所述的卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其特征在于：上述U形卡槽式金属板(3或7)除两边C形槽与太阳能电池板接触的面积外，其他部分向下凹陷(15)，从而与太阳能电池板有10mm至300mm间的通风散热距离。
8.根据权利要求1所述的卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其特征在于：上述U形卡槽式金属板(3或7)两个侧边的上边缘部分，一边为I形结构(6)，一边为倒过来的U形结构(5)或倒过来的V形结构(5)。
9.根据权利要求1或8所述的卡槽式全密封太阳能光伏建筑一体化屋顶构件，其特征在于：两片U形卡槽式金属板侧边连接时采用搭接方式，即一块板边的I形上边缘插入另一块板边倒过来的U形(5)或倒过来的V形(5)结构上边缘的中空腔内，如(8)。
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