一种快速安装太阳能光伏组件及支架的系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏组件安装系统,尤其是涉及一种快速安装太阳能光伏组件及支架的系统。
背景技术
太阳能光伏组件在屋顶安装使用时,一般需要支架进行支撑固定,满足一定的抗风强度要求。其中的支撑体系一般包含三大部件:光伏组件、支撑横梁、屋面固定底座,以及连接这三大部件之间的中间零部件,如压块、螺栓、螺母、螺钉、垫片等。
目前,市场上使用的坡屋顶安装支架体系,因没有将光伏组件与支架之间、以及支架与屋面固定底座之间的安装配合兼容进行有效整合,导致整个安装体系中零部件繁多,操作工序多而且复杂,支架成本高等问题。本发明通过优化整合三大部件以及各个连接零部件,达到了缩减部件、整合零件的目的。通过几个特殊设计的连接配合件和紧固件,实现整个体系安装的简单、快速、紧固的目的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种特别适用于坡屋顶安装太阳能光伏组件,实现简便、快速、可靠、高性价比的快速安装太阳能光伏组件及支架的系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种快速安装太阳能光伏组件及支架的系统,该系统包括光伏组件、组件外挂件、整合一体化支撑底座和中间连接件,所述的光伏组件通过组件外挂件安装在整合一体化支撑底座上,上下相邻的两块光伏组件共用一个整合一体化支撑底座,左右相邻的两块光伏组件通过中间连接件连接;
所述的整合一体化支撑底座包括弯钩形支撑底座和紧固连接件,所述的弯钩形支撑底座为不破坏屋面主防水层结构的折弯形结构,所述的紧固连接件可前后滑移的设置在弯钩形支撑底座上,通过紧固连接件的移动校正上下相邻的光伏组件的安装位置;
所述的光伏组件包括晶体硅电池片和组件边框,所述的组件边框侧面设有燕尾形结构滑槽,所述的组件外挂件设有可在燕尾形结构滑槽中滑动的燕尾形凸起,使光伏组件与屋面横梁自由匹配及固定。
所述的组件边框的上表面设有波浪形锯齿凸起,侧面燕尾形结构滑槽包括上通道槽口和下通道槽口,可以通过调整上下通道槽口的宽度、深度以及组件边框的壁厚来增大组件抗风强度。
所述的组件边框侧面还设有长条形定位槽,用于相邻光伏组件间端头的固定。
所述的组件外挂件呈倒“L”形或“T”形,其顶部内表面设有与组件边框上表面的波浪形锯齿凸起相匹配的波浪形锯齿凹槽,侧面上设有与所述上通道槽口和下通道槽口相匹配的燕尾形上凸起和燕尾形下凸起。
所述的组件外挂件顶部设有至少一个定位通孔口和至少一个腰型安装孔。
所述的弯钩形支撑底座自上而下设有三个平台,分别为组件支撑平台面、上下瓦材穿越平台面和屋面固定平台面,所述的组件支撑平台面中间设有滑移开槽口。
所述的紧固连接件底部设有卡位滑槽,所述的组件支撑平台面从该卡位滑槽中穿入定位,紧固连接件上部设有螺栓固定通孔和外挂件固定螺纹孔,螺栓穿过螺栓固定通孔后插入所述滑移开槽口内,使紧固连接件可在弯钩形支撑底座上前后滑移。
所述的中间连接件为类C型结构,包裹于组件边框的上表面、侧面、下表面外侧,中间连接件侧面设有两个腰型穿孔,通过紧固螺栓穿过所述腰型穿孔将相邻光伏组件绑定连接。
所述的紧固螺栓包括螺帽和螺栓柱,所述的螺帽呈与组件边框的燕尾形结构滑槽相匹配的燕尾状,螺帽外表面设有针状凸起阵列结构。
该系统还包括电缆线挂钩和接地组件,所述的电缆线挂钩上部卡设在组件边框上,下部设有放置电缆线的C型结构槽;所述的接地组件包括接地压块件、接地压块绑定件和接地连接线,所述的接地压块绑定件将接地压块件与组件边框压合绑定,所述的接地连接线连接接地压块件。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)通过缩减部件、优化零件、整合零部件的方式设计了一个整合一体化支撑底座,实现简单、快速、紧固、高性价比地安装坡屋顶太阳能光伏组件系统的目的;
(2)本发明采用特殊设计的光伏组件边框,去掉了常规屋顶安装系统所需的整条支撑横梁,实现边框的功能扩大化,起到支撑组件、配合连接、位置高效校正的作用;
(3)整合一体化支撑底座的弯钩形支撑底座具有不破坏屋面主防水层结构的优点。
附图说明
图1为本发明太阳能光伏组件的结构示意图;
图2为本发明太阳能光伏组件的组件边框截面图;
图3为本发明组件边框侧面开通道槽口示意图;
图4为本发明组件边框侧面开定位槽口示意图;
图5为本发明第一种组件外挂件主视图;
图6为本发明第一种组件外挂件俯视图;
图7为本发明第一种整合一体化支撑底座的爆炸图;
图8为本发明第一种整合一体化支撑底座的装配图;
图9为本发明光伏组件与整合一体化支撑底座的装配图;
图10为本发明第一种紧固连接件的结构示意图;
图11为本发明第一种紧固连接件紧固螺母的结构示意图;
图12为本发明第一种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图13为本发明弯钩形支撑底座的三角支撑梁的结构示意图;
图14为本发明中间连接件的结构示意图;
图15为本发明中间连接件的装配结构图;
图16为本发明中间连接件紧固螺母的结构示意图;
图17为本发明电缆线挂钩的结构示意图;
图18为本发明电缆线挂钩的装配图;
图19为本发明接地压块件的结构示意图;
图20为本发明接地压块绑定件的结构示意图;
图21为本发明接地压块件的装配图;
图22为本发明接地组件的装配图;
图23为本发明整体安装后的示意图;
图24为本发明第二种组件外挂件主视图;
图25为本发明第三种组件外挂件主视图;
图26为本发明第二种整合一体化支撑底座的爆炸图;
图27为本发明第二种整合一体化支撑底座的装配图;
图28为本发明第二种紧固连接件的结构示意图;
图29为本发明第二种紧固连接件紧固螺母的结构示意图;
图30为本发明第二种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图31为本发明第三种整合一体化支撑底座的爆炸图;
图32为本发明第三种整合一体化支撑底座的装配图;
图33为本发明第三种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图34为本发明第四种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图35为本发明第五种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图36为本发明第六种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图37为本发明第七种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图38为本发明第八种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图39为本发明第九种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图40为本发明第十种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图41为本发明第十一种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图42为本发明第十二种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图43为本发明第十三种弯钩形支撑底座的结构示意图;
图44为本发明第十四种弯钩形支撑底座的结构示意图。
图中:1为晶体硅电池片,2为组件边框,3为下通道槽口,4为上通道槽口,5为波浪形锯齿凸起,6为层压件安装槽口,7为对接型腔,8为长条形定位槽,9为定位通孔口,10为腰型安装孔,11为燕尾形上凸起,12为燕尾形下凸起,13为波浪形锯齿凹槽,14为紧固连接件紧固螺栓,15为紧固连接件,16为弯钩形支撑底座,17为紧固连接件螺母,18为组件外挂件,19为上一块光伏组件,20为下一块光伏组件,21为外挂件固定螺纹孔,22为螺栓固定通孔,23为C型卡位滑槽,24为螺母螺纹孔,25为螺母支撑台面,26为卡位块,27为组件支撑平台面,28为滑移开槽口,29为三角支撑梁,30为垂直支撑梁a,31为上下瓦材穿越平台面,32为垂直支撑梁b,33为屋面固定平台面,34为屋面固定螺孔,35为三角支撑梁通道孔,36为中间连接件的倾斜面,37为上支撑面,38为腰型穿孔,39为下支撑面,40紧固螺栓的螺栓柱,41为紧固螺栓的螺帽,42为层压件,43为中间连接件,44为紧固螺母,45为电缆线挂钩一端弯钩,46为电缆线挂钩另一端弯钩,47为电缆线挂钩的C型结构槽,48为电缆线挂钩,49为定位档壁,50为长条形卡位滑移通道槽,51为圆形接地孔,52为接地压块绑定件,53为接地压块件,54为接地线,55为一体化固定螺母,56为组件支撑台,57为卡位滑槽侧壁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种快速安装太阳能光伏组件及支架的系统,该系统包括光伏组件、组件外挂件、整合一体化支撑底座和中间连接件,所述的光伏组件通过组件外挂件安装在整合一体化支撑底座上,上下相邻的两块光伏组件共用一个整合一体化支撑底座,左右相邻的两块光伏组件的端头通过中间连接件左右横向连接绑定。
如图1所示,光伏组件包括晶体硅电池片1和组件边框2;如图2-3所示,组件边框2的上表面设有波浪形锯齿凸起5,可提高组件连接的压合强度,提高系统的抗风强度,提高系统安装后压接组件的稳固性;侧面设有燕尾形结构滑槽,该滑槽包括上通道槽口4和下通道槽口3,可以通过调整上下通道槽口的宽度、深度以及组件边框的壁厚来增大组件抗风强度,组件边框2上还设有层压件安装槽口6和对接型腔7;如图4所示,组件边框2侧面还设有长条形定位槽8,用于相邻光伏组件间端头的固定。上述组件边框2的特殊设计,实现了边框的功能扩大化,起到支撑组件、配合连接、位置高效校正的作用。
如图5-6所示,所述的组件外挂件呈倒“L”形,侧面上设有与所述上通道槽口4和下通道槽口3相匹配的燕尾形上凸起11和燕尾形下凸起12,组件外挂件可从型材端头划入到燕尾形结构滑槽内,组件外挂件可以在槽内自由移动,到合适位置后固定于支撑底座上,使光伏组件与屋面横梁自由匹配及固定;其顶部中间设有一个定位通孔口9,两端分别设有一个腰型安装孔10,顶部内表面设有与组件边框上表面的波浪形锯齿凸起相匹配的波浪形锯齿凹槽13,增加外挂件对上一块组件压合的稳固性。
如图7-8所示,所述的整合一体化支撑底座包括弯钩形支撑底座16和紧固连接件15,所述的弯钩形支撑底座16为不破坏屋面主防水层结构的折弯形结构,所述的紧固连接件15可前后滑移的设置在弯钩形支撑底座16上,通过紧固连接件15的移动校正上下相邻的光伏组件的安装位置,并通过紧固连接件紧固螺栓14和紧固连接件螺母17固定在弯钩形支撑底座16上,实现光伏组件的组件外挂件18与弯钩形支撑底座16的连接固定,如图9所示。
如图10所示,紧固连接件15的顶部中间设有螺栓固定通孔22,顶部两端设有一定大小的外挂件固定螺纹孔21,为实现紧固连接件15与弯钩形支撑底座16的前后滑入,以及位置校正过程中紧固连接件的初步定位,防止掉落,紧固连接件15底部设有C型卡位滑槽23,并通过外挂件固定螺纹孔21和组件外挂件18的配合,将光伏组件固定在紧固连接件15上;C型卡位滑槽23从弯钩形支撑底座16的端头穿入,滑移到合适位置,紧固连接件紧固螺栓14穿过紧固连接件15的螺栓固定通孔22后插入所述滑移开槽口内,通过紧固连接件紧固螺栓14和特殊设计的紧固连接件螺母17配合实现紧固连接件与底座的连接紧固。如图11所示,紧固连接件螺母17为带螺母螺纹孔24的特殊矩形结构,螺母支撑台面25上设有对称的卡位块26。
常规坡屋顶光伏系统中底座主要作用为支撑支架,本发明中去掉整条支架横梁,采用弯钩形支撑底座直接支撑组件。如图12-13所示,弯钩形支撑底座16自上而下设有三个平台,分别为组件支撑平台面27、上下瓦材穿越平台面31和屋面固定平台面33;组件支撑平台面27中间设有滑移开槽口28,为紧固连接件中的螺栓提供滑移通道,实现紧固连接件在该平面上的前后滑移控制;组件支撑平台面27通过三角支撑梁29和垂直支撑梁a30与上下瓦材穿越平台面31连接,提高底座支撑平台对组件的支撑强度;上下瓦材穿越平台面31的长度可根据不同瓦材的遮盖大小进行调整,并通过垂直支撑梁b32与屋面固定平台面33连接;屋面固定平台面33为预置较多屋面固定螺孔34的长矩形,以提高安装过程中屋梁与瓦沟的兼容性;三角支撑梁29上还设有三角支撑梁通道孔35。
如图14所示,所述的中间连接件为类C型结构,包裹于组件边框2的上表面、侧面、下表面外侧,实现横向左右相邻光伏组件间的固定,中间连接件的内表面为C型结构的浅槽,为紧固螺栓螺帽的放置空间,浅槽两端设有上支撑面37和下支撑面39,内表面上部设计为一定倾角的倾斜面36,提高组件连接中的失配兼容性,侧面设有两个腰型穿孔38,通过紧固螺栓穿过所述腰型穿孔38,并在其中滑动,到适当位置后将相邻光伏组件绑定连接,如图15所示。
如图16所示,中间连接件的紧固螺栓用于实现中间连接件与光伏组件之间,它包括螺帽41和螺栓柱40,螺帽41呈与组件边框的燕尾形结构滑槽相匹配的燕尾状,紧固螺栓可以从型材侧面端头滑入,实现紧固螺栓与光伏组件的初步固定;螺帽41的三个外表面设有针状凸起阵列结构,安装过程中,通过紧固螺母44的紧固压紧,实现两个接触面氧化层的刺破,达到等电位连接。
如图17-22所示,该系统还包括电缆线挂钩48和接地组件,电缆线挂钩用于实现电缆线以及导线的整理固定,电缆线挂钩上部通过挂钩顶部的两端挂钩45和46卡设在组件边框2上,下部设有放置电缆线的C型结构槽47;所述的接地组件包括接地压块件53、接地压块绑定件52和接地连接线54,接地线压块件53呈L形结构,其上开有长条形卡位滑移通道槽50和圆形接地孔51,L形尾端设有定位档壁49,用于装配过程中的辅助固定;接地压块绑定件52用于实现接地压块件与组件边框压合绑定,它是对中间连接件的结构进行适当修改而得到的,通过缩短中间连接件的长度,改变其中的开孔特征,使其满足对接地线压块的压合绑定;所述的接地连接线54连接接地压块件53。
本发明快速安装太阳能光伏组件及支架的系统的具体安装过程如下:
(1)光伏组件的组件边框的加工:型材开模,加工长短边框,长边框侧面端头20mm到50mm距离区域,燕尾槽的外壁开长条形定位槽8,去除该位置的外壁型材;长短边框侧面端头0mm到5mm距离区域,燕尾槽底全外露处理,开上通道槽口4、下通道槽口3,去除其上方外壁型材;
(2)确定屋面横梁位置:通过屋面施工设计图纸,及现场勘测,确定屋面横梁所在位置,并做相应标记;
(3)整合一体化支撑底座组装(该过程也可以由系统提供商完成):将紧固连接件的紧固连接件紧固螺栓14穿入到紧固连接件15顶部中间的螺栓固定通孔22中,紧固连接件下方C型卡位滑槽23沿底座组件支撑平台面27端头穿入,将紧固螺母卡位块26从组件支撑平台面27下方放入到滑移开槽口28中,紧固螺母17预装至紧固螺栓14中,滑移至组件支撑平台面27中间适当位置,使用工具旋紧螺栓14,将紧固连接件15与弯钩形支撑底座16固定。紧固连接件15与组件支撑平台面27的固定过程可以在产品出厂前预装到位,或者由系统提供商提前预装到位,实现两个部件的整合一体化;
(4)弯钩形支撑底座16固定于屋面横梁上:按系统设计要求,寻找底弯钩形支撑底座16的固定位置,移去该位置的瓦材,将整合一体化支撑底座固定于屋面横梁上,先在屋面横梁上钻特定大小的孔,然后再将稍大的螺纹钉旋转至横梁中,完成弯钩形支撑底座16固定,建议每个弯钩形支撑底座16固定螺纹钉不少于3个。完成后将其上瓦材回位。对于油毡瓦,弯钩形支撑底座16尽量避开瓦材接缝处,对于波形瓦,弯钩形支撑底座16尽量放置于瓦材的瓦沟底位置;
(5)安装前组件预置:将外挂件24从组件端头滑移至一侧长边框B面的燕尾槽中,将中间连接件紧固螺栓的螺栓柱40从光伏组件端头滑移至另一侧长边框侧面的燕尾形结构槽中,然后使用胶带沿组件长边框四角的上表面、侧面、下表面粘接,初步封闭长边框燕尾槽,防止其中的组件外挂件18、中间连接件紧固螺栓在移转搬运中掉落;
(6)安装第一块组件:整个系统安装顺序为自上而下,自左而右(或自右而左)。从最上侧最左边开始安装,将预置好组件外挂件18和中间连接件紧固螺栓的第一块组件放置于上、下弯钩形支撑底座16上。要求组件上侧边框贴紧紧固连接件15下侧面。通过组件外挂件的腰型安装孔10和紧固连接件的外挂件固定螺纹孔21,使用螺栓将组件上侧组件外挂件18与底座紧固连接件15固定。查看下侧边框是否与底座紧固连接件15上侧面贴紧,如有间隙,松动紧固连接件螺栓14后滑移到贴紧上侧面,然后将紧固连接件15与弯钩形支撑底座16固定;
(7)安装第二块组件:安装第一块组件右侧相邻一块组件,按步骤一完成上侧组件外挂件18的固定,以及紧固连接件15与组件下侧边框的贴紧。将中间连接件43放置于左右相邻组件端头区域,滑移两块组件端头的中间连接件紧固螺栓至合适位置,螺栓柱40从中间连接件的腰型穿孔38中穿出,使用中间连接件紧固螺母44将其旋紧绑定,实现左右相邻组件的紧固连接;
(8)安装最上面一排组件,重复步骤6和7实现最上面一排组件安装。此过程中,需顺势完成此排组件电缆线连接器的对接,并整理电缆线和导线至电缆线挂钩是C型结构槽47中,将电缆线挂钩的一端弯钩45倾斜套接至光伏组件边框下表面的端头中,然后再将电缆线挂钩48向上推,将电缆线挂钩另一端弯钩46卡位到组件边框2的侧面燕尾槽的下通道槽口3中,完成电缆的整理固定;
(9)安装第二排组件,方法基本同第一排组件,光伏组件上侧组件外挂件18固定于紧固连接件15上,顺势将上一排组件的型材上表面压合,实现对上一排组件下侧的固定。放置第二排组件过程中,还需要将第一排组件端头伸出的中间连接件紧固螺栓柱40顺势插入到第二排组件型材侧面的长条形开口槽8中。实现组件端部的固定连接。同样需要完成电缆线连接整理固定;
(10)安装剩余几排组件,方法同步骤8;
(11)接地连接:使用中间连接件紧固螺栓、接地压块绑定件52、中间连接件紧固螺母44的配合,将接地压块件52压接至中间连接件紧固螺栓和接地压块绑定件52之间。安装过程中将接地压块件53的定位档壁49靠近于接地压块绑定件52的侧壁上,将中间连接件紧固螺栓柱40穿插至接地压块的长条形卡位滑移通道槽50中,将接地压件53平行放置于接地压块绑定件52的压块通道槽中;接地线54由接地压块件53的圆形接地孔51中穿出;
(12)斜屋顶快速安装太阳能光伏系统屋面安装完毕,如图23所示。
实施例2
一种快速安装太阳能光伏组件及支架的系统,包括光伏组件、组件外挂件、整合一体化支撑底座和中间连接件,所述的光伏组件通过组件外挂件安装在整合一体化支撑底座上,上下相邻的两块光伏组件共用一个整合一体化支撑底座,左右相邻的两块光伏组件的端头通过中间连接件左右横向连接绑定。其中,如图24-30所示,组件外挂件呈倒L或T形,其顶部设有腰型安装孔和定位通孔口;整合一体化支撑底座包括弯钩形支撑底座16和紧固连接件15;所述的紧固连接件15呈几字型,紧固连接件15的顶部设有两个外挂件固定螺纹孔21,外挂件固定螺纹孔21下方设有与其相匹配的一体化固定螺母55,底部两端为组件支撑台56,其中一端与紧固连接件紧固螺栓14匹配的螺栓固定通孔22和卡位滑槽侧壁57,紧固连接件15通过紧固连接件紧固螺栓14和紧固连接件螺母17安装在弯钩形支撑底座16;所述的紧固连接件螺母17呈矩形,包括支撑台面25、设置在支撑台面中间的螺母螺纹孔24和设置在螺母螺纹孔周围的正六边形卡位块26;所述的弯钩形支撑底座16自上而下设有三个平台,分别为组件支撑平台面27、上下瓦材穿越平台面31和屋面固定平台面33,组件支撑平台面27为H型,两端开有滑移开槽口28,组件支撑平台面27与上下瓦材穿越平台面31通过垂直支撑梁a30连接。其它同实施例1。
实施例3
一种快速安装太阳能光伏组件及支架的系统,包括光伏组件、组件外挂件、整合一体化支撑底座和中间连接件,所述的光伏组件通过组件外挂件安装在整合一体化支撑底座上,上下相邻的两块光伏组件共用一个整合一体化支撑底座,左右相邻的两块光伏组件的端头通过中间连接件左右横向连接绑定。其中,如图31-33所示,整合一体化支撑底座包括弯钩形支撑底座16和紧固连接件15,所述的弯钩形支撑底座16自上而下设有三个平台,分别为组件支撑平台面27、上下瓦材穿越平台面31和屋面固定平台面33,组件支撑平台面27一端开有滑移开槽口28,组件支撑平台面27的另一端通过通过垂直支撑梁a30与上下瓦材穿越平台面31连接,垂直支撑梁a30与组件支撑平台面27之间还设有具有一定弧度的支撑梁。其它同实施例1。
如图34-44所示,本发明快速安装太阳能光伏组件及支架的系统中的弯钩形支撑底座还可根据实际需要设计不同的结构:如改变组件支撑平台面的长度、滑移开槽口设置在组件支撑平台面的中间或两端或其中一端、改变垂直支撑梁a和垂直支撑梁b的高度、增加或移除三角支撑梁、在垂直支撑梁a的内侧面增加或移除斜支撑梁、将垂直支撑梁a设计为具有一定弧度的支撑梁等。