CN108291741B

CN108291741B - 太阳能集热器

Info

Publication number: CN108291741B
Application number: CN201580084844.1A
Authority: CN
Inventors: J·D·珀金斯
Original assignee: Trac Group Holdings Ltd
Current assignee: Trac Group Holdings Ltd
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2035-10-06
Also published as: EP3359885B1; AU2015411242B2; EP3359885A1; JP2018531365A; NZ742109A; ZA201802923B; US20190058440A1; US10855221B2; JP6887434B2; CA3001144A1; BR112018007038B1; MY193861A; BR112018007038A8; CA3001144C; ES2870452T3; HRP20210825T1; BR112018007038A2; AU2015411242A1; EP3359885A4; WO2017059474A1

Abstract

太阳能集热器。提供了一种覆层构件(13)，该覆层构件由支撑体部分(67)和吸收器表面部分(70)形成，该支撑体部分具有安装件(54)和端头部分(12)，该吸收器表面部分具有限定一凹部的外周界壁(71)，在该凹部中粘接有太阳能电池组(为清楚起见，在该视图中被去除)。所述支撑体部分(67)和吸收器表面部分(70)由聚乙烯酯/玻璃纤维(30％)/阻燃剂(40％)/颜料片状模塑料压力模制。互补粘接部分(72)在组装中形成胶线，并且具有限定在其间的互补水通道(73)。所述粘接部分(72)设计了比所述粘接部分(72)的横截面尺寸更长的总体正弦状胶合空间(74)，与粘接剂体系协作以抵抗所述通道(73)中的水压。

Description

太阳能集热器

技术领域

本发明涉及太阳能集热器、包括该装置的能量系统、以及利用该装置收集太阳能的方法。本发明特别适用于家庭和工业屋顶、墙壁以及地板覆层用途的太阳能收集系统，并且出于例示的目的，本发明将参照本申请加以进一步描述。

背景技术

现有技术装置的以下例子仅是公开知识，而不应被解释为构成本领域中的公知常识的一部分。

已经认识到在利用或未利用并发太阳能PV元件捕获入射太阳辐射中固有的热能时，总体能量收集效率可能是有利的。

在WO 2002/053990中，提供了具有所谓的“光波导”(10)的单片透明塑料体(1)，本质上是提供天窗的窗口。封装在透明体(1)中的是形成用于使传热流体循环的盘管(coil)(2)的空隙空间。PV电池(6)相对于透明体的太阳暴露正面(5)嵌入盘管(2)下方的透明体(1)中。透明体(1)的下表面被成型为允许穿过前表面(5)的光内部反射到透明体(1)中。

这种结构是理论上的，因为没有指定用于透明体的材料。然而，在光伏(PV)电池(6)与盘管(2)按间隔关系悬挂的通用模制透明塑料材料中，在光伏元件与吸热器之间没有有效热连接。没有明确描述PV电池(6)与盘管(2)之间通过透明材料的热接触。透明塑料通常是绝热材料。PV电池(6)与盘管(2)间隔开，该盘管(2)实质上是隔热构造。

在WO 2008/037016中描述了一种太阳能收集装置，该太阳能收集装置包括支撑太阳能收集吸热器的主体，该太阳能收集吸热器包括模制塑料吸收器主体、热粘接至吸热器的光伏元件、用于接合主体与基板的安装件、被选择成将吸热器功能性地与其它太阳能收集装置集成以形成太阳能热水系统的连接器、以及到光伏元件的电连接器，该主体包括包围吸收器和光伏元件的透明正面，其中，该吸热器被配置成热吸收宽带太阳辐射。所描述的实施方式包括透明聚碳酸酯主体(21)，该透明聚碳酸酯主体(21)包括透明正面(23)并且支撑适于吸收入射太阳辐射的吸热器(27)。吸热器(27)通过流体连接器(28)将热传递至循环流体系统，并另外控制安装在吸热器(27)上并通过电连接器(25、26)连接至电气线束的光伏元件(24)的温度。聚碳酸酯主体(21)具有与标准铺瓦屋顶结构接合的互补边缘配合轮廓(32、33)，以替换其中的一些标准瓦片，并通过板条螺钉(29)常规地固定至屋顶板条上。

透明外壳安装该组件并将该组件与屋顶结构集成，但在功能上(即，在收集热和光伏能量上)没有贡献。虽然可以说透明正面允许可见光和其它入射太阳辐射，但其也是用于再辐射损失的窗口。该外壳堵塞可能经受冷凝的空气空间；同时完全密封具有必要穿透数量倾向于妨碍该目标的可能性。

现有技术系统经受在不同程度上由不同系统的搭配形成。在该目标是太阳能热的情况下，吸收器与结构很差地集成，尤其是在吸收器被主要加压的情况下。在目标是太阳能-PV的情况下，太阳能电池与屋顶或墙壁覆层很差地集成。当目标是结合太阳能热元件、太阳能PV或两者的屋顶或墙壁覆层的情况下，各种元件与底层结构的集成很差。

发明内容

在第一方面，本发明主要在于提供以下类型的太阳能集热器，该类型的太阳能集热器包括收集器主体，该收集器主体具有适于暴露至日光并由此被加热的吸收器表面并且具有通过相邻所述吸收器表面的液体流通道，其特征在于，所述收集器主体由在两组或更多组互补粘接表面部分处粘接在一起的主体部分形成，在所述两组或更多组互补粘接表面部分之间具有空间，在所述空间中，在所述主体部分的相邻表面中限定大致连续的所述液体流通道，所述粘接表面部分具有互补表面轮廓，该互补表面轮廓被选择成提供跨所述粘接部分的大于所述粘接表面部分的宽度的粘接截面

所述收集器主体可以由两个互补的主体部分形成，但是可以设想多于两个主体部分。所述主体部分可以由相同或不同的任何合适材料形成，包括但不限于金属、玻璃、塑料或陶瓷。在一个或另一个主体部分是金属的情况下，其可以被压制、铸造和/或机械加工。在一个或另一个是塑料材料的情况下，这可以包括热固性或热塑性聚合物基质材料，或者是均质的或者作为合成材料。合成材料可以放置在合成材料上或者混合。例如，该合成材料可以作为片材或块状模塑料被递送。

所述主体部分可以包括适于安装在一结构上的支撑体部分和吸收器表面主体部分。另选的是，所述主体部分可以在组装中包括适于集成到具有辅助组件的结构中的吸收器面板。

所述流体流通道可以包括通过端头通道部分在相应入口端部和出口端部处互连的一系列并行流通道部分。所述入口端头部分和出口端头部分皆可以通过相应入口或出口组装件端接，所述入口或出口组装件适于将所述液体流通道连接至冷却回路和/或相邻太阳能集热器。所述液体流通道可以包括“串联”流通道，该串联流通道包括从相应入口或出口组装件起延伸的连续盘绕或曲折(S形)流通道，所述入口或出口组装件适于将所述液体流通道连接至冷却回路和/或相邻太阳能集热器。

在根据本发明的装置中，所述流通道优选具有扁平截面，由此，所述流通道的横截面具有比垂直于所述吸收器表面的尺寸更大的平行于所述吸收器表面的尺寸。所述通道截面可以是任何形状，包括但不限于扁平椭圆形、直线形或扁平柠檬形。所述通道可以通过在所述主体部分之一中形成通道形凹部来形成，或者可以部分地形成在每个所述主体部分中。

使用本发明的粘接特征允许在干线(mains)压力安装中使用不小于3:1的平行尺寸:垂直尺寸的通道截面。

所述两组或更多组互补粘接表面部分限定形成所述通道的空间。所述粘接表面部分的特定特征具有互补表面轮廓，该互补表面轮廓被选择成提供跨所述粘接部分的粘接截面，该粘接截面大于所述粘接表面部分的宽度，这提供用于抵抗所述通道中的干线压力的粘接强度。该特征在与一个或更多个聚合物或聚合物合成材料主体部分结合使用时发现特殊功用，并且本发明将参照本申请加以进一步描述。

所述聚合物主体部分可以由包括聚合物基质和纤维增强组件的聚合物合成材料精确注塑成型。另选地，所述主体部分可以由BMC或SMC加压成型。

所述聚合物可以是相对优良的热导体，诸如聚苯硫醚，但这种聚合物的苛刻加工条件和费用可能使其被排除。因此，所述聚合物合成材料可以包括诸如矿物纤维、碳纤维或石墨的导热增强纤维。所述聚合物基质还可以包括被选择用于增强聚合物合成材料(诸如粉末状铝)的导热性的填料。

模塑料可以包括片状模塑料(SMC)。SMC可以是任何选定的树脂体系，诸如出于价格的乙烯基酯、聚酯、环氧树脂、以及酚醛树脂。SMC可以用玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺或其它增强材料进行纤维增强。SMC可以包括填料，包括但不限于滑石、碳酸钙、微球/气球或其它颗粒材料中的一种或更多种。SMC可以包括阻燃材料，包括但不限于，溴化单体阻燃添加剂、水合氧化铝、水合超吸收聚合物(SAP)添加剂以及SAP/无机磷酸盐添加剂。SMC可以包括添加剂以减少固化收缩。

所述粘接部分的所述表面轮廓可以选自适于形成迷宫的多个平行脊和槽，在所述迷宫中，粘接材料可以用于接合所述部件。所述表面轮廓可以包括诸如着陆区(land)的接触点，所述接触点适于保持针对所述粘接材料的最佳粘接厚度。所述平行脊和槽可以大致平行于所述通道中的流向取向。所述平行脊和槽的截面可以具有角部或圆角的正方形或其它形状中的任何一个或更多个，或者可以是弯曲的，诸如多边形截面。

所述粘接材料可以是具有中等到良好的剥离和拉伸粘接强度以及耐受热水侵袭的任何粘接剂或密封剂。合适粘接剂体系的例子包括(但不限于)单部分或双部分体系，诸如无溶剂环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯以及硅树脂体系。丙烯酸酯粘接剂体系可以包括双组份甲基丙烯酸酯粘接剂粘接体系。

在模制聚合物主体部分的情况下，粘接工序可以包括诸如通过溶剂处理(诸如MEK)和/或物理磨蚀以去除表面污染物并提供粘接键且使表面变粗糙以允许粘接剂更好地“键接”到材料中来表面制备要粘接的区域。所述粘接剂体系优选地设置有粘接剂分配量和粘接剂的压缩截面积的精确控制。所装设组件和粘接剂可以通过机械装置或真空装袋进行压制，以在粘接剂的固化时间期间在压力下将部件保持在一起。

所述入口组装件和出口组装件可以形成在所述主体部分中的一个或另一个或两个中。例如，所述主体部分可以在其中形成互补入口和出口安装部分，其中入口和出口配件可以随着所述主体部分被粘接在一起而被粘接。所述入口组装件和出口组装件可以配置有用于将该装置对接在回路中的装置，诸如利用快速装配和释放连接件，诸如用于PEX&铜的

推入装配系统或倒钩和轧制边缘或螺纹。

本发明可以用作屋顶、地板或墙面覆层。因此，在另一方面，本发明主要在于一种太阳能热覆层装置，该太阳能热覆层装置包括：

太阳能集热器主体，该太阳能集热器主体由在两组或更多组互补粘接表面部分处粘接在一起的主体部分形成，在所述两组或更多组互补粘接表面部分之间具有空间，并且具有适于暴露至日光并由此被加热的吸收器表面，所述粘接表面部分具有互补表面轮廓，该互补表面轮廓被选择成提供跨所述粘接部分的大于所述粘接表面部分的宽度的粘接截面；

大致连续液体流通道，该大致连续液体流通道被限定在所述空间中的所述主体部分的相邻表面和相邻所述吸收器表面中；

整体形成在所述收集器主体的相对边缘处的相应端头部分和脚部分，所述脚部分与安装在一结构上的一个或更多个其它收集器主体的所述端头部分按大致防风雨交叠方式协作，所述端头部分和所述脚部分通过所述收集器主体的相对互补侧边缘中的相应侧边缘互连，并与其形成覆层主体，所述互补侧边缘在所述覆层主体与固定至所述板条的相邻所述覆层主体之间提供大致防风雨交互接合，所述主体的一个所述侧边缘与所述相邻主体的所述侧边缘交叠，并且被选择成将所述相邻主体表面处理(finish)至所述结构上的使用中的大致齐平表面；

安装装置，该安装装置处于所述覆层主体的下侧上，并且适于将所述覆层主体固定至所述结构上的板条；以及

入口流体连接器和出口流体连接器，该入口流体连接器和出口流体连接器粘接在所述主体部分之间，并且将所述通道流体连接到外部热交换流体回路。

所述结构可以是屋顶结构、墙面结构或地板结构等。

所述太阳能集热器主体的所述收集器组件可以大致如上所述。所述太阳能集热器主体、端头部分和脚部分以及侧边缘部分可以由聚合物合成材料形成，如上所述。所述端头部分和脚部分以及所述侧边缘部分优选地与所述收集器主体部分构成整体。例如，所述端头部分和脚部分以及侧边缘部分可以与所述主体部分中的一个整体形成，并且所述吸收器表面可以形成所述主体部分中的另一主体部分的主表面。

相应端头部分和尾部部分的大致防风雨交叠可以通过相对于屋顶的间距选择交叠的长度来进行，并且可以通过设置在一个或两个所述部分上的迷宫元件来补充。所述互补侧边缘可以包括交互接合脊和槽，以形成迷宫式密封。另选地，可以设置诸如弹性密封条的密封装置。

所述端头部分和脚部分之一或两者可以包括可以引导所述入口连接器和出口连接器中的一个或两者的中空空间，以用于收集到外部热交换流体回路中。例如，所述端头部分可以相对较厚并且向所述结构的下侧或内部开放，由此可以在安装所述覆层后接入所述入口连接器和出口连接器。

所述安装装置可以采取由所述板条和所述覆层主体的性质决定的任何合适形式。例如，在常规木材板条的情况下，所述安装装置可以包括一个或更多个固定夹，该固定夹邻近所述脚部分被固定至所述覆层主体，并且适于被钉牢或螺纹连接至支撑下一个相邻覆层主体的所述端头部分的板条。这种附接必然来自所述结构的内部。另选地，大致L形构件可以类似地与脚部分共同定位并通过所述板条下方，捕获下一个相邻覆层主体的所述端头部分。在该实施方式中，所述覆层构件相互防止翘起，并且仅需要抑制最后或最上侧布设的所述覆层构件使所述结构上移。

在本发明的另一实施方式中，提供了一种特别适于与本发明的覆层主体以及其它事物一起使用的专业板条敷设系统。所述板条可以包括具有一对上承载表面和一对下承载表面的延长轧制成型金属型材或聚合物合成材料型材。每对承载表面都可以由外周凸缘和沟槽的底板形成。因此，顶部和底部的成对承载表面皆可以设置在沟槽的两侧并限定该沟槽。

所述板条型材可以是可反转的，即，其中相应上部和下部承载表面相同。另选地，所述上表面和下表面可以是专门设计的。

例如，所述上承载表面中的所述一个承载表面或两个承载表面可以设置有凹坑或孔眼以抵抗安装时的工人脚滑事件。一个或更多个下承载部分的上表面可以设置有螺钉定位槽或凹坑，以准许将所述板条用螺钉拧紧至椽子或立柱。

所述外周凸缘的自由边缘可以被增强或加强，诸如在轧制金属型材的情况下通过轧制该边缘。所述板条可以通过使轧制型材的沟槽边缘形成凹坑来给予附加成型刚度。

在使用中，所述板条可以被固定至椽子或立柱，其中所述上承载表面的外周凸缘向上指向斜坡。所述板条在每个椽子和立柱处优选被双螺纹化，其中，螺钉穿过所述下部外周凸缘和沟槽底板中的每个。

一个或多个板条接合部分可以在所述脚部分的区域中与所述覆层主体的下侧整体形成或固定至该覆层主体的下侧。可以将一个或更多个倒L形板条接合部分粘接至所述覆层主体下侧的互补粘接部分。与所述外周凸缘下的L形的条接合可以使所述脚部分抵靠所述板条的上表面捕获下一个相邻覆层主体的所述端头部分。

所述板条接合部分可以是任何合适材料。例如，所述板条接合部分可以是挤压或成型金属板或聚合物合成材料。在优选模制聚合物合成材料覆层主体的情况下，所述板条接合部分可以采取聚合物合成材料构件的形式，该聚合物合成材料构件适于棘爪(click)接合或粘接至设置在所述覆层主体下侧上的互补安装部分。所述互补安装部分和板条接合部分可以设置有用于确保这些部分的精确相对定位的装置。例如，可以设置互补定位尖端和插槽。

最下侧覆层主体可以通过模仿端头部分厚度的合适间隔体在结构中与最下侧板条间隔开。所述脚部分可以通过经屋顶从外部起穿过所述边缘、穿过所述板条且进入所述立柱或椽子螺钉拧紧被额外固定，尤其是如果所述固定要隐藏时。可能需要在不将所述端头部分支撑在所述板条中的情况下固定最上游覆层主体。为实现其，可以在尽可能靠近所述端头部分定位的板条上提供支撑所述覆层的中间间隔体。最上游很可能会以封盖或防水板来装饰和防风雨，并且在必要时，上游可能通过固定而拧紧穿过所述覆层主体，优选地该固定通过封盖或防水板来隐藏。

所述吸收器表面可能已经粘接至一个或更多个太阳能PV元件。例如，所述吸收器面可以凹入到其主体部分中以整齐地安置太阳能电池组，该太阳能电池组包括至少防护玻璃外层、太阳能电池和导电收集器的阵列、绝缘膜衬背以及为所述收集器提供端接的连接装置。可以设想，构建太阳能电池组的目的可以包括封装的引出线和/或二极管封装，并且与所述端头部分相邻的所述覆层主体的上表面可以被松开以容纳封装引出线和/或二极管组块并且允许所述引出线进入所述端头空间内的所述空间。

所述吸收器表面的热交换容量趋于调节所述PV元件的温度依赖特性。

所述电池组中的光伏电池可以包括能够与吸热器集成并由此调节温度的任何光伏元件。优选地，所述光伏元件紧密地热粘接至所述吸收器表面。这样做的好处是，PV电池产生的废热是额外热能来源。以这种方式从电池中吸走热量可以使它们在最有效的较低温度下运行。电池制造商通常在25-30摄氏度的温度下评估其电池的功率输出。实际上，大多数电池由于电阻发热和热吸收的结合而在该温度之上很好地运行，因此绝不会工作至其全电位。将所述PV电池和吸热器/热交换器热集成意味着电池可以在相对恒定的温度下运行。通过利用浪费的电阻热和PV吸收热来加热冷却剂以将热传递至例如热水系统，可以通过减少加热家用热水所需的电力来获得一些优点。所述PV电池在所述吸热器上的掩蔽效果得到改善。

因此，所述光伏元件优选与所述吸热器紧密热粘接。可以选择所述光伏元件的光敏部分与所述吸热器之间的界面，以至少大致在所述光伏元件的吸收带宽上反射太阳辐射。通过这种方式，所述光敏材料可以与入射时穿过该材料的足够能量的反射光子相互作用。

所述覆层元件的模块化特性提供了利用广泛范围的太阳能电池技术的选择，诸如：包括银电池的多晶或单晶光伏(PV)元件；非晶PV元件；以及化学染料人工光合作用(如

产品)。

覆层结构可以形成包括多个上述太阳能热覆层装置或太阳能热PV覆层装置的太阳能收集系统。所述PV功能可以并联连接以形成低电压系统，或者可以串联连接以将额定高电压DC馈送至AC逆变器，从而直接馈送电网或存储。所述引出线可以通过额定用于该目的的太阳能电源连接器电连接。

所述循环流体系统可以涉及使用大热容量热交换液体。所述液体可以是任何合适热交换液体，包括含水、含油或乙醇液体。所述冷却剂回路可以是干线压力系统或闭路热交换系统。例如，可以设置由热虹吸管加热的上水箱或由系统通过恒温控制泵加热的下水箱。

所述的装置在用作覆层时可以包括或不包括全部或部分所述覆层表面。因此希望提供一组相关组件来提供覆层系统，包括仅PV屋面、无源屋面元件、脊封盖和驳接(barge)封盖等。

在另一方面，本发明在于提供一种用于墙壁、地板或倾斜屋顶结构的覆层系统并且包括：

间隔开的板条，每个板条都包括具有一对覆层承载表面和一对结构承载表面的延长型材，每对承载表面分别由外周凸缘和沟槽的底板形成，并且被设置至所述沟槽的相应侧面并限定所述沟槽，所述覆层承载表面的外周凸缘沿着屋顶的斜面或者沿着墙壁被向上引导；以及

多个覆层构件，每个覆层构件都具有主体部分、端头搭接部分以及尾部搭接部分，并且适合于按顺序铺设成大致防风雨阵列，由此上游的所述尾部搭接部分与下一个下游的端头搭接部分交叠，所述主体部分具有在使用中与所述结构相邻的内表面和暴露外表面，所述内表面安装大致倒L形截面的板条接合部分，所述板条接合部分适于在使用中接合在所述覆层承载表面的所述外周凸缘下方。

所述板条可以是任何合适的型材，包括但不限于，轧制成型钢或铝型材、挤压铝型材或聚合物合成材料。所述上承载表面中的一个承载表面或两个承载表面可以设置有防滑表面或孔眼以抵抗安装时的工人脚滑事件。所述结构承载表面部分可以设置有螺钉定位槽或凹坑，以准许将所述板条螺钉拧紧至桁架、托梁、椽子或立柱。

在金属型材并且特别是轧制金属型材的情况下，所述外周凸缘的自由边缘可以通过例如轧制该边缘被增强或加强。所述轧制金属板条可以通过在轧制型材的沟槽边缘形成凹坑来赋予附加成型刚度。

所述覆层构件可以是如上所述的太阳能热或太阳能热/PV覆层元件，或者可以包括平瓦或仅太阳能PV元件。所述覆层部件可以包括单一模制聚合物结构。在本发明的一个实施方式中，所述覆层构件包括多个单一模制FRP覆层构件。

该FRP可以采用SMC配方制剂的形式，其结合如上所述的用于太阳能热主体部件的填料和阻燃剂。

所述覆层构件可以包括平坦的或涂布的暴露外表面。所述涂层体系可以被选择成提供颜色和UV保护。可以使用广泛种类的涂层体系，包括但不限于聚氨酯基涂料体系、环氧基涂料体系、以及水基涂料体系。

为了使聚合物或FRP覆层构件可以将刚度与轻量结合起来，所述覆层构件可以在内表面上模制有蛋箱构形。该构形可以包括皆大致垂直于内表面直立的直线网格。

所述板条接合部分可以在所述脚部分的区域中与所述覆层主体的下侧整体形成或固定至该覆层主体的下侧。例如，可以将一个或更多个倒L形板条接合部分粘接至所述覆层主体内表面的互补粘接部分。在所述外周凸缘下与L形的条(bar)接合可以使所述脚部分抵靠所述板条的上表面捕获下一个相邻覆层主体的所述端头部分。

所述板条接合部分可以是任何合适的材料。例如，所述板条接合部分可以是挤压或成型金属板或聚合物合成材料。在所述模制聚合物或FRP合成材料覆层主体的情况下，所述板条接合部分可以采取聚合物合成材料构件的形式，该聚合物合成材料构件适于棘爪接合或粘接至设置在所述覆层主体下侧上的互补安装部分。在所述蛋箱构造内表面的情况下，所述互补安装部分可以包括一个或更多个腹板(web)。所述互补安装部分和板条接合部分可以设置有用于确保这些部分的精确相对定位的装置。例如，可以设置互补定位尖端和插槽。

根据本发明的覆层系统可以与辅助部件相关联，诸如凹处、脊封盖、驳接板等。

附图说明

下面根据优选但非限制实施方式并且参照附属例示，对本发明进行更详细描述，其中：

图1示出了根据本发明的典型覆层系统的下侧；

图2是在图1的系统中使用的板条的截面；

图3是图2的板条的等距视图；

图4是在图1的系统中使用的另选板条的截面；

图5是图4的板条的等距视图；

图6是图1的系统的从下面看的细节图；

图7是在图1的系统中使用的太阳能热/PV覆层构件的等距视图；

图8是图7的覆层构件的俯视图；

图9是图7的覆层构件的没有板条接合构件的仰视图；

图10是图7的覆层构件的装配有板条接合构件的仰视图；

图11是图7的覆层构件的去除了PV元件的底部等距视图；

图12和图13是结合图1的系统的覆层构件使用的两种不同键接板条接合构件的等距视图；

图14是贯穿图7的覆层构件的纵向垂直截面；图7的覆层构件的截面细节；

图15是图14的截面的细节；

图16是如在图7的覆层构件中具体实现的蜿蜒粘接限定水通道的图；

图17是另选覆层构件的顶部等距视图；

图18是图17的覆层构件的没有板条接合构件的底部等距视图；

图19是图17的覆层构件的侧视图，示出了下板条接合构件的另选安装位置和可选上板条接合构件；

图20是图17的覆层构件的侧视图，示出了单个板条接合构件的常规定位；

图21是在图1的覆层系统中使用的驳接部(barging)、脊以及端部封盖的等距细节图；

图22是在图1的系统中使用的覆层构件的边缘搭接的等距细节图；

图23是贯穿齐平装配另选覆层构件的端头/尾部交叠的截面，指示了细节B：

图24是图23的端头/尾部交叠细节B的细节；

图25是根据图23的两个覆层构件的组装件，并且其上示出了截面线D-D；

图26是对应于图25的组装件的截面D-D，并且指示了细节F；

图27是细节F；

图28是贯穿另选仅PV覆层构件的纵向垂直截面，指示了细节E：

图29是细节E；

图30是为一顺序(in a course)的图28的一系列覆层构件；

图31是在覆层系统中由图28的构件使用的一对太阳能PV覆层构件；

图32是例示安装方法并且指示细节C、D以及E的贯穿屋顶覆层的截面；

图33是图32的细节C；

图34是图32的细节E；

图35是图32的细节D；

图36是例示利用图28的覆层构件的安装方法并且指示细节H的贯穿屋顶覆层的截面；

图37是图36的细节H；

图38是例示安装方法并且指示细节M的贯穿屋顶覆层的截面；

图39是图38的固定细节；

图40是来自图30的细节N；以及

图41是如针对本发明设想的屋顶覆层的总体艺术印象。

具体实施方式

在图1中，示出了具体实现本发明的一个示例的覆层系统的概括性印象，并且其中轧制钢板条10被示出为好像直接拼装到屋顶结构上。板条10具有适于陷入太阳能热覆层构件13的上覆端头部分12与平面覆层构件15的板条接合部分14之间的上倾斜凸缘11。平面覆层构件15的尾部搭接部分16覆盖在端头部分12上以使结构防风雨。

在图2至图5中，例示了板条10的两个不同实施方式，并且其中，相同特征在每个实施方式中被相同编号。板条10由经阳极处理的钢(诸如锌-铝涂覆钢)轧制成型。板条10具有由轧制边缘20终止的上凸缘17，并且其内边缘由沟槽21限定。沟槽21具有在其中轧制螺钉定位槽23的底板22。沟槽21通过上承载部分24与上凸缘17相对限定，然后上承载部分24向下翻转成腹板25，并且通过具有轧制终端边缘27的下凸缘26终止。设置第二螺钉槽30，并且在螺钉槽30和腹板25之间轧制加强脊31。承载部分24的上表面设置有防滑凹坑32。

在图4和图5的实施方式中，通过上凸缘17转向到沟槽21和沟槽21转向到底板17使用周期性皱褶33，为板条提供附加成型刚度。

在图6中，例示了具有多个加强聚合物太阳能热覆层构件13和多个平面覆层构件15的覆层系统，其中去除了结构和板条。在该例示图中，可以看出，入水口34在35处被并联化，以馈送太阳能热覆层构件入口组装件36。相应覆层构件出口组装件37通过快速连接环路40连接至相邻太阳能热覆层构件13的入口组装件36，并由此连接至它们的出口组装件37，以在41处被并联化并由此到达出水口42。通过这种方式，可以使用并联和串联连接面板的组合。

在该实施方式中，太阳能热/PV覆层构件可以装配有位于二极管安装部分43处的二极管/终端设备。

图7和图8分别是典型太阳能热/PV覆层构件13的顶部立体图和俯视图，使太阳能电池44粘接至太阳能热覆层构件13的上表面并且通过前述二极管安装部分43(在该视图中未示出)连接至线束连接器45。相应环路40通过快速装配和释放联接件46被安装至入口组装件36(未示出)。端头部分12被松开以容纳联接件46，并且被构造成截住上覆覆层构件(13或15)的尾部部分下方的任何不经意进入的水。

侧交叠部分47与侧欠叠(underlap)部分50互补以提供防风雨，并排安装相邻覆层构件(13或15)。这些部分的细节将在下文中进行详细描述。上加强腹板51具有形状加强端头部分12和提供多个承载边缘以支撑下一个相邻覆层构件(13或15)的尾部部分的双重功能。

图9和图10是图7和图8所示的构件的仰视图，其中在具有占据二极管安装部分43的二极管组块52的电路中示出线束连接器45。S形水通道的轮廓(在下文中详细描述)由在构件13的下侧上描绘出的在入口组装件36与出口组装件37之间的扁平S形脊53表示。

在构件13的下侧上形成整体板条接合部分安装件54。在所示实施方式中，存在两个安装件54。在一些安装中，只需要使用靠近尾部搭接部分16的安装件54，或者构件13可以模制有单个安装件54。例如，在高风力载荷和/或一些壁覆层安装中，两个安装件54都可以装配有板条接合部分。在图10中，示出了安装有板条接合部分14的安装件，在这种情况下通过粘接剂固定。

下加强腹板55具有适于承载在板条10的承载部分24上的下边缘部分56。

侧交叠部分47和侧欠叠部分50皆设置有互补脊57以帮助防风雨。

图12和图13中详细说明了板条接合部分14。在该实施方式中，板条接合部分14被模制成为纤维增强聚合物的分立构件，并且在使用中被粘接至板条接合部分安装件54。板条接合部分14包括与U形截面定位部分61整体形成的L形截面部分60，该U形截面定位部分61适于接合安装件54。U形截面定位部分61可以设置有侧向定位槽62，该侧向定位槽适于接合与板条接合部分安装件54相关联的对应定位凸耳63(参见图11)。在所示实施方式中，每板条接合部分安装件54有两个板条接合部分14，其间具有间隙，这提供了例如屋顶桁架构件可以通过的另选安装。

使用两个板条接合部分安装件54必然需要使用不同深度的板条接合部分14，因为在尾部搭接部分16处的板条接合部分14必须比在中间位置处的板条接合部分14更深，以适应端头部分12的截留(entrapment)。因此，为了避免相应板条接合部分14的安装错误，可以设置分立键槽64，键槽对应于形成在相应板条接合部分安装件54处的分立键凸耳65。这些防止板条接合部分14安装在错误板条接合部分安装件54上，并且防止板条接合部分14向后安装在板条接合部分安装件54上。L形截面由多个整体支承腹板66支承。可以看出，图12的板条接合部分是具有一个分立键槽64的可选中间部分，而图13例示了具有两个分立键槽64的必要板条接合部分14。

图14是贯穿上述实施方式的细节截面。示出了覆层构件13，该覆层构件由支撑体部分67和吸收器表面主体部分70形成，该支撑体部分包括板条接合部分安装件54、端头部分12、以及扁平S形脊53，而该吸收器表面主体部分具有限定浅凹部的外周界壁71，在该浅凹部中热粘接有太阳能电池44组(为清楚起见，在该视图中被去除)。

该支撑体部分67和吸收器表面主体部分70皆以聚合物合成材料被模制。在这个实施方式中，包括聚乙烯基酯基质(具有25mm股线长度的约30％E-玻璃纤维增强、约40％三水氧化铝阻燃填料材料以及炭黑颜料)的热固性SMC随着加热被压力模制而固化。

各个模制件具有互补粘接部分72，在组装中形成胶线。在粘接部分72之间，模制件形成有互补水通道部分，其在组装时用于水通道73。

如在图15中更详细地看到，粘接部分72在组装中限定胶合空间74，其尺寸通过间隔件尖端75、水通道胶合空间尖端76以及粘接部分边界77维持在针对甲基丙烯酸酯粘接剂合成材料的最佳范围内。

粘接部分72通过由多个互补脊80和槽81形成而设计出胶合空间74，该胶合空间74比粘接部分72的横向截面尺寸更长。在图16中，示出了粘接部分72的示意图，例示水通道73部分、脊80和槽81以及用于入水口36和出水口37组装件的插入点82。

粘接工序涉及通过砂磨以去除表面污染物并且使表面变粗糙以允许粘接剂更好地“键接”到材料中来表面制备粘接部分72。通过利用CNC机器和粘接剂分配机器来维持精度，以控制涂敷至部件的双组份甲基丙烯酸酯粘接剂的定位和准确量。在粘接剂的固化时间期间，将组件放在一起并且施加力以在压力下将这些部件保持在一起。

在图17中，例示了包括如上所述的乙烯酯热固性合成材料的单一模制件的平面覆层构件15。为了保持与有效构件13集成的意图，设置有端头部分12、以及侧交叠部分47和侧欠叠部分50，两者都具有互补脊57。该合成材料受涂料体系保护，以提供颜色和UV防护。在本示例中，平面顶表面83被涂覆有抗紫外线的双组份聚氨酯面漆。

图18是图17的构件的下侧的底部等距视图。该示图示出了顶表面由腹板84的蛋箱阵列在下面支撑。

端头部分12和尾部搭接部分16通过那些区域中的更紧密间隔的腹板84被支撑。腹板84被构造在端头空间中以形成下边缘部分56，用于承载在板条承载表面24和/或上凸缘表面17上，类似于图11的加强腹板55。类似地，腹板84专门用于形成整体板条接合部分安装件54及其附带分立键凸耳65。另外，提供了另选下板条接合部分安装件85，其被设置成允许将板条10放回邻近其槽或横梁(facia)的结构上，这将在下文中变得明显。

图19和图20是平面覆层构件15的侧视图，其中，图19是双板条接合部分实施方式，而图20是单板条接合部分实施方式。具体来说，图19例示了上述下板条接合部分14的另选定位。

在图21中，示出了安装平面15和太阳能热/PV 13覆层构件的概括性绘制图，示出了它们使用驳接封盖86、脊封盖87以及端部封盖90。使用自着色和密封螺钉固定件91。

图22是太阳能热PV构件13和平面覆层构件15的搭接部分的紧密细节。

图23至图27详细示出了当构件13、15按顺序放置在结构上时构件13、15的侧交叠部分47和侧欠叠部分50的细节。在该实施方式中，互补脊57在该交叠部分上包括外承载脊92，该外承载脊适于承载在相邻欠叠部分50的着陆部分93上。在该实施方式中，在外支撑脊92处，在构件13或构件15之间引入密封剂粘接部94。外支撑脊向内间隔的是限定滴水线96的滴水线脊95。滴水线96位于空间97内，空间97基本上在其内边界处由承载在欠叠部分50上的坝脊100封闭。空间97捕获任何不经意的进入并将其向下传送以排出。

坝脊100向内并且一体地形成在欠叠部分上的是迷宫脊(labyrinth ridge)101，以与其一起形成第一迷宫部分。第一迷宫部分向内的第二坝坝脊102和第二迷宫脊103形成第二迷宫部分。侧接头的内端由内脊104形成，内脊104封闭在欠叠部分50的终端边缘105上。

图28和图29分别是覆层构件15的侧截面图和细节图，例示了板条接合部分14的粘接的细节。在图28的截面中，示出了板条接合部分14的U形截面61与板条接合部分安装件54在尾部搭接和中间位置的接合。在图29的细节中，在分立键凸耳65的位置处贯穿板条接合部分截取该截面。在该细节中还示出了胶线容差106。

图30至图40是例示在具有由屋顶桁架部分111互连的脊板条107和横梁110的模型中安装覆层构件15的顺序。图30示出了根据本发明的覆层装置15(为了清楚起见省略一个)和脊封盖87(为了清楚起见省略一个)的阵列，并指示了截面A-A(图32)、B-B(图36)以及K-K(图38)。

图31是仅两个太阳能PV装置的组装件，其具有为与标准屋顶元件集成的大小并且具有聚合物合成材料覆层主体124，该聚合物合成材料覆层主体124具有如同常规屋顶元件的端头部分12、侧交叠部分47、侧欠叠部分50以及互补脊57。太阳能PV连接件位于元件的下侧。太阳能电池44被粘接至表面中的凹部，如在上面图14的背景下所述。

图32是屋顶外侧桁架部分111的中间平面的截面图。为了该模型的目的，四个板条10在每个桁架111处通过双板条螺钉112安装在桁架上。图33中提供了最上侧板条10的细节。在图34中给出了横梁相邻板条10的细节。图35中给出了它们之间的所有板条的细节。

图33示出了板条10的邻近脊板条107的布置。板条10位于普通平面覆层构件15的端头部分和尾部部分的中间，其在这种情况下被修整以满足脊板条107。由于没有端头部分的封装厚度，并且为了控制构件15的节距，必需在覆层构件下侧与板条10之间安装间隔件113。

在装上最后覆层构件15之前，保持螺钉114被驱动穿过间隔件113和板条10并进入桁架111。本实施方式中的脊封盖87在脊的每一侧上覆盖胶合至顶部覆层构件15的柔性防水板115。在脊封盖87中形成板条螺钉凹部116，以使板条螺钉固定件117能够将脊封盖87固定至脊板条107。

图34示出了板条10的邻近横梁110的布置。由于该第一排覆层构件15的尾部搭接部分16没有经由下一个相邻排的端头部分12被支撑在板条10上，因此必需安装间隔件120，其在这种情况下，通过板条螺钉121贯穿板条10并且进入桁架部分111被固定。此后，该覆层构件通过板条接合部分14挂在板条10的上斜坡引导上凸缘17下方来保持以防止抬起。

图35表示所有其它板条固定件的细节，即，既不在脊处也不在横梁处。这些组件的结构、功能以及目的本文此前已经描述过。

图36和图37示出了板条10的邻近脊板条107的另选布置。由于板条位置大致位于脊封盖87下方，因此可以驱动板条螺钉122贯穿覆层构件15、间隔件113、板条10并进入桁架111，以代替图33的螺钉114。

图38至图40是螺钉123穿过侧欠叠部分50、间隔件120以及板条10并进入桁架111以固定覆层构件15的平面K-K的截面图。这是可以的，不会泄漏，因为螺钉头被下一个相邻覆层构件15的侧交叠部分47覆盖。

图41是根据本发明的完整屋顶的总体印象。

本领域技术人员应当认识到，在不脱离如本文所述并且在所附权利要求中限定的本发明的精神或范围的情况下，可以对如本文广泛描述的本发明进行许多变化和修改。

Claims

1.一种太阳能集热器，所述太阳能集热器包括：

收集器主体，所述收集器主体具有适于暴露至日光并由此被加热的吸收器表面，并且具有在那里通过相邻的所述吸收器表面的连续的液体流通道，

其特征在于，

所述收集器主体由为选自聚合物和聚合物合成材料的材料且在两组或更多组互补粘接部分处粘接在一起的主体部分形成，在所述两组或更多组互补粘接部分之间具有空间，

在所述两组或更多组互补粘接部分之间的所述空间中，在所述主体部分的相邻表面中限定所述液体流通道，所述液体流通道具有扁平截面，

由此，所述液体流通道的横截面的平行于所述吸收器表面的尺寸大于垂直于所述吸收器表面的尺寸，平行尺寸:垂直尺寸的比率不小于3:1，

其中，所述互补粘接部分的互补的表面轮廓各自包括多个平行的脊和槽，所述脊和槽大致平行于所述液体流通道中的流向取向并且适配为形成迷宫，在所述迷宫中，用粘接材料粘接所述主体部分，所述表面轮廓被选择成提供长于所述粘接部分的宽度的跨所述粘接部分的粘接截面，并且

其中，所述互补粘接部分中的各个粘接部分的表面轮廓包括所述主体部分之间的接触点，所述接触点被选择成保持针对所述粘接材料的最佳粘接厚度。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中，所述主体部分包括适于安装在一结构上的支撑体部分和吸收器表面主体部分，所述结构是屋顶、墙面或地板，所述液体流通道的截面被部分地形成在每个所述主体部分中，所述液体流通道包括从入口组装件延伸到出口组装件的连续S形流通道，所述入口组装件和所述出口组装件适于将所述液体流通道连接至冷却回路。

3.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中，所述主体部分由选自包括玻璃纤维的乙烯基酯合成材料的片状模塑料加压成型，所述片状模塑料具有填料、阻燃剂、颜料以及收缩控制添加剂中的一个或更多个。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中，所述粘接材料是选自双组份甲基丙烯酸酯粘接剂的粘结剂体系。

5.根据权利要求2所述的太阳能集热器，其中，所述入口组装件和所述出口组装件包括位于形成在所述主体部分之间的分模线处的相应互补入口安装部分和出口安装部分中的快速装配和释放的入口配件和出口配件，所述入口配件和所述出口配件随着所述主体部分粘接在一起而粘接在它们的相应安装部分中。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的太阳能集热器，其中，所述吸收器表面已经粘接至一个或更多个太阳能PV元件。

7.根据权利要求1所述的太阳能集热器，所述太阳能集热器包括：

整体形成在所述收集器主体的相对边缘处的相应的端头部分和脚部分，所述脚部分与安装在一结构上的一个或更多个其它收集器主体的所述端头部分按大致防风雨交叠方式协作，所述结构是屋顶、墙面或地板，所述端头部分和所述脚部分通过所述收集器主体的相对互补侧边缘中的相应侧边缘互连，并与其形成覆层主体，所述互补侧边缘在所述覆层主体与固定至所述结构上的板条的相邻覆层主体之间提供大致防风雨交互接合，所述覆层主体的一个所述侧边缘与所述相邻覆层主体的所述侧边缘交叠，并且被选择成将所述相邻覆层主体表面处理成所述结构上的使用中的大致齐平表面；

安装装置，所述安装装置在所述覆层主体的下侧上，并且适于将所述覆层主体固定至所述结构上的所述板条；以及

入口组装件和出口组装件，所述入口组装件和所述出口组装件粘接在所述主体部分之间，并且将所述液体流通道流体连接到外部热交换流体回路。

8.根据权利要求7所述的太阳能集热器，其中，所述端头部分和脚部分以及侧边缘部分由聚合物合成材料形成，相应端头部分和脚部分的所述大致防风雨交叠通过设置在所述端头部分和脚部分中的一个或两者上的迷宫元件来补充。

9.根据权利要求7所述的太阳能集热器，其中，所述互补侧边缘在组装时包括弹性密封条。

10.根据权利要求7所述的太阳能集热器，其中，所述端头部分包括向所述结构的下侧或内部开放的中空空间，在所述中空空间中引导所述入口组装件和所述出口组装件中的一个或两者，由此能够在安装所述收集器主体之后接入所述入口组装件和所述出口组装件。

11.根据权利要求7所述的太阳能集热器，其中，所述安装装置包括L形构件，所述板条包括具有一对上承载表面和一对下承载表面的延长轧制成型金属或聚合物合成材料型材，每对承载表面都由外周凸缘和沟槽的底板形成，所述L形构件与所述脚部分相关联并适于在使用中通过所述板条下方，捕获搁置在所述板条上的下一个相邻覆层主体的所述端头部分。

12.根据权利要求11所述的太阳能集热器，其中，所述L形构件包括一个或多个板条接合部分，所述板条接合部分在所述脚部分的区域中与所述覆层主体的下侧整体形成或固定至所述覆层主体的下侧，并且适于在使用时使所述板条在所述外周凸缘下与所述L形构件接合，由此所述脚部分将下一个相邻覆层主体的所述端头部分压靠于所述板条的上表面。

13.根据权利要求7所述的太阳能集热器，其中，所述吸收器表面凹入到其主体部分中以容纳太阳能电池组，所述太阳能电池组包括至少一个防护玻璃外层、太阳能电池和导电收集器的阵列、绝缘膜衬背以及为所述收集器提供端接的连接装置。

14.根据权利要求2所述的太阳能集热器，其中，所述冷却回路包括相邻太阳能集热器。