CN108547497B - 一种非线性弹簧动力减振光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非线性弹簧动力减振光伏组件，包括竖向支撑杆件、横梁、铅芯、非线性弹簧和铝合金圆环。光伏组件可以进行简易组装置于屋顶，竖向支撑杆件内部设置铅芯承受重力和水平力并产生滞后阻尼的塑性变形吸收能量，在不同高度设置方向不同的八个非线性弹簧，非线性弹簧弹性系数根据振动频率变化而变化，能够适应于不同的频率，提供动力以积极减振，避免光伏组件在地震时或风荷载作用时产生较大的加速度和振幅而破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种非线性弹簧动力减振光伏组件，组件中的支撑杆件内设置非线性弹簧产生动力作用，够根据组件振动频率而相应改变线弹性系数，可适应于不同频率振动，避免产生较大的加速度和振幅，起到更好的减振效果，属于光伏建筑一体化技术领域。
背景技术
2014年我国建筑能耗占全球建筑耗能的16.2%，全球排名第二，而太阳能作为一种无污染的能源，同时也是人类可利用的最丰富的能源，在我国年平均辐射总量在3340-8400MJ/m2，因此，研发太阳能在建筑中综合利用的技术，探究太阳能技术与建筑节能的有机结合具有积极深远的意义，发展绿色节能建筑成为当前社会的主要议题。光伏建筑一体是一种将光伏产品集成到建筑上的技术，我国《可再生能源发展“ 十一五” 规划》明确指出，在太阳能资源较好的大中城市开展光伏屋顶、阳光照明等光伏发电应用， 在新建别墅等高档住宅区和城市标志性建筑上安装光伏发电系统。现今最常见的光伏建筑一体化形式是在平屋顶上安装、坡屋面上顺坡架空安装以及在墙面上与墙面平行安装。
而屋面上的分离式光伏系统结构具的质量和刚度远小于建筑主体结构的质量和刚度，形成便鞭梢效应，产生较大的加速度和振幅，放在屋面上，地震力比放在地面上放大可达3~5倍。故对分离式光伏系统需要单独设计减振，将普通的金属承重杆件改成除了具有承载能力以外，配置非线性弹簧产生动力作用以减小光伏组件位移，起到减振效果。
发明内容
为了解决屋面上的分离式光伏系统结构在地震时所产生的鞭梢效应和风荷载作用时产生较大的加速度和振幅，导致光伏系统产生结构破坏，本发明的目的在于提出一种非线性弹簧动力减振光伏组件，与传统光伏组件不同，在组件中的支撑杆件内设置非线性弹簧产生动力作用，够根据组件振动频率而相应改变线弹性系数，可适应于不同频率振动，避免产生较大的加速度和振幅，起到更好的减振效果，在组件内部设置铅芯产生滞后阻尼的塑性变形吸收能量。本组件通过连接板和螺栓进行组装，拼装方便，自重较小，减振效果好，能够置于不同地区、不同高度的建筑物，应用范围广。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。
本发明提出的一种非线性弹簧动力减振光伏组件，包括横梁、支撑杆件1、质量块2，支撑杆件1内包含铝合金圆环3、非线性弹簧4和铅芯5，若干个横梁连接而成支架，其中：支撑杆件1竖向布置，支撑杆件1一端和横梁通过连接板和膨胀螺栓连接，使得光伏组件能够固定在支架上，支撑杆件1另一端与质量块2焊接，起到固定光伏组件作用，避免破坏屋顶，支撑杆件1内部设置有与支撑杆件1等长的铅芯5，在1/3支撑杆件高度处设置有非线性弹簧4，在2/3支撑杆件高度处设置方向夹角为45°的非线性弹簧4，所述非线性弹簧4通过低温的威欧丁88°C焊料低温焊接，其两端分别与铅芯3和铝合金圆环5连接，非线性弹簧4采用涂抹防氧化涂料的非线性螺旋弹簧，非线性弹簧4弹性系数根据振动频率变化而变化，能够适应于不同的频率，提供动力以积极减振，避免产生较大的加速度和振幅。
本发明中，所述非线性弹簧4采用能够根据组件振动频率而相应改变线弹性系数的非线性弹簧，可适应于不同频率振动，起到更好的减振效果，非线性弹簧4长度为10mm，截面投影面积为0.75mm²，涂抹防氧化涂料保证非线性弹簧4正常工作；在1/3杆件高度设置有四个非线性弹簧4，在2/3杆件高度设置有方向夹角为45°的四个非线性弹簧，可适应于不同振动方向的地震和风荷载。
本发明中，铅芯5设置于支撑杆件1中心，承受优伏组件自重和水平力，并产生滞后阻尼的塑性变形吸收能量，长度400mm，直径10mm。
本发明中，支撑杆件1和质量块2材质采用不溶于水，不易被腐蚀介质分解破坏的化学性质稳定的超微无机金属氧化物高温溶液制作的防氧化材料。
本发明中，四个横梁两两连接组成框架结构，两个横梁连接处连接有支撑杆件1一端。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）将普通光伏组件改为动力减振的光伏组件，避免鞭梢效应所导致组件发生破坏，增加光伏组件使用寿命，保证屋顶安全。
（2）本发明中动力减震采用了非线性弹簧，通过改变其弹性系数以适应于不同频率的振动，能够提供合适动力，以达到更好的减振效果。
（3）本发明设置了铅芯，可产生滞后阻尼的塑性变形吸收能量，以达到更好的减振效果。
（4）本发明在不同高度各设置了四个弹簧，故在八个方向上设置了弹簧，可以适应于不同方向的振动。
附图说明
图1为本发明非线性弹簧动力减振光伏组件整体示意图；
图2为本发明非线性弹簧动力减振光伏组件杆件俯视图；
图3为本发明非线性弹簧动力减振光伏组件杆件剖面图；
图中标号：1为支撑杆件、2为质量块，3为铝合金圆环、4为非线性弹簧和5为铅芯。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施列1：如图1－图3所示，为本发明的一种非线性弹簧动力减振光伏组件的实施列，其主要包括支撑杆件1、质量块2，其中支撑杆件1内包含铝合金圆环3、非线性弹簧4和铅芯5。
光伏组件由竖向支撑杆件1和直径为150mm的横梁通过连接板和直径为8mm紧固螺栓连接，光伏板通过直径为8mm紧固螺栓固定在支架上，竖向支撑杆件1下端固接质量块2。支撑杆件1是由直径为14mm的铅芯5和长度为10mm、截面投影面积为0.75mm²的非线性弹簧4和内直径34mm外直径40mm的铝合金圆环3组成。铅芯5放置于杆件中心，非线性弹簧4通过低温的威欧丁88°C焊料低温焊接与铅芯5和铝合金圆环3连接，在连接前于非线性弹簧上涂抹防氧化材料。在1/3杆件高度设置四个非线性弹簧4，在2/3杆件高度设置方向夹角为45°的四个非线性弹簧。
Claims (5)
1.一种非线性弹簧动力减振光伏组件，包括横梁、支撑杆件（1）、质量块（2），支撑杆件（1）内包含铝合金圆环（3）、非线性弹簧（4）和铅芯（5），若干个横梁连接而成支架，其特征在于：支撑杆件（1）竖向布置，支撑杆件（1）一端和横梁通过连接板和膨胀螺栓连接，使得光伏组件能够固定在支架上，支撑杆件（1）另一端与质量块（2）焊接，起到固定光伏组件作用，避免破坏屋顶，支撑杆件（1）内部设置有与支撑杆件（1）等长的铅芯（5），在1/3支撑杆件高度处设置有非线性弹簧（4），在2/3支撑杆件高度处设置方向夹角为45°的非线性弹簧（4），所述非线性弹簧（4）通过低温的威欧丁88°C焊料低温焊接，其两端分别与铅芯（3）和铝合金圆环（5）连接，非线性弹簧（4）采用涂抹防氧化涂料的非线性螺旋弹簧，非线性弹簧（4）弹性系数根据振动频率变化而变化，能够适应于不同的频率，提供动力以积极减振，避免产生较大的加速度和振幅。
2.根据权利要求1所述的非线性弹簧动力减振光伏组件，其特征在于：所述非线性弹簧（4）采用能够根据组件振动频率而相应改变线弹性系数的非线性弹簧，可适应于不同频率振动，起到更好的减振效果，非线性弹簧（4）长度为10mm，截面投影面积为0.75mm²，涂抹防氧化涂料保证非线性弹簧（4）正常工作；在1/3杆件高度设置有四个非线性弹簧（4），在2/3杆件高度设置有方向夹角为45°的四个非线性弹簧，可适应于不同振动方向的地震和风荷载。
3.根据权利要求1所述的非线性弹簧动力减振光伏组件，其特征在于：铅芯（5）设置于支撑杆件（1）中心，承受优伏组件自重和水平力，并产生滞后阻尼的塑性变形吸收能量，长度400mm，直径10mm。
4.根据权利要求1所述的非线性弹簧动力减振光伏组件，其特征在于：支撑杆件（1）和质量块（2）材质采用不溶于水，不易被腐蚀介质分解破坏的化学性质稳定的超微无机金属氧化物高温溶液制作的防氧化材料。
5.根据权利要求1所述的非线性弹簧动力减振光伏组件，其特征在于：四个横梁两两连接组成框架结构，两个横梁连接处连接有支撑杆件（1）一端。
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