CN108691396A - 一种模块化太阳能彩钢高分子卷材复合屋面系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的太阳能彩钢高分子卷材复合屋面系统涉及一种集太阳能发电、屋面防水为一体的屋面系统。本发明的太阳能彩钢高分子卷材复合屋面系统由通用光伏组件、口字型彩色涂层钢板瓦模块、高分子防水卷材、保温隔热材料、檩条、紧固件构成；覆盖在口字型彩色涂层钢板瓦模块的口字形的中空区域上的通用光伏组件实现系统的光伏发电功能，铺设于口字型彩色涂层钢板瓦模块相互搭接形成的横向U型槽、纵向U型槽中的高分子防水卷材实现系统的柔性防水功能。本发明突出优点是不需要在彩色涂层钢板屋面上大量穿孔、不破坏传统轻质钢结构屋面的防水层，系统为简单的模块结构，为标准化、批量滑生产、安装，便于维护。
Description
技术领域
本发明涉及房屋建材领域，具体的来说是将太阳能发电、建筑防水技术与当前的建筑光伏一体化趋势结合的一种发电防水一体化屋面系统。
背景技术
相对高层民用住宅，众多具有轻质钢结构屋面的工业厂房、大型公用建筑的屋面一般情况下光照充足，可以成为太阳能发电提供场所，这样就可以自发自用，为企业带来清洁能源收益。但目前在轻质钢结构屋面上固定及支撑传统的光伏组件的安装方式，是通过在原有彩钢瓦上的安装数量众多的支架、安装钉、压块和安装孔。这些支架、安装钉和安装孔在长期运行中极易造成建筑漏水。而且额外的支架、压块等质量较大，再加上光伏组件的质量、原有轻质钢结构彩钢瓦的质量，会造成大跨度轻质钢结构屋面的静荷载增大，留下一定的安全隐患。此外，原有彩钢瓦被光伏组件覆盖遮挡，这些彩钢瓦阻隔日光等建筑功能无法有效发挥作用，造成功能的浪费。
从长远意义上看，太阳能光伏建筑是应建立在以高效率、低能耗并从本质上讲必需是经济的且不牺牲功能性、艺术性、舒适性。
此外，构件化、模块化、标准化的建筑光伏一体化屋面系统对提高施工速度、降低施工成本、保证工程质量具有重要意义。而且构件化、标准化、模块化的建筑光伏一体化屋面系统有利于大规模、大批量生产，有利于降低整个系统的制造成本。
针对上述情况，发展一种更适用于轻质钢结构建筑的、安装简单、经济方便的、可以标准化、模块化制造与安装的建筑光伏一体化屋面系统十分必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：避免普通太阳能组件与轻质钢结构建筑的彩钢屋顶的建材功能的重叠，解决传统屋顶太阳能发电系统的安装对屋面防水功能的破坏，降低屋顶太阳能发电系统造成屋面静载荷的过度增加，且可以实现建筑光伏一体化屋面系统制造与安装的标准化、模块化。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种集发电、防水于一体的模块化太阳能彩钢高分子卷材复合屋面系统，本发明太阳能彩钢高分子卷材复合屋面系统由通用光伏组件、口字型彩色涂层钢板瓦模块、高分子防水卷材、保温隔热材料、檩条、紧固件构成。
在本发明技术方案中，口字型彩色涂层钢板瓦模块通过紧固件安装在轻质钢结构的檩条上；口字型彩色涂层钢板瓦模块的中部为中空的口字型区域，节约了大量的彩色涂层钢板材料；口字型彩色涂层钢板瓦模块的口字型的顶部具有与光伏组件边框型材尺寸相匹配的边沿；口字型彩色涂层钢板瓦模块的外侧具有可以与另外口字型彩色涂层钢板瓦模块相搭接的不对称U型的搭接边沿；多个口字型彩色涂层钢板瓦模块在轻质钢结构的檩条上依次排列，在轻质钢结构建筑的顶部形成“井“字型网格框架；相邻口字型彩色涂层钢板瓦模块之间通过口字型彩色涂层钢板瓦模块的不对称U型的搭接边沿相互搭接，并构成纵向U型导水槽、横向U型导水槽；横向U型导水槽与纵向U型导水槽相互搭接，构成本发明的结构自防水的第一层防水层；在横向U型导水槽与纵向U型导水槽中铺设高分子防水卷材，构成本发明的第二层柔性防水层；在口字型彩色涂层钢板瓦模块上使用紧固件安装通用光伏组件，实现系统的光伏发电功能；在屋面与立面墙体及突出屋面结构等交接处，均按照应做通用轻质钢结构屋面行业通用的安装方式处理，配置泛水板、屋脊盖沿等通用轻质钢结构屋面配件；在口字型彩色涂层钢板瓦模块与檩条之间安装保温隔热层。由此，构成本发明的完整的模块化太阳能彩钢高分子卷材复合屋面系统。
上述方案中，保温隔热层为材料品种、导热系数、厚度、密度等符合轻质钢结构建筑行业要求的材料。优选的是由穿孔钢承板、隔气膜、吸音材料、隔音材料、保温隔热材料、防水透气膜等构成。
上述方案中，檩条主要材质为C型或Z型冷轧镀锌型钢。型钢厚度、刚度符合轻质钢结构建筑行业要求。
上述方案中，紧固件：膨胀螺栓、铆钉、自攻螺钉、垫板、垫圈、螺帽等板材与板材，板材与骨架、通用光伏组件与口字形彩色涂层钢板瓦固定联接的所需要的轻质钢结构建筑行业通用的连接件。
本发明的模块化太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统通过系统中的通用光伏组件、模块化的口字型彩色涂层钢板瓦模块、高分子防水卷材共同实现防水的功能。其中通用光伏组件在口字型彩色涂层钢板瓦模块的口字形结构上覆盖安装的方式，实现了通用光伏组件与口字型彩色涂层钢板瓦模块之间的结构自防水；通过口字型彩色涂层钢板瓦模块之间的搭接，实现了口字型彩色涂层钢板瓦模块之间的结构自防水；通过铺设于横向U型导水槽和纵向U型导水槽中的高分子防水卷材构成第二层的柔性的防水层；通过在屋面与立面墙体及突出屋面结构等交接处采用轻质钢结构屋面行业通用处理，实现了本模块化太阳能模块式轻质钢结构屋面系统在屋面与立面墙体及突出屋面结构等交接处的防水。
本发明的模块化太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统通过系统中的通用光伏组件实现发电功能。
本发明的模块化太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统通过系统中的通用光伏组件、模块的口字型彩色涂层钢板瓦模块、保温隔热材料、檩条共同实现承受屋顶上部的荷载的功能。
本发明的模块化太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统通过系统中的通用光伏组件、模块化的口字型彩色涂层钢板瓦模块、保温隔热层共同实现保温隔热及阻隔太阳辐射的功能。
本发明的有益效果是：
本发明突出优点是结构自防水、不破坏传统轻质钢结构屋面的防水层，它不需要在裸露的彩色涂层钢板屋面上大量穿孔安装光伏支架，从而避免了因传统的彩色涂层钢板屋顶安装太阳能组件的导轨、支架而需要形成数量众多的穿孔，从根本上避免了破坏传统屋面的防水层。本模块化太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统的安装，不需要剪破保温层或破坏防水层或屋面板。
本发明突出优点是相对目前的太阳能瓦具有突出的可维修性。传统的太阳能瓦是太阳能电池片与建筑的瓦片通过热压等方式粘接成一体，瓦与瓦之间为咬合搭接的方式形成防水。在长期运行中，当出现个别太阳能瓦故障时，需要拆除故障太阳能瓦周围的部分瓦片，部分情况下甚至还需要拆除部分屋面建筑结构，才能将咬合搭接的故障瓦拆下。而本发明中太阳能发电部分是将通用光伏组件使用紧固件安装在模块化的口字型彩色涂层钢板瓦模块围成的口字形结构上，可以便于快捷拆装。在维护故障太阳能电池组件时，仅需将故障的通用太阳能组件与口字形结构之间的紧固件卸下，就可进行维护和检修了。
本发明避免了普通太阳能组件与彩色涂层钢板功能的重叠，节约了大部分彩色涂层钢板。传统的直接安装在彩色涂层钢板屋面上的太阳能发电系统，普通太阳能组件遮挡部分的彩色涂层钢板起不到阻隔太阳辐射的功能，造成了材料的浪费。而本发明采用了模块化的口字型彩色涂层钢板瓦模块，节约了彩色涂层钢板。
本发明突出优点是非常轻，它免去了传统屋顶太阳能设备的导轨、支架等部分，又节约了大部分彩色涂层钢板，是金属结构屋面等轻质屋面的解决方案。
本发明突出优点是发扬大面积彩钢屋面快速施工的特点，是金属结构屋面等轻质屋面的解决方案。因为不需要相关太阳能板支架等支持设备的安装，本发明的施工劳动强度较小、施工速度快。
本发明突出优点是本系统中普通太阳能组件与保温隔热材料之间存在5厘米以上的空气隔层，既有效增加了屋面的隔热保温效果，又有效的降低了光伏组件高温及热斑效应等极端情况下引发屋面火灾的隐患。
本发明突出优点是本系统中普通太阳能组件的接线盒与连接电缆为下走线方式，安装普通太阳能组件与保温隔热材料之间存在5厘米以上的空气隔层之中。这样既实现了屋面的整洁美观、易于清理，又有效防止了接线盒与连接电缆暴露于雨雪、日晒等带来的老化。且电气系统便于检修和维护。
本发明突出优点是，其U型彩色涂层钢板部件使本系统具备一定的柔性，既可以适于平屋顶、又适于曲面屋顶。所以，本发明的即具备目前柔性薄膜太阳能电池屋面系统的柔性，又因采用了晶体硅太阳能电池而具备了柔性薄膜太阳能电池所欠缺的低成本特性。
本发明突出优点是，其U型彩色涂层钢板部件的U型结构使本系统具备一定的柔性，可削减因热胀冷缩所产生的屋面伸缩变形对光伏组件的破坏作用。
本发明突出优点是，本系统采用模块化的口字型彩色涂层钢板瓦模块，具有构件化、模块化、标准化的特点，对提高施工速度、降低施工成本、保证工程质量具有重要意义，有利于大规模、大批量生产，有利于降低整个系统的制造成本。
附图说明
图1为本发明的口字形彩色涂层钢板瓦模块前视图。图中标号：中空口字型的边沿1.1、主U型槽1.2、主U型槽的搭接边沿1.3。
图2为本发明的口字形彩色涂层钢板瓦模块俯视图。图中标号：中空口字型的边沿2.1、主U型槽2.2、主U型槽的搭接边沿2.3.次U型槽2.4、次U型槽的搭接边沿2.5。
图3为本发明的口字形彩色涂层钢板瓦模块左视图。图中标号：主U型槽3.1、主U型槽的搭接边沿3.2、中空口字型的边沿3.3。
图4为本发明的口字形彩色涂层钢板瓦模块与口字形彩色涂层钢板瓦模块相互搭接构成的具有中空的口字形的井字型网格框架。
图5为通过紧固件将本发明的由口字形彩色涂层钢板瓦模块相互搭接构成的具有中空的口字形的井字型网格框架固定在轻质钢结构屋面的檩条上的示意图。
图6为本发明的横向U型导水槽中完成铺设高分子防水卷材示意图。
图7为本发明的纵向U型导水槽、横向U型导水槽全部完成铺设高分子防水卷材示意图。
图8为本发明的模块化太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统在口字形彩色涂层钢板瓦模块横向U型导水槽底部中心线处的截面图。图中标号：保温隔热层8.1、彩钢瓦横檩固定螺钉8.2、轻质钢结构横檩8.3、轻质钢结构纵檩8.4、高分子防水卷材8.5、口字形彩色涂层钢板瓦模块8.6、通用光伏组件紧固件8.7、通用光伏组件8.8、密封胶8.9。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
一种太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统，如图8所示，包括保温隔热层8.1、彩钢瓦横檩固定螺钉8.2、轻质钢结构横檩8.3、轻质钢结构纵檩8.4、高分子防水卷材8.5、口字形彩色涂层钢板瓦模块8.6、通用光伏组件紧固件8.7、通用光伏组件8.8、密封胶8.9。
口字形彩色涂层钢板瓦模块8.6，其详细结构如图1、图2、图3所示，为使用行业内通用的彩色涂层钢板冲压成型所得，所使用的彩色涂层钢板的组成结构为：保护膜，聚酯漆，镀锌层，钢板。其长度为2.3米，宽度为1.2米；其长边外侧的主U型槽半径为0.12米，主U型槽的搭接部分宽0.05米；其短边外侧的次U型槽半径为0.08米，次U型槽的搭接部分0.05；模块内侧的中空的口字形的外侧的长度为1.956米，宽度为0.992米；中空的口字形的四边都具有一个向外突出的边沿，边沿宽度都为0.02米。
通用光伏组件8.8，为行业内通用的多晶硅光伏组件，其长度为1.956米，宽度为0.992米。
高分子防水卷材8.5，为行业内通用的热塑性聚烯烃高分子防水卷材，其尺寸规格为厚度2毫米，宽度与长度以能够以热熔黏贴方式覆盖纵向U型沟道和横向U型沟道。
保温隔热层8.1、彩钢瓦横檩固定螺钉8.2、轻质钢结构横檩8.3、轻质钢结构纵檩8.4、通用光伏组件紧固件8.7、密封胶8.9均为行业通用的建筑材料。上述实施例中，保温隔热层为材料品种、导热系数、厚度、密度等符合轻质钢结构建筑行业要求的材料。优选的是由穿孔钢承板、隔气膜、吸音材料、隔音材料、保温隔热材料、防水透气膜等构成。
上述实施例中，檩条主要材质为C型或Z型冷轧镀锌型钢。型钢厚度、刚度符合轻质钢结构建筑行业要求。
上述实施例中，紧固件：膨胀螺栓、铆钉、自攻螺钉、垫板、垫圈、螺帽等板材与板材，板材与骨架、通用光伏组件与口字形彩色涂层钢板瓦固定联接的所需要的轻质钢结构建筑行业通用的连接件。
一种太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统的施工步骤如下：
A、在轻质钢结构屋面的檩条上安装保温隔热层。
B、将若干口字形彩色涂层钢板瓦模块相互搭接铺设在保温隔热层上。如图4所示，口字形彩色涂层钢板瓦模块相互搭接构成具有中空的口字形的井字型网格框架；如图5所示，通过紧固件将井字型网格框架固定安装在轻质钢结构的檩条上。
C、使用高分子防水卷材通用施工工艺，通过热风焊接热熔型防水卷材底部的热熔胶的施工方式将高分子防水卷材铺设在横向U型槽中。安装结果如图6所示。
D、使用高分子防水卷材通用施工工艺，通过热风焊接热熔型防水卷材底部的热熔胶的施工方式将高分子防水卷材铺设在纵向U型槽中。安装结果如图7所示。
E、将通用光伏组件通过覆盖在口字形彩色涂层钢板瓦模块的口字形结构上，连接相邻通用光伏组件的电缆与接线盒。其中光伏组件的电缆为下走线形式，在U型彩色涂层短钢板瓦与保温隔热层之间穿行。然后使用通用光伏组件紧固件将通用光伏组件与口字形结构的边沿固定在一起。在光伏组件与口字形结构的边沿的涂抹密封胶。安装结果如图8所示。
F、在屋面与立面墙体及突出屋面结构等交接处，均按照应做通用轻质钢结构屋面行业通用的安装方式处理，配置泛水板、屋脊盖沿等通用轻质钢结构屋面配件，并作通用的防水处理。
Claims (5)
1.太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统，其特征在于：由通用光伏组件、口字型彩色涂层钢板瓦模块、高分子防水卷材、保温隔热材料、檩条、紧固件构成。
2.上述太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统，所述口字型彩色涂层钢板瓦模块的中部为中空的口字型区域；口字型彩色涂层钢板瓦模块的口字型的顶部具有与光伏组件边框型材尺寸相匹配的边沿；口字型彩色涂层钢板瓦模块的外侧具有可以与另外口字型彩色涂层钢板瓦模块相搭接的不对称U型的搭接边沿；所述口字型彩色涂层钢板瓦模块的长度为0.5米～5米；所述口字型彩色涂层钢板瓦模块的主U型槽半径为0.05米～1米；所述口字型彩色涂层钢板瓦模块的次U型槽半径为0.05米～0.5米；所述口字型彩色涂层钢板瓦模块的口字型结构的边沿的宽度为0.005米～0.2米。
3.权利要求2所述口字型彩色涂层钢板瓦模块通过权利要求2所述的不对称U型的搭接边沿与其它口字型彩色涂层钢板瓦模块相互搭接成“井“字型网格框架，并构成纵向U型导水槽、横向U型导水槽。
4.上述太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统，所述通用光伏组件覆盖在权利要求2所述的口字形的中空区域上，通过紧固件将光伏组件边框与口字型的顶部边沿紧密固定。
5.上述太阳能高分子卷材彩钢复合屋面系统，所述高分子防水卷材于铺设于权利要求4所述的横向U型导水槽和纵向U型导水槽中，形成防水层。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113452310A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-09-28 | 安徽煜伏节能环保科技有限公司 | 一种代替传统彩钢瓦屋顶的建筑一体式防水光伏支架 |
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| CN203145343U (zh) * | 2013-01-11 | 2013-08-21 | 朱毅 | 一种彩钢坡屋面 |
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| CN206903067U (zh) * | 2017-06-08 | 2018-01-19 | 上迈（上海）新能源科技有限公司 | 一种彩钢瓦屋面光伏系统 |
-
2017
- 2017-04-05 CN CN201710228267.XA patent/CN108691396A/zh active Pending
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