一种光伏屋顶系统
技术领域
本发明涉及具有建筑材料功能的光伏组件,尤其是涉及一种光伏屋顶系统。
背景技术
目前,我国的太阳能产业规模已位居世界第一。应当看到,对于经济活跃地区的东部沿海经济带,城市化后能源短缺,建筑积聚,土地少,不利于发展大型地面光伏电站,但却十分适合发展光伏建筑一体化。虽然单个建筑一体化项目规模小,但是滴水汇海,和对电力短缺的就地补充,而且解决了长距离传输对光伏电站损耗的困扰。采用结构防水方案设计光伏屋面系统,结构防水可以达到与建筑的高度结合,对新建工业厂房的企业业主来说,就不需要彩钢瓦了,直接安装建筑一体化光伏屋顶系统代替彩钢瓦,还节省了彩钢瓦的投资建设费用;而对于那些彩钢瓦寿命到了需要更换的工业厂房屋顶,则不需要改变厂房原有结构设计,不需要额外增加屋顶承载,直接用建筑一体化光伏屋顶系统予以替换嵌入原屋面,与原建筑厂房高度结合,使其成为技术、艺术和功能的综合体,提供美观实用的光伏系统产品,进一步提高建筑的品味。
例如,在中国专利上公开的一种散热型双层防水结构的BIPV光伏屋顶,其公开号为CN205577274U,包括太阳能光伏组件、主水槽、次水槽、减震压块、组件压块、接地刺片、减震垫、防水盖、散热室和通风窗,所述的主水槽纵向通过组件压块和减震压块在太阳能光伏组件两侧进行固定,主水槽两侧的支撑座通过自攻螺丝固定在屋顶的檩条上,次水槽与主水槽方向垂直搭接在主水槽上,次水槽上设有咬合结构,次水槽通过咬合结构与太阳能光伏组件进行固定,防水盖扣在组件压块上,太阳能光伏组件下方热量,可通过防水盖与太阳能光伏组件之间的间隙散发,太阳能光伏组件下方为散热室,散热室上设有通风窗。
然而,大量工商业屋顶都采用非上人混凝土结构,这使得屋顶的承重和使用年限方面的风险都很大。众所周知,非上人混凝土结构屋顶的荷载仅为50kg每平方,而一般光伏系统抗风配载自重却是远大于50kg每平方,两者完全不匹配。现有技术支架自重不足以承受大风天气风吸力,造成光伏系统整体结构破坏,且光伏组件紧贴地面,存在地面积灰溅起覆盖组件及易受屋面积水淹没组件风险。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足,提供一种光伏屋顶系统,能够使光伏屋顶系统承受大风天气,避免整体结构因风力和雨水侵蚀导致整体结构被破坏。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种光伏屋顶系统,包括光伏组件板,光伏组件板下设有带有重量块功能的承重支座,所述承重支座上固设有导轨,所述导轨前后两端分别卡设有前支座和后支座,光伏组件板呈前低后高的倾斜斜面架设在所述前支座和后支座上;光伏组件板四周设有延伸至承重支座下方直至屋面的围板,所述围板、光伏组件板和屋面形成封闭结构屋顶系统;所述光伏屋顶系统还包括电气系统。将光伏组件板架设在前后支座上,前支座贴合导轨连接,后支座有一定的高度,其高度使光伏组件板前低后高,与屋面的角度在5-15度之间,以减少迎风面的受力面,增加阳光照射率。在光伏组件板下设置带有重量块功能的混凝土承重支座,并通过导轨与承重支座连接,使得光伏屋顶系统自带重量,在大风环境下也能保持系统的稳定性,避免了现有技术中采用负重式和底部贯穿的屋顶固定方式,又存在承载超出屋面承受力导致破坏屋面防水的风险。同时承重支座还为光伏组件板提供高度基础,避免与地面近距离接触,加上光伏组件板四周设有围板,伸至混凝土支座下方直至屋面,形成封闭结构完全包覆光伏系统,承受大风时能贴紧屋面,避免了在大雨量天气下屋顶积水导致光伏屋顶系统遭受雨水侵蚀损坏的风险,给予光伏系统导流排风效果,保证系统安全。在承重支座和围板的协同作用下,本发明的光伏屋顶系统实现了耐风雨侵蚀的目的,提高了使用寿命。
作为优选,所述前支座和后支座上设有与导轨平面平行的连接脚,连接脚沿导轨两侧设有用于卡接导轨的卡接抓片。
作为优选,所述前支座和后支座上设有支撑块,光伏组件板架设在所述支撑块上,并通过压块与支撑块固定紧贴
作为优选,所述连接脚上设有螺栓孔,连接脚在所述螺栓孔两侧各设有凹槽。增加连接脚与导轨的贴合度,防止晃动。
作为优选,所述支撑块沿导轨两侧各设有限位通槽,所述限位通槽的一个侧边一体地设有向上延伸的限位片,所述限位片与导轨方向垂直。
作为优选,所述压块截面成阶梯状的梯形结构或者成U型结构,且U型侧边设有向外的折角边。截面成阶梯状的梯形结构的压片紧压固定最外侧的光伏组件板,成U型结构的压片置于两相邻的光伏组件板之间,同时紧压固定两片光伏组件板。
作为优选,所述导轨上固设有侧连接件,所述侧连接件底部垂直设有与导轨紧贴连接的连接底板,所述连接底板宽度与导轨宽度适配,连接底板边缘一体设有向下延伸的定位片。定位片快速限定侧连接件位置,实现快捷准确的安装过程。
作为优选,所述侧连接件和后支座上下两端均设有用于连接围板的螺栓孔。螺栓孔用于支撑和连接围板。
作为优选,所述围板包括侧围板和后围板,所述侧围板通过侧连接件固设于光伏组件板侧面,后围板通过后支座固设于光伏组件板后面。光伏屋顶系统中前支座和后支座这样的柱构件及围板均采用钢制构件,增加系统寿命,选用的市场常规钢制材料,有效降低总体成本便于采购实施。
作为优选,所述承重支座为混凝土支座,所述混凝土支座上设有锚栓。采用混凝土材料支座具有重量块功能的承重支座,简单易得成本低廉,且光伏组件通过预设在缓凝土上的锚栓连接,可实现模块化安装,便捷高效。
作为优选,所述侧连接件由两块可相对移动的半侧连接件活动连接组成,所述后支座由两块可相对移动的半后支座活动连接组成,所述围板成可上下折叠的折叠结构,在所述半侧连接和半后支座上均设有竖直方向上的长腰孔,两块半侧连接件之间以及两块半后支座之间均通过螺栓紧固在长腰孔内实现连接。金属材质的围板成褶皱状结构,具有一定的上下伸缩空间,通过调整后支座和侧连接件的高度来调节光伏组件板的角度,同时带动侧围板上下伸缩,根据当地的季节变化带来的阳光照射角度的改变,适时调整光伏组件板的角度,使阳光直线照射到光伏组件板上,以使光的利用率最大化,从而实现光伏组件板效率的最大化;当需要调节光伏组件板角度时,拧松螺栓,移动两块半侧连接件之间的相对位置以及两块半后支座之间的相对位置,再拧紧螺栓以固定侧连接件和后支座,结构简单,易于实现,调节灵活。
作为优选,所述电气系统包括横向布置的电池组件、设置于屋面的一级汇流光伏汇流箱、并网逆变器和光伏中压汇集站,每块组件背部设有接线盒,所述接线盒之间通过光伏电缆相互电连接形成串联组串,所述组串连接至所述一级汇流光伏汇流箱,然后引下配电间内的并网逆变器,并网逆变器输出电压通过光伏中压汇集站后,并入用户侧中压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入中压母排的方式并网。组件的横向布置,每块组件背部的接线盒之间直接用自带的光伏电缆相互连接,具体地,组件B的“+”极与相邻组件C的“-”极采用MC4插接头插接,组件B的“-”极与相邻组件A的“+”极采用MC4插接头插接;按此原则各组件相互连接组成组串;一定数量的组件组成一串,如多晶275Wp组件采用20~24块组件组成一串,多晶315组件采用18~20块组件组成一串等,组串通过电缆汇线槽连接至屋面设置的一级汇流光伏汇流箱,然后引下配电间内的光伏逆变器;光伏并网逆变器输出低压0.4Kv,并入用户侧低压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入低压母排的方式并网,光伏并网逆变器输出低压通过升压变压器升压到10Kv或35KV,通过光伏中压汇集站后,并入用户侧中压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入中压母排的方式并网,或者组串通过电缆汇线槽连接至屋面设置的组串逆变器直流侧,组串逆变器交流侧出线引至屋面设置的光伏交流汇流箱;光伏交流汇流箱输出引下至配电间内的光伏并网计量柜。
先放置混凝土承重支座,再安装导轨,前后两组支架,如前支座和后支座等,共用一个导轨,导轨一端安装前支座,另一端安装后支座,光伏组件板安装在前后支座上,并通过限位片快速定位及限位,防止滑落,随后通过压块固定,导轨上再在光伏组件板两侧安装侧板连接件用于固定侧围板,后围板安装在后支座上,前围板安装在光伏组件板的前部边框上。采用本发明方案可实现整体结构的模块化安装,高效便捷。
因此,本发明具有如下有益效果:(1)底部支座采用混凝土,提高光伏系统距离屋面高度,避免系统积水腐蚀,同时提供抗风负载;(2)四周围板延伸至混凝土支座下方直至屋面,完全包覆光伏系统,给予光伏系统导流排风效果;(3)实现光伏组件板整体结构模块化安装便捷;(4)提高了光伏组件板的太阳光利用率。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2 是本发明的第一局部示意图。
图3是本发明的第二局部示意图。
图4是本发明的第三局部示意图。
图5是本发明第一种低压并网示意图。
图6是本发明第二种低压并网示意图。
图7是本发明第一种中压并网示意图。
图8是本发明第二种中压并网示意图。
图中:1、光伏组件板 2、承重支座 3、导轨 4、前支座 5、后支座 6、压块 7、连接脚 8、卡接抓片 9、支撑块 10、限位片 11、凹槽 12、侧连接件 13、连接底板14、半侧连接件 15、半后支座 16、长腰孔。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1:
如图1、图2、图3和图4所示的实施例中,一种光伏屋顶系统,包括光伏组件板1,光伏组件板1下设有承重支座2,所述承重支座2为混凝土支座,混凝土支座上设有锚栓;承重支座2上固设有导轨3,所述导轨3前后两端分别卡设有前支座4和后支座5,光伏组件板1呈前低后高的倾斜斜面架设在所述前支座4和后支座5上;光伏组件板1四周设有延伸至承重支座2下方直至屋面的围板,所述围板、光伏组件板1和屋面形成封闭结构屋顶系统。将光伏组件板架设在前后只做上,前支座贴合导轨连接,后支座有一定的高度,其高度使光伏组件板前低后高,与屋面的角度在5-15度之间,以减少迎风面的受力面,增加阳光照射率。在光伏组件板下设置带有重量块功能的混凝土承重支座,并通过导轨与承重支座连接,使得光伏屋顶系统自带重量,在大风环境下也能保持系统的稳定性,避免了现有技术中采用负重式和底部贯穿的屋顶固定方式,又存在承载超出屋面承受力导致破坏屋面防水的风险。同时承重支座还为光伏组件板提供高度基础,避免与地面近距离接触,加上光伏组件板四周设有围板,伸至混凝土支座下方直至屋面,形成封闭结构完全包覆光伏系统,承受大风时能贴紧屋面,避免了在大雨量天气下屋顶积水导致光伏屋顶系统遭受雨水侵蚀损坏的风险,给予光伏系统导流排风效果,保证系统安全。在承重支座和围板的协同作用下,本发明的光伏屋顶系统实现了耐风雨侵蚀的目的,提高了使用寿命。
前支座4和后支座5上设有与导轨3平面平行的连接脚7,连接脚7沿导轨3两侧设有用于卡接导轨3的卡接抓片8,前支座4和后支座5上设有支撑块9,光伏组件板1架设在所述支撑块9上,并通过压块6与支撑块9固定紧贴;所述连接脚7上设有螺栓孔,连接脚7在所述螺栓孔两侧各设有凹槽11;所述支撑块9沿导轨3两侧各设有限位通槽,所述限位通槽的一个侧边一体地设有向上延伸的限位片10,所述限位片10与导轨3方向垂直;所述压块6截面成阶梯状的梯形结构或者成U型结构,且U型侧边设有向外的折角边;所述导轨3上固设有侧连接件12,所述侧连接件12底部垂直设有与导轨3紧贴连接的连接底板13,所述连接底板13宽度与导轨3宽度适配,连接底板13边缘一体设有向下延伸的定位片;所述侧连接件12和后支座5上下两端均设有用于连接围板的螺栓孔;所述围板包括侧围板和后围板,所述侧围板通过侧连接件12固设于光伏组件板1侧面,后围板通过后支座5固设于光伏组件板1后面。
先放置混凝土承重支座,再安装导轨,前后两组支架,如前支座和后支座等,共用一个导轨,导轨一端安装前支座,另一端安装后支座,光伏组件板安装在前后支座上,并通过限位片快速定位及限位,防止滑落,随后通过压块固定,导轨上再在光伏组件板两侧安装侧板连接件用于固定侧围板,后围板安装在后支座上,前围板安装在光伏组件板的前部边框上。采用本发明方案可实现整体结构的模块化安装,高效便捷。
如附图5至附图8所示,所述电气系统包括横向布置的电池组件、设置于屋面的一级汇流光伏汇流箱、并网逆变器和光伏中压汇集站,每块组件背部设有接线盒,所述接线盒之间通过光伏电缆相互电连接形成串联组串,所述组串连接至所述一级汇流光伏汇流箱,然后引下配电间内的并网逆变器,并网逆变器输出电压通过光伏中压汇集站后,并入用户侧中压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入中压母排的方式并网。组件的横向布置,每块组件背部的接线盒之间直接用自带的光伏电缆相互连接,具体地,组件B的“+”极与相邻组件C的“-”极采用MC4插接头插接,组件B的“-”极与相邻组件A的“+”极采用MC4插接头插接;按此原则多晶275Wp组件采用20块组件组成一串,多晶315组件采用18块组件组成一串,组串通过电缆汇线槽连接至屋面设置的一级汇流光伏汇流箱,然后引下配电间内的光伏逆变器;光伏并网逆变器输出低压0.4Kv,并入用户侧低压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入低压母排的方式并网,光伏并网逆变器输出低压通过升压变压器升压到10KV,通过光伏中压汇集站后,并入用户侧中压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入中压母排的方式并网,或者组串通过电缆汇线槽连接至屋面设置的组串逆变器直流侧,组串逆变器交流侧出线引至屋面设置的光伏交流汇流箱;光伏交流汇流箱输出引下至配电间内的光伏并网计量柜。
实施例2:
如图1、图2、图3和图4所示的实施例中,一种光伏屋顶系统,包括光伏组件板1,光伏组件板1下设有承重支座2,所述承重支座2为混凝土支座,混凝土支座上设有锚栓;承重支座2上固设有导轨3,所述导轨3前后两端分别卡设有前支座4和后支座5,光伏组件板1呈前低后高的倾斜斜面架设在所述前支座4和后支座5上;光伏组件板1四周设有延伸至承重支座2下方直至屋面的围板,所述围板、光伏组件板1和屋面形成封闭结构屋顶系统。将光伏组件板架设在前后只做上,前支座贴合导轨连接,后支座有一定的高度,其高度使光伏组件板前低后高,与屋面的角度在5-15度之间,以减少迎风面的受力面,增加阳光照射率。在光伏组件板下设置带有重量块功能的混凝土承重支座,并通过导轨与承重支座连接,使得光伏屋顶系统自带重量,在大风环境下也能保持系统的稳定性,避免了现有技术中采用负重式和底部贯穿的屋顶固定方式,又存在承载超出屋面承受力导致破坏屋面防水的风险。同时承重支座还为光伏组件板提供高度基础,避免与地面近距离接触,加上光伏组件板四周设有围板,伸至混凝土支座下方直至屋面,形成封闭结构完全包覆光伏系统,承受大风时能贴紧屋面,避免了在大雨量天气下屋顶积水导致光伏屋顶系统遭受雨水侵蚀损坏的风险,给予光伏系统导流排风效果,保证系统安全。在承重支座和围板的协同作用下,本发明的光伏屋顶系统实现了耐风雨侵蚀的目的,提高了使用寿命。
前支座4和后支座5上设有与导轨3平面平行的连接脚7,连接脚7沿导轨3两侧设有用于卡接导轨3的卡接抓片8,前支座4和后支座5上设有支撑块9,光伏组件板1架设在所述支撑块9上,并通过压块6与支撑块9固定紧贴;所述连接脚7上设有螺栓孔,连接脚7在所述螺栓孔两侧各设有凹槽11;所述支撑块9沿导轨3两侧各设有限位通槽,所述限位通槽的一个侧边一体地设有向上延伸的限位片10,所述限位片10与导轨3方向垂直;所述压块6截面成阶梯状的梯形结构或者成U型结构,且U型侧边设有向外的折角边;所述导轨3上固设有侧连接件12,所述侧连接件12底部垂直设有与导轨3紧贴连接的连接底板13,所述连接底板13宽度与导轨3宽度适配,连接底板13边缘一体设有向下延伸的定位片;所述侧连接件12和后支座5上下两端均设有用于连接围板的螺栓孔;所述围板包括侧围板和后围板,所述侧围板通过侧连接件12固设于光伏组件板1侧面,后围板通过后支座5固设于光伏组件板1后面。
先放置混凝土承重支座,再安装导轨,前后两组支架,如前支座和后支座等,共用一个导轨,导轨一端安装前支座,另一端安装后支座,光伏组件板安装在前后支座上,并通过限位片快速定位及限位,防止滑落,随后通过压块固定,导轨上再在光伏组件板两侧安装侧板连接件用于固定侧围板,后围板安装在后支座上,前围板安装在光伏组件板的前部边框上。采用本发明方案可实现整体结构的模块化安装,高效便捷。
如附图5至附图8所示,所述电气系统包括横向布置的电池组件、设置于屋面的一级汇流光伏汇流箱、并网逆变器和光伏中压汇集站,每块组件背部设有接线盒,所述接线盒之间通过光伏电缆相互电连接形成串联组串,所述组串连接至所述一级汇流光伏汇流箱,然后引下配电间内的并网逆变器,并网逆变器输出电压通过光伏中压汇集站后,并入用户侧中压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入中压母排的方式并网。组件的横向布置,每块组件背部的接线盒之间直接用自带的光伏电缆相互连接,具体地,组件B的“+”极与相邻组件C的“-”极采用MC4插接头插接,组件B的“-”极与相邻组件A的“+”极采用MC4插接头插接;按此原则多晶275Wp组件采用24块组件组成一串,多晶315组件采用20块组件组成一串,组串通过电缆汇线槽连接至屋面设置的一级汇流光伏汇流箱,然后引下配电间内的光伏逆变器;光伏并网逆变器输出低压0.4Kv,并入用户侧低压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入低压母排的方式并网,光伏并网逆变器输出低压通过升压变压器升压到35KV,通过光伏中压汇集站后,并入用户侧中压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入中压母排的方式并网,或者组串通过电缆汇线槽连接至屋面设置的组串逆变器直流侧,组串逆变器交流侧出线引至屋面设置的光伏交流汇流箱;光伏交流汇流箱输出引下至配电间内的光伏并网计量柜。
实施例3:
如图1、图2、图3和图4所示的实施例中,一种光伏屋顶系统,包括光伏组件板1,光伏组件板1下设有承重支座2,所述承重支座2为混凝土支座,混凝土支座上设有锚栓;承重支座2上固设有导轨3,所述导轨3前后两端分别卡设有前支座4和后支座5,光伏组件板1呈前低后高的倾斜斜面架设在所述前支座4和后支座5上;光伏组件板1四周设有延伸至承重支座2下方直至屋面的围板,所述围板、光伏组件板1和屋面形成封闭结构屋顶系统。将光伏组件板架设在前后只做上,前支座贴合导轨连接,后支座有一定的高度,其高度使光伏组件板前低后高,与屋面的角度在5-15度之间,以减少迎风面的受力面,增加阳光照射率。在光伏组件板下设置带有重量块功能的混凝土承重支座,并通过导轨与承重支座连接,使得光伏屋顶系统自带重量,在大风环境下也能保持系统的稳定性,避免了现有技术中采用负重式和底部贯穿的屋顶固定方式,又存在承载超出屋面承受力导致破坏屋面防水的风险。同时承重支座还为光伏组件板提供高度基础,避免与地面近距离接触,加上光伏组件板四周设有围板,伸至混凝土支座下方直至屋面,形成封闭结构完全包覆光伏系统,承受大风时能贴紧屋面,避免了在大雨量天气下屋顶积水导致光伏屋顶系统遭受雨水侵蚀损坏的风险,给予光伏系统导流排风效果,保证系统安全。在承重支座和围板的协同作用下,本发明的光伏屋顶系统实现了耐风雨侵蚀的目的,提高了使用寿命。
前支座4和后支座5上设有与导轨3平面平行的连接脚7,连接脚7沿导轨3两侧设有用于卡接导轨3的卡接抓片8,前支座4和后支座5上设有支撑块9,光伏组件板1架设在所述支撑块9上,并通过压块6与支撑块9固定紧贴;所述连接脚7上设有螺栓孔,连接脚7在所述螺栓孔两侧各设有凹槽11;所述支撑块9沿导轨3两侧各设有限位通槽,所述限位通槽的一个侧边一体地设有向上延伸的限位片10,所述限位片10与导轨3方向垂直;所述压块6截面成阶梯状的梯形结构或者成U型结构,且U型侧边设有向外的折角边;所述导轨3上固设有侧连接件12,所述侧连接件12底部垂直设有与导轨3紧贴连接的连接底板13,所述连接底板13宽度与导轨3宽度适配,连接底板13边缘一体设有向下延伸的定位片;所述侧连接件12和后支座5上下两端均设有用于连接围板的螺栓孔;所述围板包括侧围板和后围板,所述侧围板通过侧连接件12固设于光伏组件板1侧面,后围板通过后支座5固设于光伏组件板1后面。
先放置混凝土承重支座,再安装导轨,前后两组支架,如前支座和后支座等,共用一个导轨,导轨一端安装前支座,另一端安装后支座,光伏组件板安装在前后支座上,并通过限位片快速定位及限位,防止滑落,随后通过压块固定,导轨上再在光伏组件板两侧安装侧板连接件用于固定侧围板,后围板安装在后支座上,前围板安装在光伏组件板的前部边框上。采用本发明方案可实现整体结构的模块化安装,高效便捷。
如附图5至附图8所示,所述电气系统包括横向布置的电池组件、设置于屋面的一级汇流光伏汇流箱、并网逆变器和光伏中压汇集站,每块组件背部设有接线盒,所述接线盒之间通过光伏电缆相互电连接形成串联组串,所述组串连接至所述一级汇流光伏汇流箱,然后引下配电间内的并网逆变器,并网逆变器输出电压通过光伏中压汇集站后,并入用户侧中压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入中压母排的方式并网。组件的横向布置,每块组件背部的接线盒之间直接用自带的光伏电缆相互连接,具体地,组件B的“+”极与相邻组件C的“-”极采用MC4插接头插接,组件B的“-”极与相邻组件A的“+”极采用MC4插接头插接;按此原则多晶275Wp组件采用22块组件组成一串,多晶315组件采用19块组件组成一串,组串通过电缆汇线槽连接至屋面设置的一级汇流光伏汇流箱,然后引下配电间内的光伏逆变器;光伏并网逆变器输出低压0.4Kv,并入用户侧低压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入低压母排的方式并网,光伏并网逆变器输出低压通过升压变压器升压到20KV,通过光伏中压汇集站后,并入用户侧中压配电母排,采用接入备用开关或者新增开关柜并入中压母排的方式并网,或者组串通过电缆汇线槽连接至屋面设置的组串逆变器直流侧,组串逆变器交流侧出线引至屋面设置的光伏交流汇流箱;光伏交流汇流箱输出引下至配电间内的光伏并网计量柜。