CN108768255A - 一种应用于屋顶的光伏发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于屋顶的光伏发电设备，包括水泥条，及光伏发电装置；所述光伏发电装置包括固定架，及光伏瓦；所述固定架包括固定架本体，及防水板；所述光伏瓦包括光伏瓦本体，及盒体；该设备通过固定架本体固定光伏瓦，有利于光伏发电装置快速安装在屋顶上，并且通过防水板使得光伏发电装置进行防水，另外还通过防水板使得相互拼接的光伏发电装置能够无缝拼接，有利于进一步防渗水，再者光伏瓦本体的底部设置有防水的盒体，通过盒体能够保护光伏瓦本体下方的接线端，此外通过水泥条承托光伏发电装置，使得光伏发电装置与屋顶之间有防水的距离，因此，该设备具有安装方便、防水效果好和结构简单的优点。

Description

一种应用于屋顶的光伏发电设备

技术领域

本发明涉及一种应用于屋顶的光伏发电设备。

背景技术

太阳能行业作为一种低碳可再生能源，正在世界范围内蓬勃发展，各国安装量逐年增长。而分布式光伏由于其安装灵活等特点，在近年来快速发展。在目前的居民分布式系统中，常采用在现有屋顶上加装太阳能板支架及太阳能板来进行分布式发电，不仅影响了建筑美观程度，而且增加的支架等物料也造成了不必要的资源浪费。

目前的光伏瓦多采用屋顶一体化的结构，其安装方式复杂，并且防水效果差，现有的光伏瓦，把光伏组件嵌入支撑结构，使太阳能板和建筑材料结为一体，直接应用于屋顶，和普通屋面瓦一样安装在屋面结构上。然而，这种安装的方式不仅要考虑其拼接的方式，还要考虑其防水的效果，由于与屋顶无明显的间距，导致其空气不流通，散热效果差以及防水效果差，容易漏电；因此，对于防水性能、安装成本和环保节能，现有的屋顶光伏瓦存在明显的缺点；此外，现有的用于固定光伏瓦的支条皆采用钢结构或塑料材质，钢结构的支条长时间使用会出现锈蚀，而塑料材质的支条长时间使用会出现老化、因此人们多采用水泥条代替钢材质和塑料材质的支条，但是，现有的水泥条多为普通的水泥条，长时间曝晒和淋雨同样导致其老化、脱离屋顶，并且其力学性能差，容易折断，因此存在力学性能差、寿命短的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种安装方便、防水效果好和结构简单的应用于屋顶的光伏发电设备，以及针对用于支撑光伏发电装置的水泥条的力学性能、使用寿命进行设计改进，降低材料的成本。

为了解决上述的问题本发明的采用的技术以及方法如下：

一种应用于屋顶的光伏发电设备，包括相互平行的、且间距相等的水泥条，及设置水泥条之间的、且阵列铺设在水泥条上方的光伏发电装置；所述光伏发电装置包括与水泥条固定的固定架，及设置固定架上的、且与固定架固定的光伏瓦；所述固定架包括固定架本体，及设置在固定架本体底面的、呈镂空设置的防水板；所述光伏瓦包括平板状设置的光伏瓦本体，及设置在光伏瓦本体底部的、且与光伏瓦本体固定的、用于防水的盒体。

进一步的，所述固定架本体上设置有用于安装光伏瓦的方形槽。

进一步的，所述方形槽设置有九个，并呈矩形阵列设置，所述九个方形槽的面积相等。

进一步的，所述防水板与固定架本体固定连接，所述防水板的一端设置有与防水板一体成型的第一倾斜部，所述防水板的另一端设置有与防水板一体成型的、且倾斜方向与第一倾斜部相反的第二倾斜部。

进一步的，所述盒体的面积与方形槽的面积相同，且盒体嵌入方形槽内与固定架本体固定。

进一步的，所述水泥条包括水泥条主体，及设置在水泥条主体上方的、且与水泥条主体一体成型的、用于分隔相邻两块光伏发电装置的水泥凸条。

本发明的有益效果为:该设备通过固定架本体固定光伏瓦，有利于光伏发电装置快速安装在屋顶上，并且通过防水板使得光伏发电装置进行防水，另外还通过防水板使得相互拼接的光伏发电装置能够无缝拼接，有利于进一步防渗水，再者光伏瓦本体的底部设置有防水的盒体，通过盒体能够保护光伏瓦本体下方的接线端，此外通过水泥条承托光伏发电装置，使得光伏发电装置与屋顶之间有防水的距离，因此，该设备具有安装方便、防水效果好和结构简单的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的应用于屋顶的光伏发电设备的结构示意图。

图2为图1的平面视图；

图3为图1中水泥条的结构视图；

图4为图3中水泥条的剖面视图；

图5为图1中固定架本体的背面结构图；

图6为图5中固定架本体的背面视图；

图7为图1中光伏瓦的结构图。

具体实施方式

实施例一

一种应用于屋顶的光伏发电设备，如图1-2所示，包括相互平行的、且间距相等的水泥条1，及设置水泥条1之间的、且阵列铺设在水泥条1上方的光伏发电装置2；如图3-4所示，所述水泥条1包括与屋顶通过螺钉固定的水泥条主体11，及设置在水泥条主体11上方的、且与水泥条主体11一体成型的、用于分隔相邻两块光伏发电装置2的水泥凸条12。所述光伏发电装置2包括与水泥条1固定的固定架21，及设置固定架21上的、且与固定架21固定的、用于发电的光伏瓦22；通过固定架21将光伏瓦22进行固定，且固定架21由水泥条1承托悬空，使得光伏瓦22与屋顶之间存在间距。

如图5-6所示，所述固定架21包括固定架本体211，及设置在固定架本体211底面的、呈镂空设置的、用于保护光伏瓦22的防水板212；所述固定架本体211上设置有用于安装光伏瓦22的方形槽2111。所述方形槽2111设置有九个，并呈矩形阵列设置，所述九个方形槽2111的面积相等，通过矩形阵列设置九个方形槽2111能够提高光伏瓦的安装数量，并进一步提高发电效率。所述防水板212与固定架本体211通过螺钉固定连接，所述防水板212的一端设置有与防水板212一体成型的第一倾斜部2121，所述防水板212的另一端设置有与防水板212一体成型的、且倾斜方向与第一倾斜部2121相反的第二倾斜部2122，在安装时，通过前一块光伏发电装置2的第一倾斜部2121与后一块光伏发电装置2的第二倾斜部2122配合拼接，并且由于是向阳一侧，所述光伏发电装置2为倾斜设置，所述通过第一倾斜部2121与第二倾斜部2122配合，能够防止雨水渗入屋顶与光伏发电装置2之间的间隙内。

如图7所示，所述光伏瓦22包括平板状设置的、用于进行光伏发电的光伏瓦本体222，及设置在光伏瓦本体222底部的、且与光伏瓦本体222通过螺钉固定的、用于防水的盒体223。所述盒体223的面积与方形槽2111的面积相同，且盒体223嵌入方形槽2111内与固定架本体211通过胶水贴合固定，能够进一步将光伏瓦本体222固定在固定架本体211，防止光伏瓦本体222松脱。

所述水泥条由以下重量份配比的原料制成：煤矸石50份、磷石膏20份、粉煤灰21份、黄沙13份、偏硅酸钠15份、硫酸渣10份、铝酸盐水泥40份、陶瓷颗粒13份、矿渣粉11份、硅灰8份、石棉纤维16份、丙二醇2份、聚乙烯醇4份、聚合醇胺1份、甲基丙烯酸羟乙酯1份和聚羧酸高效减水剂5份。

一种水泥条的制备方法，包括以下步骤：

1)水泥材料制备：

A、在常温下，取煤矸石50份、磷石膏20份、矿渣粉11份和硅灰8份一并放入研磨机内，通过研磨机进行研磨，制得混合均匀的粉末状材料，备用；

B、在常温下，取粉煤灰21份、黄沙13份、偏硅酸钠15份、硫酸渣10份、铝酸盐水泥40份和陶瓷颗粒13份放入水泥搅拌机内，通过水泥搅拌机以40r/pm的速度旋转，将上述材料搅拌均匀，然后将步骤A制得的粉末状材料添加到水泥搅拌机内，并将水泥搅拌机的旋转速度降低至30r/pm，使得粉末状材料与粉煤灰、黄沙、偏硅酸钠、硫酸渣、铝酸盐水泥、陶瓷颗粒彻底混合，制得水泥混合物，备用；

2)水泥混合物搅拌制备：将步骤1)中具体步骤B制得的水泥混合物按重量比2:1的比例添加水，并将水泥搅拌器的旋转速度提高至50r/pm，同时取石棉纤维16份、丙二醇2份、聚乙烯醇4份、聚合醇胺1份、甲基丙烯酸羟乙酯1份和聚羧酸高效减水剂5份一并添加到水泥搅拌机内，经过旋转搅拌60分钟，制得水泥浆，备用；

3)水泥条成型及养护：

A、将用于生产水泥条的骨架以及模板加工制得成型模，并固定在浇注机的出料口处，备用；

B、将步骤2)中水机搅拌机生产的水泥浆通过浇注机浇注到成型模内，并通过振动机将水泥浆进行振动夯实，并通过静止6小时使其凝固制得水泥条坯件，然后将模板拆除，余留水泥条坯件，备用；

C、将具体步骤A制得的水泥条坯件转移到养护室内，在室温为25℃，相对湿度为90％的条件下养护15天，即得。

实施例二

一种应用于屋顶的光伏发电设备，如图1-2所示，包括相互平行的、且间距相等的水泥条1，及设置水泥条1之间的、且阵列铺设在水泥条1上方的光伏发电装置2；如图3-4所示，所述水泥条1包括与屋顶通过螺钉固定的水泥条主体11，及设置在水泥条主体11上方的、且与水泥条主体11一体成型的、用于分隔相邻两块光伏发电装置2的水泥凸条12。所述光伏发电装置2包括与水泥条1固定的固定架21，及设置固定架21上的、且与固定架21固定的、用于发电的光伏瓦22；通过固定架21将光伏瓦22进行固定，且固定架21由水泥条1承托悬空，使得光伏瓦22与屋顶之间存在间距。

如图5-6所示，所述固定架21包括固定架本体211，及设置在固定架本体211底面的、呈镂空设置的、用于保护光伏瓦22的防水板212；所述固定架本体211上设置有用于安装光伏瓦22的方形槽2111。所述方形槽2111设置有九个，并呈矩形阵列设置，所述九个方形槽2111的面积相等，通过矩形阵列设置九个方形槽2111能够提高光伏瓦的安装数量，并进一步提高发电效率。所述防水板212与固定架本体211通过螺钉固定连接，所述防水板212的一端设置有与防水板212一体成型的第一倾斜部2121，所述防水板212的另一端设置有与防水板212一体成型的、且倾斜方向与第一倾斜部2121相反的第二倾斜部2122，在安装时，通过前一块光伏发电装置2的第一倾斜部2121与后一块光伏发电装置2的第二倾斜部2122配合拼接，并且由于是向阳一侧，所述光伏发电装置2为倾斜设置，所述通过第一倾斜部2121与第二倾斜部2122配合，能够防止雨水渗入屋顶与光伏发电装置2之间的间隙内。

如图7所示，所述光伏瓦22包括平板状设置的、用于进行光伏发电的光伏瓦本体222，及设置在光伏瓦本体222底部的、且与光伏瓦本体222通过螺钉固定的、用于防水的盒体223。所述盒体223的面积与方形槽2111的面积相同，且盒体223嵌入方形槽2111内与固定架本体211通过胶水贴合固定，能够进一步将光伏瓦本体222固定在固定架本体211，防止光伏瓦本体222松脱。

所述水泥条由以下重量份配比的原料制成：煤矸石40份、磷石膏34份、粉煤灰29份、黄沙19份、偏硅酸钠19份、硫酸渣14份、铝酸盐水泥50份、陶瓷颗粒15份、矿渣粉17份、硅灰10份、石棉纤维24份、丙二醇4份、聚乙烯醇5份、聚合醇胺3份、甲基丙烯酸羟乙酯3份和聚羧酸高效减水剂7份。

一种水泥条的制备方法，包括以下步骤：

1)水泥材料制备：

A、在常温下，取煤矸石40份、磷石膏34份、矿渣粉17份和硅灰10份一并放入研磨机内，通过研磨机进行研磨，制得混合均匀的粉末状材料，备用；

B、在常温下，取粉煤灰29份、黄沙19份、偏硅酸钠19份、硫酸渣14份、铝酸盐水泥50份和陶瓷颗粒15份放入水泥搅拌机内，通过水泥搅拌机以40r/pm的速度旋转，将上述材料搅拌均匀，然后将步骤A制得的粉末状材料添加到水泥搅拌机内，并将水泥搅拌机的旋转速度降低至30r/pm，使得粉末状材料与粉煤灰、黄沙、偏硅酸钠、硫酸渣、铝酸盐水泥、陶瓷颗粒彻底混合，制得水泥混合物，备用；

2)水泥混合物搅拌制备：将步骤1)中具体步骤B制得的水泥混合物按重量比2:1的比例添加水，并将水泥搅拌器的旋转速度提高至50r/pm，同时取石棉纤维24份、丙二醇4份、聚乙烯醇5份、聚合醇胺3份、甲基丙烯酸羟乙酯1-3份和聚羧酸高效减水剂7份一并添加到水泥搅拌机内，经过旋转搅拌60分钟，制得水泥浆，备用；

3)水泥条成型及养护：

A、将用于生产水泥条的骨架以及模板加工制得成型模，并固定在浇注机的出料口处，备用；

B、将步骤2)中水机搅拌机生产的水泥浆通过浇注机浇注到成型模内，并通过振动机将水泥浆进行振动夯实，并通过静止6小时使其凝固制得水泥条坯件，然后将模板拆除，余留水泥条坯件，备用；

C、将具体步骤A制得的水泥条坯件转移到养护室内，在室温为35℃，相对湿度为90％的条件下养护15天，即得。

实施例三

一种应用于屋顶的光伏发电设备，如图1-2所示，包括相互平行的、且间距相等的水泥条1，及设置水泥条1之间的、且阵列铺设在水泥条1上方的光伏发电装置2；如图3-4所示，所述水泥条1包括与屋顶通过螺钉固定的水泥条主体11，及设置在水泥条主体11上方的、且与水泥条主体11一体成型的、用于分隔相邻两块光伏发电装置2的水泥凸条12。所述光伏发电装置2包括与水泥条1固定的固定架21，及设置固定架21上的、且与固定架21固定的、用于发电的光伏瓦22；通过固定架21将光伏瓦22进行固定，且固定架21由水泥条1承托悬空，使得光伏瓦22与屋顶之间存在间距。

如图5-6所示，所述固定架21包括固定架本体211，及设置在固定架本体211底面的、呈镂空设置的、用于保护光伏瓦22的防水板212；所述固定架本体211上设置有用于安装光伏瓦22的方形槽2111。所述方形槽2111设置有九个，并呈矩形阵列设置，所述九个方形槽2111的面积相等，通过矩形阵列设置九个方形槽2111能够提高光伏瓦的安装数量，并进一步提高发电效率。所述防水板212与固定架本体211通过螺钉固定连接，所述防水板212的一端设置有与防水板212一体成型的第一倾斜部2121，所述防水板212的另一端设置有与防水板212一体成型的、且倾斜方向与第一倾斜部2121相反的第二倾斜部2122，在安装时，通过前一块光伏发电装置2的第一倾斜部2121与后一块光伏发电装置2的第二倾斜部2122配合拼接，并且由于是向阳一侧，所述光伏发电装置2为倾斜设置，所述通过第一倾斜部2121与第二倾斜部2122配合，能够防止雨水渗入屋顶与光伏发电装置2之间的间隙内。

如图7所示，所述光伏瓦22包括平板状设置的、用于进行光伏发电的光伏瓦本体222，及设置在光伏瓦本体222底部的、且与光伏瓦本体222通过螺钉固定的、用于防水的盒体223。所述盒体223的面积与方形槽2111的面积相同，且盒体223嵌入方形槽2111内与固定架本体211通过胶水贴合固定，能够进一步将光伏瓦本体222固定在固定架本体211，防止光伏瓦本体222松脱。

所述水泥条由以下重量份配比的原料制成：煤矸石45份、磷石膏27份、粉煤灰25份、黄沙16份、偏硅酸钠17份、硫酸渣12份、铝酸盐水泥45份、陶瓷颗粒14份、矿渣粉14份、硅灰9份、石棉纤维20份、丙二醇3份、聚乙烯醇4.5份、聚合醇胺2份、甲基丙烯酸羟乙酯2份和聚羧酸高效减水剂6份。

一种水泥条的制备方法，包括以下步骤：

1)水泥材料制备：

A、在常温下，取煤矸石45份、磷石膏27份、矿渣粉15份和硅灰9份一并放入研磨机内，通过研磨机进行研磨，制得混合均匀的粉末状材料，备用；

B、在常温下，取粉煤灰25份、黄沙16份、偏硅酸钠17份、硫酸渣12份、铝酸盐水泥45份和陶瓷颗粒14份放入水泥搅拌机内，通过水泥搅拌机以40r/pm的速度旋转，将上述材料搅拌均匀，然后将步骤A制得的粉末状材料添加到水泥搅拌机内，并将水泥搅拌机的旋转速度降低至30r/pm，使得粉末状材料与粉煤灰、黄沙、偏硅酸钠、硫酸渣、铝酸盐水泥、陶瓷颗粒彻底混合，制得水泥混合物，备用；

2)水泥混合物搅拌制备：将步骤1)中具体步骤B制得的水泥混合物按重量比2:1的比例添加水，并将水泥搅拌器的旋转速度提高至50r/pm，同时取石棉纤维20份、丙二醇3份、聚乙烯醇4.5份、聚合醇胺2份、甲基丙烯酸羟乙酯2份和聚羧酸高效减水剂6份一并添加到水泥搅拌机内，经过旋转搅拌60分钟，制得水泥浆，备用；

3)水泥条成型及养护：

A、将用于生产水泥条的骨架以及模板加工制得成型模，并固定在浇注机的出料口处，备用；

B、将步骤2)中水机搅拌机生产的水泥浆通过浇注机浇注到成型模内，并通过振动机将水泥浆进行振动夯实，并通过静止6小时使其凝固制得水泥条坯件，然后将模板拆除，余留水泥条坯件，备用；

C、将具体步骤A制得的水泥条坯件转移到养护室内，在室温为30℃，相对湿度为90％的条件下养护15天，即得。

实验例

水泥制品标准的性能指标如下表所示：

根据上表的标准进行检测本生产工艺制得的水泥条。

实验对象：普通硅酸盐水泥制得的水泥条作为对照组一，矿渣硅酸盐水泥制得的水泥条作为对照组二，本申请实施例3制得的水泥条作为实验组。

实验要求：其中三组材料的长度及厚度、宽度大小皆一致，通过国标规定的检测方法对实验对象进行测试，并得到以下数据，具体结果如下表所示：

结合上表，对比三组不同的实验对象在三种不同的实验方法下所得的数据，本生产工艺制得的水泥条在上述实验下，所得的数据况皆优于两种对照组，因此制得的水泥条应用到本发明的光伏发电设备上，不仅通过采用煤矸石、粉煤灰、黄沙、硫酸渣、矿渣粉和硅灰这些工业废弃原料进一步降低材料成本，还能够提高制得的水泥条的弯曲强度和压缩强度，使得水泥条在安装时不易损坏，同时也进一步延长水泥条的使用寿命。

在安装时，先将光伏瓦22安装在固定架本体211上，并采用胶水将光伏瓦22与固定架本体211贴合固定，组成完成的光伏发电装置2，然后将水泥条1平行安装在屋顶向阳的一侧面，同时根据光伏发电装置2的宽度限定相邻两条水泥条2的间距，然后将组装好的光伏发电装置2自上往下铺设，并且通过前一块光伏发电装置2的第一倾斜部2121与后一块光伏发电装置2的第二倾斜部2122配合拼接，在拼接的同时，通过螺钉将光伏发电装置2与水泥条1进行固定；另外，通过水泥条1将铺设的光伏发电装置2承托起来，使其与屋顶之间存在间距。

例子：在背靠大山，地广人稀的市郊，村中屋顶向阳的一侧面上皆安装有本申请的应用于屋顶的光伏发电设备，在阳光的照射下屋顶每分每秒能发出的电能也越多。以1块光伏瓦1年产1-2度电，每户房屋皆安装有50块光伏发电装置2，每块光伏发电装置2有9块光伏瓦22，共450块光伏瓦,且每块光伏瓦的功率为80瓦，一种3600瓦，即一年发电3600-7200度电，足够供给普通家庭中冰箱、电视、电灯、电风扇这些用电设备的用电需求。

该设备通过固定架本体固定光伏瓦，有利于光伏发电装置快速安装在屋顶上，并且通过防水板使得光伏发电装置进行防水，另外还通过防水板使得相互拼接的光伏发电装置能够无缝拼接，有利于进一步防渗水，再者光伏瓦本体的底部设置有防水的盒体，通过盒体能够保护光伏瓦本体下方的接线端，此外通过水泥条承托光伏发电装置，使得光伏发电装置与屋顶之间有防水的距离，因此，该设备具有安装方便、防水效果好和结构简单的优点。另外，所采用的水泥条在制备时，采用丙二醇、聚乙烯醇、聚合醇胺和甲基丙烯酸羟乙酯这四个配方成分，能够相互结合，聚合醇胺本身对水泥产生助磨的作用，但是结合丙二醇、聚合醇胺和甲基丙烯酸羟乙酯，能够在对水泥产生助磨的前提下，使得煤矸石、磷石膏、粉煤灰、黄沙、偏硅酸钠、硫酸渣、铝酸盐水泥、陶瓷颗粒、矿渣粉和硅灰这些主要填料在搅拌过程中，颗粒之间的配合以及流动性得到增强，有利于填料相互渗透融合，进一步提高水泥条的强度，并且结合聚羧酸高效减水剂能够缩短水泥条的凝固时间，最后制得水泥条，具有提高水泥条的力学性能和延长使用寿命的优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种应用于屋顶的光伏发电设备，包括相互平行的、且间距相等的水泥条，及设置水泥条之间的、且阵列铺设在水泥条上方的光伏发电装置；其特征在于：所述光伏发电装置包括与水泥条固定的固定架，及设置固定架上的、且与固定架固定的光伏瓦；所述固定架包括固定架本体，及设置在固定架本体底面的、呈镂空设置的防水板；所述光伏瓦包括平板状设置的光伏瓦本体，及设置在光伏瓦本体底部的、且与光伏瓦本体固定的、用于防水的盒体。

2.如权利要求1所述的一种应用于屋顶的光伏发电设备，其特征在于：所述固定架本体上设置有用于安装光伏瓦的方形槽。

3.如权利要求2所述的一种应用于屋顶的光伏发电设备，其特征在于：所述方形槽设置有九个，并呈矩形阵列设置，所述九个方形槽的面积相等。

4.如权利要求1所述的一种应用于屋顶的光伏发电设备，其特征在于：所述防水板与固定架本体固定连接，所述防水板的一端设置有与防水板一体成型的第一倾斜部，所述防水板的另一端设置有与防水板一体成型的、且倾斜方向与第一倾斜部相反的第二倾斜部。

5.如权利要求1所述的一种应用于屋顶的光伏发电设备，其特征在于：所述盒体的面积与方形槽的面积相同，且盒体嵌入方形槽内与固定架本体固定。

6.如权利要求1所述的一种应用于屋顶的光伏发电设备，其特征在于：所述水泥条包括水泥条主体，及设置在水泥条主体上方的、且与水泥条主体一体成型的、用于分隔相邻两块光伏发电装置的水泥凸条。