CN108777562A - 一种建筑用太阳能电池板安装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑用太阳能电池板安装结构，包括设置于建筑外墙上的光伏模块和竖直设置于所述光伏模块水平两侧的竖直安装板，所述光伏模块包括光伏面板、固定支架、横梁、朝向调节机构以及活动拉臂；所述横梁水平设置于两侧的所述竖直安装板之间，且所述横梁的两端分别固定连接两侧的所述竖直安装板；所述固定支架的背向建筑外墙的一面贴合设置有所述光伏面板，所述固定支架的朝向建筑外墙的一面通过所述活动拉臂连接所述竖直安装板；所述横梁位于建筑外墙与所述固定支架之间，所述朝向调节机构用于调节所述固定支架的朝向。本发明可以控制所述光伏模块进行多个角度的变化，从而提高太阳能发电的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑用太阳能电池板安装结构，属于太阳能与建筑一体化安装技术领域。
背景技术
太阳能电池板(Solarpanel)是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。现有的太阳能电池板在建筑上的应用大多是简单集成于建筑的屋顶，对建筑面积的利用率不高，且目前在国际上，建筑能耗已占社会总能耗的40％。建筑能耗的能源动力主要来自于煤炭、石油、天然气等化石能源。降低建筑能耗已成为当今能源、环境、建筑领域的热门话题。人们皆在不断研发各种保温材料来加强建筑物的保温隔热性能，但这毕竟没有从源头处缓解能源危机；而太阳能作为可再生清洁能源，可替代部分化石能源，应用于建筑中。
太阳能和建筑一体化形成的太阳能建筑是一种全新的无燃料、无污染的绿色建筑，因此发展太阳能建筑、降低建筑能耗不仅意味着节约能源，保护环境，而且是我国在建筑领域实施可持续发展战略的重要方式。太阳能与建筑一体化是太阳能利用设施与建筑的有机结合，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本；太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发展的方向。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种建筑用太阳能电池板安装结构，能够实现太阳能的充分利用，并可以减少对建筑物的不利影响，增加对建筑物的有益影响。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种建筑用太阳能电池板安装结构，包括设置于建筑外墙上的光伏模块和竖直设置于所述光伏模块水平两侧的竖直安装板，所述光伏模块包括光伏面板、固定支架、横梁、朝向调节机构以及活动拉臂；所述横梁水平设置于两侧的所述竖直安装板之间，且所述横梁的两端分别固定连接两侧的所述竖直安装板；所述固定支架的背向建筑外墙的一面贴合设置有所述光伏面板，所述固定支架的朝向建筑外墙的一面通过所述活动拉臂连接所述竖直安装板；所述横梁位于建筑外墙与所述固定支架之间，所述朝向调节机构设置于所述横梁与所述固定支架之间且用于调节所述固定支架的朝向。
作为上述技术方案的改进，所述光伏面板和所述固定支架均为矩形，且所述固定支架的四个角各连接一个所述活动拉臂。
作为上述技术方案的改进，所述活动拉臂包括固定筒、滑动杆、复位弹簧、球形头以及球形头座，所述固定筒固定设置于所述竖直安装板上，所述滑动杆的一端位于所述固定筒中，所述滑动杆的另一端固定连接所述球形头座，所述球形头位于所述球形头座中，且所述球形头固定设置于所述固定支架的朝向建筑外墙的一面上；所述复位弹簧设置于所述固定筒中，且所述复位弹簧使所述滑动杆具有收缩到所述固定筒中的弹性。
作为上述技术方案的改进，所述朝向调节机构包括朝向控制单元，所述朝向控制单元包括设置于所述横梁上的第一控制块和第二控制块、以及设置于所述固定支架上的第三控制块和第四控制块；所述第一控制块和所述第三控制块均为圆管形，且所述第一控制块与所述第三控制块的轴向端面相互贴合；所述第二控制块和所述第四控制块均为圆管形或圆柱形，且所述第二控制块和所述第四控制块的轴向端面相互贴合，所述第一控制块同轴套装在所述第二控制块的外侧，所述第三控制块同轴套装在所述第四控制块的外侧；所述第一控制块接触所述第三控制块的轴向一端的端面为平滑过渡的楔形曲面，所述第三控制块接触所述第一控制块的轴向一端的端面为平滑过渡的V形曲面；所述第二控制块和所述第四控制块相互接触的轴向一端的端面均为平滑过渡的楔形曲面。
作为上述技术方案的改进，所述朝向控制单元还包括固定座、旋转座以及旋转内芯，所述固定座固定设置于所述横梁上，所述旋转座设置于所述固定座且可以自由旋转，所述旋转座与所述第一控制块同轴连接且同步旋转，所述旋转座的轴线处设置有第一安装孔，所述旋转内芯设置于所述第一安装孔中且与所述旋转座同轴并同步旋转，所述旋转内芯与所述第二控制块同轴连接且同步旋转。
作为上述技术方案的改进，所述朝向控制单元还包括第一压簧和第二压簧；所述第一压簧与所述第一控制块同轴，且所述第一压簧的轴向两端分别连接所述旋转座和所述第一控制块；所述第二压簧与所述第二控制块同轴，且所述第二压簧的轴向两端分别连接所述旋转内芯和所述第二控制块。
作为上述技术方案的改进，所述朝向调节机构还包括调节动力单元和动力输出单元，所述调节动力单元包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮相互啮合，且所述第一齿轮由所述动力输出单元驱动旋转，所述第二齿轮与所述旋转内芯同轴固定连接。
作为上述技术方案的改进，所述竖直安装板为T形钢板，且所述竖直安装板的上、下端均设置有第一隔离板，所述第一隔离板水平设置；在建筑外墙的窗户区域上方和下方均水平设置有第二隔离板。
作为上述技术方案的改进，所述光伏模块朝向建筑外墙的一面边缘设置有橡胶密封垫。
作为上述技术方案的改进，还包括玻璃面板，所述玻璃面板与所述光伏模块自上而下依次交替排列设置。
本发明与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
1、安装过程简单方便，并且模块化设置的朝向调节机构可以整体安装，便于实现标准化生产；后期维护、维修较为方便快速。
2、利用间隔设置的光伏模块以及玻璃面板，提高了光伏模块的利用效率，并且保证了建筑的采光需求以及保证了建筑的整体美观效果。
3、在建筑墙体外侧形成了隔离空间，从而减少建筑的空调系统在炎热夏季晚上的制冷能耗以及冬季晚上的制热能耗，提高了环保效果。
4、可以控制光伏面板进行多个角度的变化，一定程度上可以配合太阳光照射角的变化，从而提高太阳能发电的效率。
5、运动机构的结构紧凑，适用于安装在结构狭小的空间，而且机械稳定性较高，有利于长时间稳定运行，第一控制块、第二控制块、第三控制块、第四控制块这类磨损组件的结构简单，加工成本低，降低了后期的更换成本。
附图说明
图1是本发明实施例安装效果的结构示意图；
图2是本发明实施例图1局部放大结构示意图；
图3是本发明实施例玻璃面板的安装结构示意图；
图4是本发明实施例朝向调节机构的安装结构示意图；
图5是本发明实施例朝向调节机构的结构示意图；
图6是本发明实施例活动拉臂的结构示意图；
图7是本发明实施例第一控制块的结构示意图；
图8是本发明实施例第三控制块的结构示意图；
图9是本发明实施例第一控制块和第三控制块配合的结构示意图；
图10是本发明实施例第二控制块的结构示意图；
图11是本发明实施例第四控制块的结构示意图；
图12是本发明实施例第二控制块和第四控制块配合的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1至图12所示，为本实施例所提供的建筑用太阳能电池板安装结构的示意图。
本实施例所提供的建筑用太阳能电池板安装结构包括从左至右依次排列在建筑南侧外墙上的若干个T形钢板3，T形钢板3通过固定在建筑外墙上，相邻T形钢板3之间设置有光伏模块4以及玻璃面板51，在纵向(即竖直方向)无窗户2的外墙体1区域，光伏模块4以及玻璃面板51依次间隔设置，由于光伏模块4角度改变情况下，上下光伏模块4距离太近，上部光伏模块4会对下部的光伏模块4产生光线阻挡，因此光伏模块4布置的密度过高，会导致成本的上升，而产电效率提高却不明显。用这种结构，一方面保证了光伏模块4的利用率，另一方面通过设置玻璃面板51可外墙体1提供一定的室内采光需求，并保证建筑美观度。
T形钢板3的上下两端均设置有第一隔离板52，通过设置第一隔离板52，在光伏模块4运动至竖直状态时，通过左右两侧的T形钢板3、前侧的光伏模块4和玻璃面板51、后侧的建筑外墙以及上下端的第一隔离板52，可以形成一个隔离空间，从而在夜晚形成隔离层，由于隔离层与外界空气的流动量很小，因此可以一定程度上实现减少建筑内部和建筑外部热交换的效果，从而减少建筑的空调系统在炎热夏季晚上的制冷能耗以及冬季晚上的制热能耗，提高了环保效果。玻璃面板51的左右两端分别固定在两侧的T形钢板3上。
光伏模块4包括光伏面板601、固定支架602、横梁640、朝向调节机构以及四个活动拉臂603，横梁640的两端分别固定至两侧的T形钢板3，光伏面板601通过从外侧拧入固定支架602的第一固定螺丝604，实现光伏面板601和固定支架602的固定。
活动拉臂603包括固定筒605、滑动杆606、复位弹簧607、球形头608、球形头座609、螺纹杆610，固定筒605固定在T形钢板3上，滑动杆606滑动设置在固定筒605内，固定筒605内设置有用于向后顶住滑动杆606的复位弹簧607，滑动杆606的外端固定球形头座609，球形头座609内转动安装球形头608，每个球形头608分别固定至一螺纹杆610的一端，四根螺纹杆610分别穿过固定支架602的四个角，螺纹杆610上拧有锁紧螺母611，锁紧螺母611和球形头608分别位于固定支架602的前后两侧，通过设置活动拉臂603，可以使得固定支架602具有转动的自由度，通过复位弹簧607的弹力，使固定支架602四个角均有向后运动的作用力。
结合全文整体技术方案，作为本领域技术人员不难理解，活动拉臂603应当具有一定的弯曲形变弹性，以适应光伏面板601的朝向变化。
朝向调节机构包括调节动力单元和朝向控制单元。
调节动力单元包括第一齿轮612、第二齿轮613、齿轮轴614以及连接座615，第一齿轮612固定在齿轮轴614的一端，第一齿轮612、第二齿轮613相互啮合，齿轮轴614转动安装在连接座615上，齿轮轴614的另一端通过传动结构连接至动力输出单元，连接座615固定在横梁640上。
朝向控制单元包括固定座616、旋转座617、旋转内芯618、第一压簧619、第二压簧620、第一控制块621、第二控制块622，旋转座617的后端固定第二齿轮613，固定座616和连接座615一体式固定，固定座616固定在横梁640上，固定座616内转动安装有旋转座617，旋转座617开设有第一安装孔623，旋转内芯618的前端插入第一安装孔623，旋转内芯618的后端和旋转座617的后端固定，旋转内芯618的前端开设有第二安装孔624，第一控制块621的后端延伸固定滑动筒625，滑动筒625的外壁固定有第一键626，第一安装孔623的内壁开设有供第一键626滑动的第一键槽627，滑动筒625插设在第一安装孔623内且套设在旋转内芯618的前端，从而实现第一控制块621相对旋转内芯618的径向固定，且第一控制块621相对旋转内芯618可以轴向滑动，旋转内芯618的前端套设有用于向前顶住第一控制块621的第一压簧619，第二控制块622的后端固定有固定柱628，固定柱628的外壁固定有第二键629，第二安装孔624的内壁开设有供第二键629滑动的第二键槽630，固定柱628插设在第二安装孔624，从而实现第二控制块622相对旋转内芯618的径向固定，且第二控制块622相对旋转内芯618可以轴向滑动，第二安装孔624内设有用于向前顶住第二控制块622的第二压簧620，第一控制块621呈圆环状，第一控制块621的前端面设置有第一凸起部631，第一凸起部631和第一控制块621的前端面圆滑过渡，初始状态下，第一凸起部631位于第一控制块621的前端面的上方，第二控制块622呈圆环状，第二控制块622的前端面设置有第二凸起部632，第二凸起部632和第二控制块622的前端面圆滑过渡，第二控制块622内置于第一控制块621内，初始状态下，第二凸起部632位于第二控制块622的前端面的上方。
固定支架602通过螺栓固定有第三控制块633和第四控制块634，第三控制块633呈圆环状，第三控制块633的后端面设置有两处第三凸起部635，两处第三凸起部635和第三控制块633的前端面圆滑过渡，初始状态下，两处第三凸起部635分别位于第三控制块633的后端面的左右两侧，第四控制块634呈圆环状，第四控制块634的后端面设置有第四凸起部636，第四凸起部636和第四控制块634的前端面圆滑过渡，第四控制块634内置于第三控制块633内，初始状态下，第四凸起部636位于第四控制块634的后端的下方，第一控制块621的前端顶在第三控制块633的后端，且初始状态下，第一控制块621和第三控制块633同轴设置，第二控制块622的前端顶在第四控制块634的后端，且初始状态下，第二控制块622和第四控制块634同轴设置。
所述动力输出单元包括伺服电机，伺服电机的电机轴固定至减速机的输入轴，减速机的输出轴至齿轮轴614的另一端，控制伺服电机作业的伺服电机驱动器通过控制线路连接至PC系统或者PLC控制单元。伺服电机和减速机均固定在横梁640上。
光伏面板601的背面设置一圈沿光伏面板601边沿分布的橡胶密封垫637，橡胶密封垫637的截面呈波浪形。通过设置橡胶密封垫637，当光伏面板601恢复至初始竖直状态时，橡胶密封垫637的后端搭在T形钢板3以及玻璃面板51上，可以提高隔离空间与外部空气的隔离效果。
在纵向(即竖直方向)有窗户2的外墙体1区域，窗户2的上方和下方均设置有第二隔离板53。采用这种结构，目的在于透出窗户2，保证建筑正常的透气透风需求以及逃生需求，并且形成了上面所述的隔离层，减少建筑的空调系统在炎热夏季晚上的制冷能耗以及冬季晚上的制热能耗，提高了环保效果。
本实施例建筑用太阳能电池板安装结构的安装过程包括如下步骤：
1、T形钢板3从左至右依次通过膨胀螺丝固定在建筑南侧外墙上；
2、玻璃面板51的左右两端分别固定在两侧的T形钢板3上；
3、横梁640的左右两端分别焊接固定在两侧的T形钢板3上；
4、朝向调节机构的固定座616和连接座615通过螺栓固定在横梁640上；
5、活动拉臂603固定在T形钢板3上；
6、将固定支架602的四个角通过螺纹杆610和锁紧螺母611固定在四个球心头上，并使得第三控制块633和第四控制块634分别顶在第一控制块621、第二控制块622上，此时第一压簧619、第二压簧620处于未压缩状态。
本实施例建筑用太阳能电池板安装结构的安装过程简单方便，并且模块化设置的朝向调节机构可以整体安装，便于实现标准化生产，并且在拆卸下螺纹杆610上的锁紧螺母611，即可拆下固定支架602，露出两个T形钢板3之间的内部空间，方便对朝向调节机构进行润滑、零部件更换等维修工作。
本实施例建筑用太阳能电池板安装结构调节光伏面板601的原理如下：
早晨(例如6点整，具体时间可以人工设定)，通过私服电机驱动旋转内芯618转动90°，使得第一控制块621的第一凸起部631压在其中一个第三凸起部635上，在第一压簧619的作用下，第三凸起部635向前运动一定距离，使得光伏面板601偏向东方向；
在临近中午时(例如11点整，具体时间可以人工设定)，私服电机驱动旋转内芯618继续转动90°，此时第一凸起部631和第三凸起部635脱离，而第二凸起部632压在第四凸起部636上，在第二压簧620的作用下，第四凸起部636向前运动一定距离，此时光伏面板601向上一定角度翻转；
下午时刻(例如15点整，具体时间可以人工设定)，通过私服电机驱动旋转内芯618转动90°，使得第一控制块621的第一凸起部631压在另一个第三凸起部635上，在第一压簧619的作用下，第三凸起部635向前运动一定距离，使得光伏面板601偏向西方向；
在太阳落下后(例如19点整，具体时间可以人工设定)，私服电机驱动旋转内芯618继续转动90°，此时调节光伏面板601恢复至初始竖直状态状态，在上述过程中，通过具有圆弧过渡凸起部的控制块(即第一、第二、第三、第四控制块634)之间相对运动，实现光伏面板601的角度变化，一定程度上可以提高太阳光角度，从而提高太阳能发电的效率。
本实施例建筑用太阳能电池板安装结构具有以下优点：
1、安装过程简单方便，并且模块化设置的朝向调节机构可以整体安装，便于实现标准化生产；后期维护、维修较为方便快速。
2、利用间隔设置的光伏模块4以及玻璃面板51，提高了光伏模块4的利用效率，并且保证了建筑的采光需求以及保证了建筑的整体美观效果。
3、在建筑墙体外侧形成了隔离空间，从而减少建筑的空调系统在炎热夏季晚上的制冷能耗以及冬季晚上的制热能耗，提高了环保效果。
4、可以控制光伏面板601进行多个角度的变化，一定程度上可以配合太阳光照射角的变化，从而提高太阳能发电的效率。
5、运动机构的结构紧凑，适用于安装在结构狭小的空间，而且机械稳定性较高，有利于长时间稳定运行，第一控制块621、第二控制块622、第三控制块633、第四控制块634这类磨损组件的结构简单，加工成本低，降低了后期的更换成本。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，包括设置于建筑外墙上的光伏模块和竖直设置于所述光伏模块水平两侧的竖直安装板，所述光伏模块包括光伏面板、固定支架、横梁、朝向调节机构以及活动拉臂；所述横梁水平设置于两侧的所述竖直安装板之间，且所述横梁的两端分别固定连接两侧的所述竖直安装板；所述固定支架的背向建筑外墙的一面贴合设置有所述光伏面板，所述固定支架的朝向建筑外墙的一面通过所述活动拉臂连接所述竖直安装板；所述横梁位于建筑外墙与所述固定支架之间，所述朝向调节机构设置于所述横梁与所述固定支架之间且用于调节所述固定支架的朝向。
2.如权利要求1所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，所述光伏面板和所述固定支架均为矩形，且所述固定支架的四个角各连接一个所述活动拉臂。
3.如权利要求1所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，所述活动拉臂包括固定筒、滑动杆、复位弹簧、球形头以及球形头座，所述固定筒固定设置于所述竖直安装板上，所述滑动杆的一端位于所述固定筒中，所述滑动杆的另一端固定连接所述球形头座，所述球形头位于所述球形头座中，且所述球形头固定设置于所述固定支架的朝向建筑外墙的一面上；所述复位弹簧设置于所述固定筒中，且所述复位弹簧使所述滑动杆具有收缩到所述固定筒中的弹性。
4.如权利要求1所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，所述朝向调节机构包括朝向控制单元，所述朝向控制单元包括设置于所述横梁上的第一控制块和第二控制块、以及设置于所述固定支架上的第三控制块和第四控制块；所述第一控制块和所述第三控制块均为圆管形，且所述第一控制块与所述第三控制块的轴向端面相互贴合；所述第二控制块和所述第四控制块均为圆管形或圆柱形，且所述第二控制块和所述第四控制块的轴向端面相互贴合，所述第一控制块同轴套装在所述第二控制块的外侧，所述第三控制块同轴套装在所述第四控制块的外侧；所述第一控制块接触所述第三控制块的轴向一端的端面为平滑过渡的楔形曲面，所述第三控制块接触所述第一控制块的轴向一端的端面为平滑过渡的V形曲面；所述第二控制块和所述第四控制块相互接触的轴向一端的端面均为平滑过渡的楔形曲面。
5.如权利要求4所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，所述朝向控制单元还包括固定座、旋转座以及旋转内芯，所述固定座固定设置于所述横梁上，所述旋转座设置于所述固定座且可以自由旋转，所述旋转座与所述第一控制块同轴连接且同步旋转，所述旋转座的轴线处设置有第一安装孔，所述旋转内芯设置于所述第一安装孔中且与所述旋转座同轴并同步旋转，所述旋转内芯与所述第二控制块同轴连接且同步旋转。
6.如权利要求5所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，所述朝向控制单元还包括第一压簧和第二压簧；所述第一压簧与所述第一控制块同轴，且所述第一压簧的轴向两端分别连接所述旋转座和所述第一控制块；所述第二压簧与所述第二控制块同轴，且所述第二压簧的轴向两端分别连接所述旋转内芯和所述第二控制块。
7.如权利要求6所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，所述朝向调节机构还包括调节动力单元和动力输出单元，所述调节动力单元包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮相互啮合，且所述第一齿轮由所述动力输出单元驱动旋转，所述第二齿轮与所述旋转内芯同轴固定连接。
8.如权利要求1所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，所述竖直安装板为T形钢板，且所述竖直安装板的上、下端均设置有第一隔离板，所述第一隔离板水平设置；在建筑外墙的窗户区域上方和下方均水平设置有第二隔离板。
9.如权利要求8所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，所述光伏模块朝向建筑外墙的一面边缘设置有橡胶密封垫。
10.如权利要求1所述的一种建筑用太阳能电池板安装结构，其特征是，还包括玻璃面板，所述玻璃面板与所述光伏模块自上而下依次交替排列设置。
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