CN111371385A - 一种建筑一体化光伏支架系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑一体化光伏支架系统，包括并排安装于相应建筑横梁上的多个支撑机构，所述支撑机构包含夹具固定件，夹具固定件的底部两侧分别通过相应的支撑平台向下连接有相应的排水槽，所述排水槽的顶部分别向外倾斜设置形成相应的卸水支撑板，卸水支撑板的外端分别向下倾斜连接有相应的支撑加强板，支撑加强板的外侧分别横向设置有相应的安装板；相邻两个支撑机构之间分别按等间隔架设有多个相应的导水槽，所述夹具固定件于相邻两个导水槽之间分别固定装置有至少一个锁紧夹具，所述锁紧夹具包含支撑件和锁紧件，支撑件和锁紧件的底部分别向外翻折形成相应的支撑部。本发明能够在结构简化的基础上，有效大幅提升支撑力和抗拉力。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑一体化光伏支架系统，其主要用于太能光伏板的支撑。
背景技术
随着科学技术的不断发展，人类对绿色能源的利用和运用正在不断的提升，太阳能是目前运用最为广泛的绿色新能源之一。太阳能光伏建筑是在建筑物设计、施工的同时进行安装，并与建筑物形成完美结合的太阳能光伏发电系统。太阳能光伏建筑作为建筑物的主要构成部分之一，其不仅要具备发电功能，最主要的是要能够作为建筑构件进行使用。
现有的太阳能光伏建筑主要包含安装于建筑物顶部的光伏支架系统，以及装置于光伏支架系统上的太阳能光伏板等。为了确保太阳能光伏建筑同时具有发电功能和作为建筑构件使用的功能，最主要的技术问题是在于：1)光伏支架系统的设计要利于排水，防止建筑物漏水；2)光伏支架系统要具有足够的安装稳定性，要确保太阳能光伏建筑同时具有足够的支撑力和足够的抗拉力。
为了利于排水，现有的光伏支架系统一般包含并排安装于建筑物横梁上的多个支撑机构，支撑机构的双侧需要具有排水槽，支撑机构上安装有用于对光伏板进行锁紧的夹具，夹具底部夹紧于支撑机构上，顶部则卡紧于太阳能光伏板上。通过架设于相邻两个支撑机构间的导水槽与相应的夹具配合实现对太阳能光伏板的安装。通过导水槽的设置有效将太阳能光伏板横向缝隙所渗入的水排往支撑机构的排水槽内，再通过支撑机构的排水槽有效将导水槽所排入的水以及太阳能光伏板纵向缝隙所渗入的水进行排除。
为了具有足够的支撑力和抗拉力，现有的双侧带排水功能的支撑机构一般要分成用于稳定安装的底部安装部分和用于稳定连接夹具的顶部连接部分，同时要另外设置用于导水排水的排水槽。而且底部安装部分、顶部连接部分，以及排水槽部分之间分别独立设计，不具备相互配合的效果，即支撑受力完全由底部安装部分承受，连接夹具部分的抗拉力完全由顶部连接部分承受，排水槽只具备排水功能。因此现有的支撑机构不仅结构复杂、造价居高不下，且支撑受力能力和抗拉受力能力均难以得到有效提高。
因此，在满足排水性能的前提下，通过支撑机构的结构设计与改变，以及对夹具进行适应性的改进，设计一款既能够有效简化结构、有效降低造价，且在结构简化的基础上，还能够有效大幅提升支撑力和抗拉力的建筑一体化光伏支架系统是本发明的研发目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的技术问题，本发明在于提供一种建筑一体化光伏支架系统，该建筑一体化光伏支架系统能够有效解决上述现有技术存在的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种建筑一体化光伏支架系统，包括并排安装于相应建筑横梁上的多个支撑机构，所述支撑机构包含夹具固定件，所述夹具固定件的中间两侧分别向外凸起设置，夹具固定件的底部两侧分别通过相应的支撑平台向下连接有相应的排水槽，所述排水槽的顶部分别向外倾斜设置形成相应的卸水支撑板，所述卸水支撑板的外端分别向下倾斜连接有相应的支撑加强板，所述支撑加强板的倾斜角度为10-20°，支撑加强板的外侧分别横向设置有相应的安装板，所述安装板的高度与所述排水槽的槽底齐平，且安装板通过相应的锁紧连接件锁紧安装到建筑横梁上；相邻两个支撑机构之间分别按等间隔架设有多个相应的导水槽，所述导水槽的两端分别卡接于相应的卸水支撑板与支撑加强板的衔接处之间，所述夹具固定件于相邻两个导水槽之间分别固定装置有至少一个锁紧夹具，所述锁紧夹具包含支撑件和锁紧件，所述支撑件和锁紧件的两侧中间分别卡紧在夹具固定件的凸起部上，支撑件和锁紧件的底部分别向外翻折形成相应的支撑部，所述支撑件和锁紧件的支撑部分别支撑连接于所述支撑平台的支撑面上；相邻两个导水槽以及相邻两个导水槽之间的锁紧夹具所形成的空间内分别固定装置有相应的太阳能光伏板。
所述夹具固定件、支撑平台、排水槽、卸水支撑板、支撑加强板，以及所述安装板之间为一体化成型设置。
所述锁紧夹具的支撑件顶部两侧分别向外设有用于支撑太阳能光伏板的连接板，所述连接板的上端面均设置成锯齿状，支撑件顶部中间位置上分别向上设有相应的卡槽，所述卡槽的两侧壁顶部分别设置成T形状。
所述支撑件、连接板，以及所述卡槽之间为一体化成型设置。
所述卡槽内分别通过相应的锁紧螺栓锁紧安装有相应的U型扣件，所述U型扣件的两侧顶端分别向外翻折形成用于扣紧太阳能光伏板的卡块，所述卡块的底部设置成锯齿状，所述U型扣件的两侧壁的中间位置上分别向内设置有相应的卡紧凸沿。
所述U型扣件上分别扣接有相应的盖板，所述盖板的两侧分别延伸至所述卡块的外侧，盖板的底部通过相应的卡接板有效卡接到所述卡紧凸沿上。
相邻两个太阳能光伏板之间的连接缝处分别通过胶粘方式连接有相应的T型条。
所述卸水支撑板与支撑加强板的衔接处设置成弧形状。
所述锁紧连接件为多个按等间隔设置的锁紧螺钉。
本发明的优点：
本发明在满足排水性能的前提下，通过支撑机构的结构设计与改变，以及对夹具进行适应性的改进，能够有效实现简化结构和有效降低造价，且在结构简化的基础上，还能够有效大幅提升支撑力和抗拉力。
本发明进行排水时，沿太阳能光伏板横向缝隙所渗入的水经导水槽排入支撑机构的排水槽内，沿太阳能光伏板纵向缝隙所渗入的水则直接排入支撑机构的排水槽内，在排水槽的作用下，有效实现防水排水作业。
本发明的支撑机构可直接通过冷折弯工艺进行制成，整体结构简易、便于制造，且成本低廉。
在满足排水性能后和结构简化的基础上，本发明对支撑机构的整体构造进行了全新的设计。
首先，通过支撑平台的设置有效在夹具固定件和排水槽之间形成衔接，支撑平台可在锁紧夹具锁紧在夹具固定件后有效对锁紧夹具提供足够的支撑，而支撑平台在受力后分别向外形成相应的推力。
其次，在排水槽的顶部设置有卸水支撑板，并于卸水支撑板的外端分别向下倾斜连接有相应的支撑加强板，支撑加强板的倾斜角度为10-20°。通过卸水支撑板以及支撑加强板的介入，有效将原来排水槽与导水槽的面接触支撑改进成现有的点接触支撑，既能防止水渗入排水槽与导水槽的接触面内，且通过卸水支撑板的设置可有效形成导流，可更加方便的将导水槽排入的水导流往排水槽内。而在卸水支撑板以及支撑加强板的衔接处在受力之后，卸水支撑板均会向内形成相应的推力。
最后，卸水支撑板所形成的推力作用在排水槽的外侧，而支撑平台所形成的推力则作用在排水槽的内侧，两侧的推力有效于排水槽底形成相互作用和抵消，从而有效提高支撑机构的整体受力能力，有效大幅提升支撑机构对导水槽和太阳能光伏板的支撑效果，进而有效确保导水槽和太阳能光伏板的安装稳定。
本发明的支撑加强板的外侧分别横向设置有相应的安装板，安装板的高度与所述排水槽的槽底齐平，且安装板通过相应的锁紧连接件锁紧安装到建筑横梁上。完成安装后的安装板与排水槽的槽底分别固定支撑于相应的建筑横梁上，将传统的两个支撑面改进成四个支撑面，从而在便捷安装的基础上有效进一步提高支撑机构的支撑受力能力。
当本发明的锁紧夹具受到拉拔力时，锁紧夹具会对夹具固定件的中间凸起部形成压力，在夹具固定件的中间凸起部在受到压力后，夹具固定件的底部会对支撑平台形成向外推力。因此，在锁紧夹具要脱离夹具固定件，需要同时对夹具固定件和支撑平台形成足够的破坏力才能形成脱离，从而有效提升支撑机构的夹具固定件的抗拉力，很大程度上降低了锁紧夹具脱离支撑机构的概率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明施工过程中的结构示意图。
图3为支撑机构的结构示意图。
图4为锁紧夹具的结构示意图。
图5为U型扣件上扣接有盖板的结构示意图。
图6为静应力分析过程中采用普通碳钢为支撑机构的应用材料的界面图。
图7为静应力分析过程中对支撑机构进行拉拔效果模拟固定的界面图。
图8为静应力分析过程中对支撑机构进行下压效果模拟固定的界面图。
图9为静应力分析过程中进行施加载荷时的拉拔力施加的界面图。
图10为静应力分析过程中进行施加载荷时的压力施加的界面图。
图11为静应力分析过程中生产网格效果的界面图。
图12、13为静应力分析过程中进行运行分析中的拉拔力具体分析的界面图。
图14、15为静应力分析过程中进行运行分析中的压力具体分析的界面图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
参考图1-5，一种建筑一体化光伏支架系统，包括并排安装于相应建筑横梁上的多个支撑机构1，所述支撑机构1包含夹具固定件101，所述夹具固定件101的中间两侧分别向外凸起设置，夹具固定件101的底部两侧分别通过相应的支撑平台102向下连接有相应的排水槽103，所述排水槽103的顶部分别向外倾斜设置形成相应的卸水支撑板104，所述卸水支撑板104的外端分别向下倾斜连接有相应的支撑加强板105，所述支撑加强板105的倾斜角度为15°，支撑加强板105的外侧分别横向设置有相应的安装板106，所述安装板106的高度与所述排水槽103的槽底齐平，且安装板106通过相应的锁紧连接件2锁紧安装到建筑横梁上；相邻两个支撑机构1之间分别按等间隔架设有多个相应的导水槽3，所述导水槽3的两端分别卡接于相应的卸水支撑板104与支撑加强板105的衔接处之间，所述夹具固定件101于相邻两个导水槽3之间分别固定装置有两个锁紧夹具4，所述锁紧夹具4包含支撑件401和锁紧件402，所述支撑件401和锁紧件402的两侧中间分别卡紧在夹具固定件101的凸起部上，支撑件401和锁紧件402的底部分别向外翻折形成相应的支撑部403，所述支撑件401和锁紧件402的支撑部403分别支撑连接于所述支撑平台102的支撑面上；相邻两个导水槽3以及相邻两个导水槽3之间的锁紧夹具4所形成的空间内分别固定装置有相应的太阳能光伏板5。
所述夹具固定件101、支撑平台102、排水槽103、卸水支撑板104、支撑加强板105，以及所述安装板106之间为一体化成型设置。
所述锁紧夹具4的支撑件401顶部两侧分别向外设有用于支撑太阳能光伏板5的连接板6，所述连接板6的上端面均设置成锯齿状，支撑件401顶部中间位置上分别向上设有相应的卡槽7，所述卡槽7的两侧壁顶部分别设置成T形状。
所述支撑件401、连接板6，以及所述卡槽7之间为一体化成型设置。
所述卡槽7内分别通过相应的锁紧螺栓锁紧安装有相应的U型扣件8，所述U型扣件8的两侧顶端分别向外翻折形成用于扣紧太阳能光伏板5的卡块9，所述卡块9的底部设置成锯齿状，所述U型扣件8的两侧壁的中间位置上分别向内设置有相应的卡紧凸沿10。
所述U型扣件8上分别扣接有相应的盖板11，所述盖板11的两侧分别延伸至所述卡块9的外侧，盖板11的底部通过相应的卡接板12有效卡接到所述卡紧凸沿10上。
相邻两个太阳能光伏板5之间的连接缝处分别通过胶粘方式连接有相应的T型条13。
所述卸水支撑板104与支撑加强板105的衔接处设置成弧形状。
所述锁紧连接件2为多个按等间隔设置的锁紧螺钉。
静应力分析报告
通过软件solidworks里面的模拟分析模块对本实施例中的支撑机构1进行静应力分析，具体分析过程如下：
(1)如图6所示，采用普通碳钢为支撑机构的应用材料；
(2)对支撑机构进行固定(使用自攻钉将长3.1m排水槽固定于房梁上，共6处)
(2.1)如图7所示，对固定后的支撑机构进行拉拔效果模拟固定；
(2.2)如图8所示，对固定后的支撑机构进行下压效果模拟固定；
(3)施加载荷
(3.1)拉拔力：如图9所示，拟定风速35m/s的环境下，作用在夹具上的拉拔力为870N，有6个夹具分别施加于支撑机构1的两面，单面各435N；
(3.2)压力：如图10所示，拟定风速35m/s的环境下，由太阳能光伏板5受风面所受到的压力分别作用于支撑机构1的夹具固定件101的中间两侧凸起部分，以及间接作用于卸水支撑板104与支撑加强板105的衔接处，其值加重330N；
(4)如图11所示，生产网格；
(5)运行分析
(5.1)拉拔力具体分析值如图12、13所示，屈服应力最大值为σmax＝145Mpa、位移最大值为Dmax＝2.7mm；
(5.2)压力具体分析值如图14、15所示，屈服应力最大值为σmax＝145Mpa、位移最大值为Dmax＝1.63mm；
结论：本发明的支撑机构1在支撑平台102的增设，以及倾斜角度为10-20°的支撑加强板105的增设的作用下，能有效减少支撑机构1在外力向上拉，或者外力向下压作用下，所产生的位移变形量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种建筑一体化光伏支架系统，包括并排安装于相应建筑横梁上的多个支撑机构(1)，其特征在于：
所述支撑机构(1)包含夹具固定件(101)，所述夹具固定件(101)的中间两侧分别向外凸起设置，夹具固定件(101)的底部两侧分别通过相应的支撑平台(102)向下连接有相应的排水槽(103)，所述排水槽(103)的顶部分别向外倾斜设置形成相应的卸水支撑板(104)，所述卸水支撑板(104)的外端分别向下倾斜连接有相应的支撑加强板(105)，所述支撑加强板(105)的倾斜角度为10-20°，支撑加强板(105)的外侧分别横向设置有相应的安装板(106)，所述安装板(106)的高度与所述排水槽(103)的槽底齐平，且安装板(106)通过相应的锁紧连接件(2)锁紧安装到建筑横梁上；
相邻两个支撑机构(1)之间分别按等间隔架设有多个相应的导水槽(3)，所述导水槽(3)的两端分别卡接于相应的卸水支撑板(104)与支撑加强板(105)的衔接处之间，所述夹具固定件(101)于相邻两个导水槽(3)之间分别固定装置有至少一个锁紧夹具(4)，所述锁紧夹具(4)包含支撑件(401)和锁紧件(402)，所述支撑件(401)和锁紧件(402)的两侧中间分别卡紧在夹具固定件(101)的凸起部上，支撑件(401)和锁紧件(402)的底部分别向外翻折形成相应的支撑部(403)，所述支撑件(401)和锁紧件(402)的支撑部(403)分别支撑连接于所述支撑平台(102)的支撑面上；
相邻两个导水槽(3)以及相邻两个导水槽(3)之间的锁紧夹具(4)所形成的空间内分别固定装置有相应的太阳能光伏板(5)。
2.根据权利要求1所述的一种建筑一体化光伏支架系统，其特征在于：所述夹具固定件(101)、支撑平台(102)、排水槽(103)、卸水支撑板(104)、支撑加强板(105)，以及所述安装板(106)之间为一体化成型设置。
3.根据权利要求1所述的一种建筑一体化光伏支架系统，其特征在于：所述锁紧夹具(4)的支撑件(401)顶部两侧分别向外设有用于支撑太阳能光伏板(5)的连接板(6)，所述连接板(6)的上端面均设置成锯齿状，支撑件(401)顶部中间位置上分别向上设有相应的卡槽(7)，所述卡槽(7)的两侧壁顶部分别设置成T形状。
4.根据权利要求3所述的一种建筑一体化光伏支架系统，其特征在于：所述支撑件(401)、连接板(6)，以及所述卡槽(7)之间为一体化成型设置。
5.根据权利要求4所述的一种建筑一体化光伏支架系统，其特征在于：所述卡槽(7)内分别通过相应的锁紧螺栓锁紧安装有相应的U型扣件(8)，所述U型扣件(8)的两侧顶端分别向外翻折形成用于扣紧太阳能光伏板(5)的卡块(9)，所述卡块(9)的底部设置成锯齿状，所述U型扣件(8)的两侧壁的中间位置上分别向内设置有相应的卡紧凸沿(10)。
6.根据权利要求5所述的一种建筑一体化光伏支架系统，其特征在于：所述U型扣件(8)上分别扣接有相应的盖板(11)，所述盖板(11)的两侧分别延伸至所述卡块(9)的外侧，盖板(11)的底部通过相应的卡接板(12)有效卡接到所述卡紧凸沿(10)上。
7.根据权利要求1所述的一种建筑一体化光伏支架系统，其特征在于：相邻两个太阳能光伏板(5)之间的连接缝处分别通过胶粘方式连接有相应的T型条(13)。
8.根据权利要求1所述的一种建筑一体化光伏支架系统，其特征在于：所述卸水支撑板(104)与支撑加强板(105)的衔接处设置成弧形状。
9.根据权利要求1所述的一种建筑一体化光伏支架系统，其特征在于：所述锁紧连接件(2)为多个按等间隔设置的锁紧螺钉。
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