CN112335174A - 用于将服务组件安装到建筑物结构的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于将服务组件安装到建筑物结构的系统，具有多个细长的支脚，以及多个连接件，每个连接件将支脚中的一个相应支脚与服务组件相互连接。每个支脚被构造成固定到建筑物结构的表面上，然后防止从该表面上脱离。每个所述连接件均将支脚的一个相应支脚与服务组件互相连接，并且将相应支脚与服务组件的对应位置进行固定。细长的梁可被连接或可连接到所述服务组件，使得在已安装的系统中，所述梁被定位成倾斜地延伸越过所述支脚。

Description

用于将服务组件安装到建筑物结构的系统
技术领域
本发明涉及一种用于将服务组件安装到建筑物结构的系统，以及一种将服务组件安装到建筑物结构的方法。本发明还涉及太阳能光伏组件和系统，以及将太阳能光伏系统安装在建筑物的外表面的方法。
背景技术
将服务组件(例如太阳能光伏模块、通信传输设备、热水机组和/或太阳能热水器)安装到建筑物结构是已知的。这些服务组件可以安装在建筑物的外部或内部。举例来说，太阳能光伏模块和太阳能热水器通常安装在建筑物的外部，通常安装在屋顶上。
特别是关于太阳能光伏模块，屋顶是建筑物通常遮盖最少的一部分，并且对建筑物周围可用空间的侵入最少。
由于许多因素，对安装在屋顶的服务组件(例如太阳能光伏模块)进行安装面临许多挑战。设计和安装成本影响着进行安装的商业理由。在太阳能光伏模块的示例中，系统的设计和容量受建筑物在安装位置(尤其是屋顶的特性)处的特性、阵列中每个光伏模块的尺寸以及用于将模块安装在屋顶上的安装系统的影响。此外，完成安装时，需要适当的天气条件才能安全安装，恶劣的天气会延迟安装，从而导致损失工作成本。
考虑到屋顶结构和材料，用于商业建筑物的屋顶安装的太阳能光伏系统通常需要独特设计的解决方案来适当地管理模块的重量和用于屋顶的结构形成力的安装系统。为了使能量产额最大化，还必须考虑屋顶的尺寸、形状、定向、坡度和高度。
可以抑制太阳能光伏系统安装的另一个因素是建筑物使用者从系统中获得了经济利益，但是作为建筑物的固定设置，安装成本通常由建筑物所有者承担。在许多使用者不是所有者的情况下，建筑物所有者和使用者(换句话说，房东和租户)都不愿意投资安装系统。
需要解决以上问题，和/或至少提供有用的替代方案。
发明内容
提供了一种用于将服务组件安装到建筑物结构的系统，所述系统包括：
多个细长的支脚，所述细长的支脚中的每个支脚均被构造成固定(affix)到建筑物结构的表面上，然后防止从该表面上脱离；和
多个连接件，每个连接件将支脚中的一个相应支脚与服务组件相互连接，并将相应的支脚和服务组件的相对位置固定。
优选地，所述支脚和连接件被构造成互相连接使得每个接合件相对于相应的支脚的位置在平行于相应支脚的细长方向的方向上是可调节的。
提供了一种用于将服务组件安装到建筑物结构的系统，所述系统包括：
多个细长的支脚，所述细长的支脚中的每个支脚均被构造成固定到建筑物结构的表面上，然后防止从该表面上脱离；
至少一个细长的梁，所述梁连接或可连接到所述服务组件，其中在已安装的系统中，所述梁被定位成倾斜地延伸越过所述支脚；和
多个接合件，每个接合件将支脚中的一个相应支脚与梁相互连接，并将相应的支脚和梁的相对位置固定。
优选地，所述支脚和接合件被构造成互相连接使得每个接合件相对于相应的支脚的位置在平行于相应支脚的细长方向的方向上是可调节的。
在一些实施例中，每个接合件均以允许相应支脚和所述梁的非正交定位的方式与相应的支脚和所述梁互相连接。
备选地或附加地，所述接合件被构造成与所述梁互相连接，使得每个接合件相对于所述梁的位置在与所述梁的细长方向平行的方向上是可调节的。
在至少一些实施例中，每个接合件均包括至少一个夹持部分，所述至少一个夹持部分可释放地夹持在所述梁或相应的支脚中的一个上。优选地，所述梁或相应的支脚包括梯形轮廓，并且所述接合件夹持在所述梯形轮廓上。
优选地，每个支脚均具有将固定到建筑物的表面上的黏合材料。更优选地，所述支脚包括可压缩泡沫块，并且所述黏合材料设置在所述可压缩泡沫的下侧表面上。
还提供了一种太阳能光伏组件，包括：
一个或多个太阳能光伏模块；和
支撑结构，其上安装有模块，所述支撑结构包括多个支脚，每个支脚均被构造成固定到建筑物的外表面，然后防止从所述外表面脱离。
还提供了一种太阳能光伏组件，包括：
多个太阳能光伏模块，其布置成至少两组，每组具有一个或多个模块；和
支撑结构，在其上安装模块，所述支撑结构包括：
至少一个中心支撑部分，将多组光伏模块安装到支撑结构，以便能够在收起构造和展开构造之间相对于所述中心支撑部分移动，在所述收起构造中，多个组被定位成每组的至少一个边缘靠近另一组的外围边缘设置，在所述展开构造中，所述光伏模块相对于彼此布置从而能够同时接收太阳能；和
多个支脚，每个支脚均被构造成固定到建筑物的外表面，然后防止从该外表面脱离，提供所述支脚的第一子集以将所述中心支撑部分固定到建筑物的外表面，以及提供所述支脚的一个或多个第二子集，所述支脚的每个第二子集与所述第一子集间隔开并布置成将多组模块中的一个相应模块固定到建筑物。
在一些实施例中，所述多个支脚是细长的，并且所述支撑结构还包括：
细长的中心梁，其连接或可连接到所述中心支撑部分，其中在已安装的组件中，所述中心梁被定位成倾斜地延伸越过所述支脚的第一子集；
一个或多个外部细长梁，每个细长梁在与所述中心梁间隔开的位置处连接或可连接到多组模块中的一个，其中在已安装的组件中，每个外部梁均被定位成倾斜地延伸越过所述支脚的第二子集的一个相应支脚；和
多个接合件，每个接合件将所述支脚中的一个相应支脚与所述梁中的一个相应梁相互连接，并将相应的支脚和梁的相对位置固定。
在某些实施例中，所述中心支撑部分限定一个或多个枢转轴线，并且每组均被安装到所述中心支撑部分，从而当在收缩构造和展开构造之间移动时绕着所述枢转轴线中的一个相应枢转轴线旋转。优选地，当在收缩构造和展开构造之间移动时，每组绕其各自的枢转轴线旋转至少90°。更优选地，当在收缩构造和展开构造之间移动时，每组绕其各自的枢转轴线旋转大约100°。优选地，所述组件具有单个枢转轴线，并且所述多个组被安装到中心支撑部分，从而当在收缩构造和展开构造之间移动时绕所述枢转轴线旋转。
所述中心支撑部分可包括大体上细长的中心构件，所述中心构件布置在多组模块之间。优选地，所述大体上细长的中心构件布置在多组模块的内边缘之间。
在某些实施例中，每个支脚均具有下侧表面，所述下侧表面的形状与建筑物表面的互补形状部分相匹配。优选地，每个支脚的下侧表面具有大体上凹入的部分。在某些实施例中，每个支脚的下侧表面具有大致细长的倒置通道形状。
在一些实施例中，每个支脚均可以相对于模块旋转，以使下侧表面与所述支脚将要固定到的建筑物表面的互补形状部分对齐。
优选地，每个支脚均具有将要粘附到建筑物表面的黏合材料。更优选地，所述支脚包括可压缩泡沫块，并且黏合材料布置在所述可压缩泡沫的下侧表面上。
优选地，当多组模块处于展开构造并且所述支脚的第二子集固定到建筑物的外表面时，所述支脚的第二子集中的每个支脚均为多组模块中的一个模块提供支撑。
备选地或附加地，支撑结构包括用于每组模块的外部支撑部分，其中：
每个外部支撑部分与中心支撑部分间隔开，
支脚的第二子集中的每个支脚均连接到多个外部支撑部分中的一个相应外部支撑部分。
在一些实施例中，支撑结构的外部支撑部分包括外部梁。
在一些实施例中，支脚的第一子集中的每个支脚均比支脚的第二子集中的每个支脚长。
在至少一些实施例中，在支脚的第一子集中的所有支脚的长度总和是在平行于中心支撑部分的方向上的组件长度的至少80％。优选地，在支脚的第一子集中的所有支脚的长度总和是在平行于中心支撑部分的方向上的组件长度的至少90％。更优选地，在支脚的第一子集中的所有支脚的长度总和是在平行于中心支撑部分的方向上的组件长度的大约97.5％。
在至少一些实施例中，在支脚的第二子集中的所有支脚的长度总和是在平行于相应的中心支撑部分的方向上的组件长度的至少40％。优选地，在支脚的第二子集中的所有支脚的长度总和是在平行于相应的中心支撑部分的方向上的组件长度的至少50％。更优选地，在支脚的第二子集中的所有支脚的长度总和是在平行于相应的中心支撑部分的方向上的组件长度的大约54％。
支撑结构可以进一步包括翼梁，每个翼梁在内端均枢转地连接到中心支撑部分，并且在外端枢转地连接到支脚或外部支撑部分中的一个。
在至少一些实施例中，组件具有两组模块。优选地，所述组件具有彼此平行且间隔开的两个枢转轴线，并且当在展开构造和收起构造之间移动时，每个组均均绕多个枢转轴线中的相应一个枢转轴线进行枢转。
优选地，所述支撑结构被构造成使得，当多个组处于展开构造时，所述组件采用大体A形框架布置。优选地，当所述结构处于展开构造时其内部倾斜角小于20°。更优选地，当所述结构处于展开构造时其内部倾斜角小于10°。
在至少一些实施例中，所述支撑结构包括多个提升点，用于在组件的安装期间连接到提升设备。优选地，提升点被定位成使得当组件处于收起构造时，组件的重心在提升点下方。更优选地，当组件处于收起构造时，提升点和支脚的第一子集在组件的相对侧。
在一些实施例中，每个模块具有：
结构片状构件，并且该模块的光伏电池被支撑在结构片状构件上，和
安装框架，其围绕结构片状构件的外围延伸，
其中，所述模块的安装框架连接到支撑结构。
在支撑结构包括翼梁的实施例中，安装框架可以固定到翼梁。
在至少一些替代实施例中，模块的安装框架可以连接到中心支撑部分和/或外部支撑部分。
在另一些替代实施例中，每个模块均具有结构片状构件，并且所述模块的光伏电池被支撑在结构片状构件上，并且其中结构片状构件可枢转地连接到中心支撑部分。在这些实施例中，已连接的结构片状构件可以连接到外部支脚的子集或外部支撑部分上。
在一些实施例中，所述支撑结构包括多个中心支腿，并且每个中心支腿具有连接到所述中心支撑部分的上端和连接到中心梁的下端。在某些替代实施例中，支撑结构可以包括多个中心支腿，并且每个中心支腿具有连接到中心支撑部分的上端和连接到支脚的第一子集中的其中一个支脚的下端。在一些实施例中，中心支腿中的每个均可拆卸地连接到中心支撑部分。
每个中心支腿的上端与中心细长构件之间的连接可允许相应的支腿与中心细长构件在大体上垂直于中心支腿的平面内的相对运动。备选地或附加地，每个中心支腿的下端与相应的支脚之间的连接可允许相应的支腿和支脚之间在大体上垂直于中心支腿的平面内的相对运动。
在一些实施例中，中心支腿的上端与中心细长构件之间的连接可以允许调节每个中心支腿相对于中心细长构件的位置。
支撑结构可以包括多个外部连接件，每个外部连接件使外部支撑部分中的一个与支脚的第二子集中的一个支脚相互连接。在一些实施例中，外部接合件中的每个均可拆卸地连接到多个外部支撑部分中的一个相应外部支撑部分。
优选地，每个外部连接件和相应的支脚之间的连接允许外部连接件和支脚在大体上平行于外部支撑部分的平面内的相对运动。
本发明还提供了一种太阳能光伏系统，包括：
如前所述的多个太阳能光伏组件，每个组件均固定在建筑物的外表面；和
电气系统，所述电气系统包括使组件相互连接的电气管线，以及一个或多个将收集的电能分配到另一电气系统的电气管线。
本发明还提供一种在建筑物的表面上安装太阳能光伏系统的方法，所述方法包括提供至少一个如上所述的太阳能光伏组件，并且对于每个组件：
将所述支脚定位成与建筑物表面上的预期安装位置接触；
将所述支脚固定在表面上；
使组件处于收起状态，使组件朝向所述支脚；
将所述支撑结构的中心梁连接到支脚的第一子集；
将多组模块移动成展开构造；和
将所述支撑结构的外部梁连接到支脚的第二子集，从而将组件固定在建筑物上，并且多组模块处于展开构造。
本发明还提供一种在建筑物的表面上安装太阳能光伏系统的方法，所述方法包括提供至少一个如上所述的太阳能光伏组件，并且对于每个组件：
多组光伏模块处于收起状态，使多组光伏模块朝向组件的预期安装位置；
将支脚的第一子集布置成与外表面接触；
将支脚的第一子集固定到建筑物的外表面；
将多组模块移动成展开构造；和
将支脚的第二子集或每个第二子集固定到建筑物的外表面，从而将组件固定到建筑物上，并且多组模块处于展开构造。
在至少一些实施例中，将支脚的第一子集固定到建筑物的外表面的步骤在使组件朝向其预期安装位置的步骤之前。此外，将多组模块移动成展开构造的步骤可以发生在将支脚的第二子集或每个第二子集固定到建筑物的外表面的步骤之后。
优选地，支撑结构包括多个提升点，并且所述方法还包括将提升设备连接到提升点，并且使组件朝向其预期安装位置的步骤包括使组件从提升点悬挂在地面上方。
在一些实施例中，所述方法还包括：
提供多个接合件；
将每个支脚与中心梁或外部梁中的一个相应梁互相连接；和
使用接合件将相应支脚和梁的相对位置固定。
在一些替代实施例中，使支脚的第一子集布置成与建筑物的外表面接触的步骤包括降低组件。优选地，使支脚的第一子集与建筑物的外表面接触并将支脚的第一子集固定到建筑物的外表面的步骤同时进行。
将多组模块移动成展开构造的步骤优选地包括相对于中心支撑部分降低提升点。
在每个支脚具有要粘附到建筑物表面的黏合材料的实施例中，所述方法可包括将黏合材料施加到每个支脚的下侧表面。备选地或附加地，所述方法可以进一步包括在将相应的支脚固定到建筑物的表面之前，从黏合材料上去除防粘衬垫。备选地或附加地，所述方法可以进一步包括在将相应的支脚固定到建筑物的表面上之前，准备建筑物在安装位置处的表面以使所述表面和每个支脚之间的粘附力最大化。准备表面可能包括以下任何一种或多种：
清洁表面以去除污垢和/或其他污染材料；
研磨表面以引入表面瑕疵；和
在表面上涂底漆。
附图说明
为了可以更容易地理解本发明，现在将参考附图仅通过示例的方式来描述实施例，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的可安装在屋顶的太阳能光伏组件的透视图，示出了处于展开构造的组件；
图2是图1的光伏组件的平面图；
图3是图1的光伏组件的右侧视图；
图4是图3中的区域A1的放大图；
图5是图1的光伏组件的局部透视图，其中模块的部分被显示为透明的；
图6是图1的光伏组件的端视图，示出了处于展开构造的组件；
图7是图6中的区域B1的放大图；
图8是图5中的区域C1的放大图；
图9是图8中的区域D1的放大图；
图10是图6中的区域E1的放大图；
图11是图6中的区域E1的透视图；
图12是图1的可安装在屋顶的太阳能光伏组件的透视图，示出了处于收起构造的组件；
图13是图12所示的光伏组件的局部端视图；
图14是图13中的区域F1的放大图；
图15是根据本发明的第二实施例的用于将服务组件安装到建筑物结构的系统的透视图；
图16是沿图15中的箭头A2所示方向观察的系统的第一局部正视图；
图17是沿图15中的箭头B2所示方向观察的系统的第一局部正视图；
图18是图15的系统的分解透视图；
图19是图15的系统的分解正视图；
图20是图10所示的处于拆卸构造的光伏组件的放大图；
图21是根据本发明的第三实施例的太阳能光伏系统的示例性布局的示意性平面图；
图22是根据本发明的第四实施例的可安装在屋顶的太阳能光伏组件的平面图；
图23是图22的光伏组件的端视图，示出了处于展开构造的组件；
图24是图23中的区域A2的放大图；
图25是沿图24中的线B-B的放大图；
图26是图25中的区域C2的放大图；
图27是图23中的区域D2的放大图；
图28是沿图27中线E-E的放大图；
图29是图22的光伏组件的端视图，示出了处于收起状态的组件；
图30是图29中的区域F2的放大图；
图31是根据本发明的第五实施例的太阳能光伏系统的第一示例性布局的示意性平面图；
图32是图31的光伏系统的第二示例性布局的示意性平面图；
图33至图36分别示意性地示出了根据本发明的第六实施例的可安装在屋顶的太阳能光伏组件的方法中的阶段；
图37是用于运输太阳能光伏组件的根据本发明的第七实施例的运输组件的后透视图；
图38是根据本发明的第八实施例的可安装在屋顶的太阳能光伏组件的透视图；
图39是图38的光伏组件的透视图，其中模块的部分被显示为透明的；
图40是图38的光伏组件的端视图；
图41是图38的组件的中心支撑部分的透视图；以及
图42是图38的组件的外部支撑部分的透视图。
具体实施方式
图1至图14和图20示出了根据本发明的实施例的太阳能光伏组件10。该实施例的组件10具有十二个太阳能光伏模块12，以及将模块12安装在其上的支撑结构。
在该特定实施例中，模块12被布置成两组，每组六个模块12。两组中的每组均以矩形阵列布置有六个模块12。特别是从图22可以看出，每组中的模块12也以线性阵列布置；换句话说，每组中的模块12排成一行。
组件10的支撑结构包括支脚14，每个支脚14被构造成固定到建筑物的表面，例如如图4中示意性地所示的屋顶R的外表面。此外，一旦将支脚14固定到表面上，每个支脚14均防止从该表面脱离。在图3、图4和图6所示的特定示例中，外表面是由异型钢片材形成的屋顶R。片材的轮廓具有脊部和谷部，并且支脚14固定在脊部上。
从下面的描述和图4将特别明显的是，将支脚14固定到屋顶R上不涉及刺穿或以其他方式穿透屋顶R的外表面。这是特别有利的，因为组件10的安装并不需要形成任何孔，或制成任何通孔，以使支撑结构的组件从中穿过。因此，在安装组件10时不损害屋顶R的完整性。于是，在安装期间不需要密封屋顶结构中的孔或通孔。如果组件10停用并从建筑物中拆除，没有孔或通孔需要关闭/维修和密封。
如图7和图10中特别示出的，在该实施例中，每个支脚14均具有下侧表面16。可压缩泡沫18将支脚14固定到屋顶R。泡沫18具有施加到泡沫18两侧上的黏合剂；在上侧将泡沫18粘附到下侧表面16上，并且在相对的下侧用于将泡沫18粘附到屋顶R的外表面。因此，每个支脚14的下侧16通过一块可压缩的泡沫18被固定到屋顶R的表面上。这样一来，支撑结构通过支脚14被固定到屋顶R。泡沫18的可压缩性和柔韧性使得泡沫能够在下侧表面16和屋顶R的外表面中的较小的表面缺陷周围变形。因此，泡沫18与支脚14/屋顶R之间的接触面积最大化。
一旦支脚14已经固定到屋顶表面，泡沫18上的黏合材料就防止了相应的支脚14从该表面脱离。为此，黏合材料防止了由垂直于下侧表面16和屋顶R的外表面作用的拉力引起的相应的支脚14的脱离；换句话说，由垂直于下侧表面16和屋顶R并沿将支脚14和屋顶R分开的方向作用的力引起的脱离。黏合材料还防止了由平行于下侧表面16和屋顶R的外表面作用的剪切力引起的相应的支脚14的脱离。
将支脚14固定到异型片材的脊部具有许多好处。这些好处包括：脊部趋于具有更大的结构刚度，这在受到外部载荷时增加了组件10的稳定性；并且组件10的安装方式对水和/或小碎屑(例如树叶)在屋顶表面的通过的干扰最小。
在该特定实施例中，支撑结构包括中心支撑部分20，两个外部支撑部分(在该实施例中为外部梁22的形式)和翼梁24。每个翼梁24的内端枢转地连接中心支撑部分20。每个翼梁24的外端刚性连接到外部梁22中的相应一个。每个模块12均具有结构片状构件26和围绕该结构片状构件26的外围延伸的安装框架28。模块的光伏电池支撑在结构片状构件26上。模块20的安装框架28连接到支撑结构的翼梁24。此外，翼梁24连接在每个模块20的每一侧上。在该实施例中，为每组模块12提供七个翼梁24。
在该示例中，中心支撑部分20包括大体细长的中心构件30，该中心构件布置在多组模块12之间。特别地，中心构件30位于两组模块12的内边缘之间。中心支撑部分20还包括固定到中心构件30上的横向支架32(在图8中示出得最清楚)。每个翼梁24可枢转地连接到横向支架32中相应的一个。为此，翼梁24通过安装螺栓34连接到横向支架32上。安装螺栓34的杆轴向对齐，以限定用于多组模块12的枢转轴线P。当翼梁24连接到相应组的模块12时，翼梁24和每组中的模块12以一个单元围绕枢转轴线P旋转。
借助于可枢转的连接，多组模块12中的每组均可相对于中心支撑部分20移动。组件10可被布置成使多组模块12处于展开构造(如图1、图2、图5和图6所示)，在展开构造中，光伏模块12相对彼此布置，以便能够同时接收太阳能。为此，在图1和图2所示的布置中，组件10的所有十二个模块12能够同时接收太阳能。将会理解，所有十二个模块12同时接收太阳能的能力可能通过被遮蔽、组件的适当放置和/或太阳的相对角度被抑制。
两组模块12还可以采取收起构造(如图12至图14所示)，在收起构造中，将这些组放置成使得每组的至少一个边缘与另一组的外围边缘相邻设置。在该特定实施例中，当组件10处于其收起构造时，两个外部梁22彼此相邻。图13示出了当从收起构造向展开构造移动时，两组模块12中的每组围绕枢转轴线P的旋转方向。
在收起构造中，模块12的至少一些光伏电池面向组件10的另一组成部分。如从图12和图13显而易见的是，当组件10处于收起构造时，对于每组模块12垂直于模块12的平面的矢量朝向另一组中的模块12。因此，防止了至少一些模块12在处于收起构造时接收太阳能。
将会理解，如前所述当组件10处于展开构造且所有支脚14都固定到建筑物的外表面上时，有必要将支脚14从该外表面上分离(或以其他方式断开)，以便然后将组件10从展开构造移动到收起构造。
支脚14的第一子集将中心支撑部分固定在屋顶R的外表面。支脚14的两个第二子集将两个外部梁22固定到屋顶R的外表面。在图中，支脚14的第一子集由附图标记14a表示，而支脚的第二子集中的每个子集均由附图标记14b表示。从图中可以明显看出，支脚14的第一子集14a和第二子集14b位于平行隔开的线上。第二子集14b中的每个子集均与第一子集14a间隔开。在该特定示例中，组件10具有二十一个支脚；支脚14的每个子集中有七个支脚14。
从图6可以看出，第一子集14a中的每个支脚14的长度比第二子集14b中的每个支脚14的长度长。
支脚14的尺寸和数量具有将施加到屋顶R上的载荷分散在大面积上的优点。另外，利用屋顶材料的肋部具有将这些载荷施加到具有屋顶R的最高结构强度的部分上的好处，从而避免了利用支撑结构的任何部分刺穿屋顶R的需要。
组件10的支撑结构还包括中心支腿36和中心梁37。如图24和图29所示，每个中心支腿36均具有连接到中心构件30上的上端和连接到支脚的第一子集14a中的其中一个支脚14上的下端。在该示例中，每个中心支腿36均包括一定长度的螺杆。在该特定实施例中，中心构件30包括上部中空管部分38a(横向支架32连接到该上部中空管部分)和通道部分40a。每个中心支腿36的上端均通过可沿通道部分40a滑动的法兰螺母而固定在中心构件30的通道部分40a中。通道部分40a中的开口宽度与螺母在其平面上的宽度相对应。通道部分40a外部的锁紧螺母对中心构件30拧紧以将中心支腿36固定到位。
类似地，中心梁37包括下部中空管部分38b和通道部分40b。每个中心支腿36的下端均通过可沿通道部分40b滑动的法兰螺母固定在中心梁37的通道部分40b中。通道部分40a中的开口宽度与螺母在其平面上的宽度相对应。通道部分40b外部的锁紧螺母对中心梁37拧紧以将中心支腿36固定到位。
每个支脚14均通过接合件39连接到相应的中心梁37/外部梁22。接合件39在下面参考图15至图19进一步详细描述。为了促进接合件39到中心梁37的连接，下部中空管部分38a具有梯形外部轮廓。类似地，为了促进接合件39与外部梁22的连接，下部中空管部分38b具有相同的梯形外部轮廓。
接合件39将支脚14互连到中心梁37和外部梁22的方式允许调整支脚14和梁37、22的相对位置，如下文进一步描述的那样。
当组件10处于其展开构造时，中心支腿36的高度被选择成使组件10采用缓倾斜(low-pitch)的A形框架形状。如图6所示，在该实施例中，组件10的斜度(由参考符号α表示)约为10°。这种缓倾斜的优点在于，对于大量的安装方向，模块12能够在大范围的太阳角度内接收太阳能。此外，当组件10安装在缓斜屋顶(例如，具有2°至4°的量级的斜度的屋顶)上时，组件10的斜度α能够使水从模块12流走。
图15至图19示出了根据本发明的实施例的用于将服务组件安装到建筑物结构的系统180。如将从图1至图20显而易见的是，图1至图14的太阳能光伏组件10的支撑结构利用安装系统180将组件10安装到屋顶结构。
系统180具有多个细长支脚182，每个细长支脚182均被构造成固定至建筑物结构的表面，然后防止从该表面脱离。细长梁184可连接到服务组件；在图15至图19的实施例中，与服务组件的连接由支腿186(其对应于组件10的中心支腿36)表示。如图15所示，在已安装的系统180中，梁184被定位成倾斜地延伸越过支脚182。
接合件188将每个支脚182与梁184互连，并将相应的支脚182和梁184固定在相对位置。为此，梁184包括具有梯形轮廓190的部分，如图16和图19所示。每个接合件188具有夹持部分192，该夹持部分192可释放地夹持在梁184的梯形部分190上。夹持部分192具有一对相对的夹爪，梯形部分190可位于所述夹爪之间。紧固螺栓194延伸穿过其中一个夹爪中的内螺纹孔(未示出)。利用梯形部分190位于夹爪之间，紧固螺栓194拧紧以将梁184约束在夹持部分192内。
梯形部分沿着梁184的长度方向的恒定横截面形状，使得接合件188相对于梁184的位置能够在平行于梁184的细长方向的方向(如由图17和图18中的双箭头L所表示的)上调节。
固定紧固件198将每个接合件188连接到相应的支脚182。如图18所示，每个支脚14均包括一个向上定向的通道196。紧固件198的法兰螺母位于通道196内。通道196中的开口宽度与法兰螺母在其平面上的宽度相对应。紧固件198的螺栓延伸穿过接合件188中的孔(未示出)以与通道196中的法兰螺母配合。
固定紧固件198的法兰螺母可沿通道196的长度滑动。这样一来，接合件188相对于支脚182的位置可在平行于支脚182的细长方向的方向(如图16和图18中的双箭头M所表示的)上调节。
当固定紧固件198组装在支脚182和接合件188上并且没有完全张紧时，夹持部分192可绕固定紧固件198旋转(如图18中的双箭头N所表示的)。调节支脚182和接合件188的相对旋转位置的能力使得系统180能够容纳支脚182和梁184的非正交定位。
每个支脚182的下侧均具有黏合材料199，该黏合材料199固定至建筑物的表面。在该特定示例中，黏合材料199包括可压缩泡沫块，在其上布置有黏合剂。黏合材料的使用使得服务组件的载荷能够由建筑物结构的部分来支撑，同时避免了利用安装系统180的任何部分刺穿建筑物结构的需要。
图21示意性地示出了根据第三实施例的太阳能光伏收集系统200。该示例的系统200包括四个图1至图14所示类型的太阳能光伏组件10。每个组件10均固定在建筑物的屋顶R上。系统200包括电气系统，该电气系统具有将组件10互连的电气导管202，以及将收集的电能分配到另一电气系统(例如建筑物的电路、蓄电池和/或电网)的电气导管204。
图22至图30示出了根据本发明的第四实施例的太阳能光伏组件310。太阳能光伏组件310与图1至图14所示的系统10基本相似，因此系统310的与系统10的那些相似的组成部分具有相同的附图标记，且带有前缀“3”。
组件310与系统10的区别在于中心支撑部分320的结构以及与组件310的翼梁324连接的外部支撑部分322。
组件310的支脚314是凹入的，以匹配屋顶R的互补的凸出部分。为此，每个支脚314的下侧表面316均形成大致细长的倒置通道形状。图25和图28示出了具有梯形肋部的
Figure BDA0002702294190000141
Trimdeck屋顶轮廓的实施例。每个支脚314的凹度通常与梯形肋部的形状互补，使得支脚314位于每个肋部的顶部。
图24至图28详细示出了支脚314。如这些图中特别示出的，每个支脚314均包括接合到支脚板管部分344的通道部分342。具有黏合材料的泡沫318粘附到支脚板管部分344的下侧表面。支脚板344形成有与屋顶R中的肋部的轮廓匹配的凹度。
两个外部支撑部分322中的每个均包括细长的通道部分346和U形夹支架348。每个U形夹支架348均连接到通道部分346，并接收其中一个翼梁324的外端。支撑结构包括外部连接件350，每个外部连接件350将外部支撑部分322中的一个与支脚的外部子集314b中的一个支脚314相互连接。
在该示例中，每个外部连接件350包括一定长度的螺杆、一对螺母和一组垫圈。螺杆在外部支撑部分322的通道部分346和支脚314的通道部分342之间延伸。上垫圈352位于通道部分346的内部，中间垫圈354位于外部支撑部分322和支脚314之间，且下垫圈356位于通道部分342的内部。此外，由低摩擦材料形成的垫圈358位于中间垫圈354和支脚314之间。例如，垫圈358可以由聚四氟乙烯(PTFE)制成。垫圈358允许支脚314相对于外部支撑部分322的相对运动。特别地，每个外部接合件350和相应支脚314之间的连接允许外部接合件350和支脚314在大致平行于外部支撑部分322的平面中的相对运动。
在组件310中，支脚314中的每个均可相对于模块312旋转，以将下侧表面316与该支脚将要固定到的屋顶R的互补形状部分对准。此外，中心支腿336中的每个均可拆卸地连接到中心支撑部分320。类似地，外部连接件350中的每个均可拆卸地连接到相应的外部支撑部分322。
在该实施例中，在支脚的第一子集314a中的所有支脚314的长度之和约为组件310在平行于中心支撑部分320的方向上的长度的97.5％。在支脚的每个第二子集中的所有支脚的长度之和约为组件在平行于相应的外部支撑部分322的方向上的长度的54％。
在一个说明性且非限制性的示例中，组件310的长度(平行于中心支撑部分320)为6米；支脚的第一子集314a中的每个支脚的最长尺寸为450毫米，并且支脚的第二子集314b中的每个支脚的最长尺寸为250毫米。
支撑结构包括多个提升点，用于在组件安装期间连接到提升设备。在该特定实施例中，提升点为通孔360的形式，通孔360延伸穿过U形夹支架348和翼梁324。钩链362可以通过通孔360连接到组件310。从图29显而易见的是，提升点被定位成使得当组件310处于收起构造时，组件310的重心在提升点下方。
支撑结构被构造成使得当多组模块312处于展开构造并且组件310被固定到大体上平坦的结构时，组件310采用大体A形框架布置。在该特定实施例中，支撑结构从建筑物的外表面向外隔开模块310。中心支脚336和外部连接件350的高度以及每组模块310的长度使得A形框架布置的内角大约为10°。
图31和图32分别示出了根据第五实施例的太阳能光伏收集系统400。该示例的系统400包括五个图22至图30所示类型的太阳能光伏组件310。每个组件310都固定在建筑物的屋顶R上。系统400包括电气系统，该电气系统具有将组件310互连的电气导管402，以及将收集的电能分配到另一个电气系统(例如建筑物的电路、蓄电池和/或电网)的电气导管404。
在图31的示例中，组件310处于中心支撑部分320通常共线的布局中。另外，屋顶材料的肋部垂直于中心支撑部分320。因此，在该示例中，支脚314大致横向于中心支撑部分320延伸。
在图32的示例中，组件310处于中心支撑部分320大体平行但不共线的布局中。另外，屋顶材料的肋部平行于中心支撑部分320。在每个组件310中，支脚314可相对于模块312旋转，以使下侧表面与将在其上固定支脚的建筑物的外表面的互补形状部分对准。因此，在图32的示例中，支脚314从图23和图24所示的位置旋转，以便相对于中心支撑部分320在大致平行的方向上延伸。
图33至图36示出了在建筑物的外表面上安装太阳能光伏组件310的方法的阶段。在该示例中，太阳能光伏组件110与图22至图30的组件基本相似。但是，为清楚起见，在图33至图35中未示出组件310的某些组成部分。在该示例中，建筑物的外表面是屋顶R。组件310特别适合于安装在建筑物的屋顶R上。该方法在将组件310安装在屋顶R上特别有用。此外，组件310特别适合于安装在斜度小于45°，且优选小于25°的屋顶R上。
该方法包括以下步骤：
步骤1：使组件310处于收起状态，将组件310移至其预期的安装位置-如图33所示；
步骤2：将支脚的第一子集放置成与屋顶R接触；
步骤3：将支脚的第一子集固定到建筑物的外表面；
步骤4：将多组模块移动成展开构造-如图34所示；并且
步骤5：将支脚的第二子集或每个第二个子集固定到屋顶R-如图35所示。
在图33中，用虚线I表示在屋顶R上的预期安装位置。完成该方法后，组件310被固定在建筑物上，模块312组处于展开状态，如图36所示。
组件310的支撑结构包括提升点。该方法还可包括将提升设备170连接到提升点。在图33至图35中，提升设备170包括提升索套172、迹线(traces)174和横杆176。迹线174和横杆176相互连接，使得当迹线174连接到索套172并从索套上悬挂下来时形成三角形。提升设备还包括从横杆176悬挂的成组的带子178。带子178的下部自由端可连接到组件110上的提升点。在该实施例中，带子178为两组，每组带子178均可连接到与相应的一组模块112相关联的提升点。可以理解，提升索套172可以由起重机等提升。
步骤1涉及通过提升设备170和起重机将组件310从提升点悬挂在地面以及屋顶R上方。在从步骤1过渡到步骤2的过程中，起重设备170和组件310被起重机降低。可以相对于第一子集314a中的支脚314在屋顶R上的位置以及支脚314与屋顶R上的特征的旋转对准这两者来设置那些支脚314的特定位置。
如图33所示，当整个组件310从提升设备170悬挂下来时，组件310保持为收起构造。然而，当支脚314的第一子集固定到屋顶R的表面时，组件310的中心支撑部分至少部分地由屋顶R支撑。为此，将理解的是，在组装的某些实施例中，该方法的步骤2和步骤3可以基本同时发生。
在步骤3之后，提升设备370的进一步降低允许多组模块310在其各自的枢转轴线上枢转解除收起构造并朝向展开构造枢转。如图34所示，步骤4涉及相对于组件310的中心支撑部分降低提升点。将理解的是，该步骤至少在开始时可能需要手动干预以确保每组模块310沿所需方向枢转。
在组件310的安装期间，随着两组模块10移动成展开构造中，由屋顶R通过中心支撑部分320和支脚的第一子集314a支撑的组件310的重量比例发生变化。由提升设备170承载的组件10的重量比例也发生变化。
在图22至图30的实施例中，每个支脚314均具有黏合材料，该黏合材料将固定到屋顶R上。为了防止污染物(例如污垢、灰尘和油)在将组件10安装到屋顶R上之前接触黏合材料，可以在下侧表面316的整个黏合材料上设置防粘衬垫。在这种情况下，该方法包括在步骤3之前从黏合材料上移除防粘衬垫。还可能需要在固定支脚314之前准备好屋顶R，因此该方法还可包括清洁建筑物的安装位置外表面以去除污垢和/或其他污染材料。
在上述步骤5之后，可以将提升设备170从组件110上卸下并取走，如图36所示。
在建筑物表面上安装太阳能光伏组件10(如图1至图14所示)的方法包括以下步骤：
步骤1：将支脚14定位在建筑物表面上的预期安装位置；
步骤2：将支脚14固定在表面上；
步骤3：使组件10处于收起构造，将组件10移向支脚14；
步骤4：将支撑结构的中心梁37连接到支脚14a的第一子集；
步骤5：将多组模块12移动成展开构造；并且
步骤6：将支撑结构的外部梁22连接到支脚14b的第二子集。
该方法还可包括在将相应的支脚14固定到建筑物的表面上之前，准备建筑物的安装位置的表面，以使表面和每个支脚14之间的粘附力最大化。准备表面可包括：
–清洁表面以去除污垢和/或其他污染材料；
–研磨表面以引入表面瑕疵；和/或
–在表面上涂底漆。
在该方法的一种实施方式中，首先将可压缩泡沫18(在泡沫的两侧具有黏合剂)固定至建筑物的表面，然后将每个支脚14的下侧16固定到可压缩泡沫18上。可向泡沫18施加压力以增加泡沫18对表面的粘附性。
在该方法的一些替代实施方式中，在将支脚14固定到表面之前，将可压缩泡沫18固定到每个支脚14的下侧16。在这些替代实施方式中，步骤1和2同时进行。步骤2可以进一步包括对支脚施加压力以使表面与每个支脚14之间的粘附力最大化。
在处于收起构造的组件10具有连接到中心梁37的中心支腿36的上端的实施例中，上述步骤4可以进一步包括将中心支腿36的下端连接到支脚的第一子集14a中的支脚14。
在整个说明书和随附的权利要求书中，除非上下文另有要求，否则方法步骤并不暗示实现方法步骤的顺序或次序，除非上下文要求方法中的部分或全部的顺序或次序。
图37示出了用于运输太阳能光伏组件的运输组件，太阳能光伏组件例如图1所示的实施例的那些。图37的运输组件为具有甲板502的拖车500的形式。拖车500被构造成同时承载处于收起构造的二十个组件10。这些组件以两组且每组10个的形式沿纵向布置而被支撑在甲板502上。
拖车500具有甲板502上的一组约束件(未示出)和外围框架504。在一些替代实施例中，拖车可以包括中心内部框架，组件可安装在框架的相对的侧边上。组件以向内倾斜的位置被承载。
每个约束件均接收其中一个组件的中心支撑部分的一部分。因此，组件10被适当地保持在甲板上。外围框架504通过端部框架506在甲板502上方垂直地间隔开，并且遵循甲板502的外边缘。拖车500还具有可移除地连接到外围框架504的横梁(未示出)。横梁被构造成与组件10的支撑结构接合。外围框架504和横梁为装载到拖车500上的组件10提供侧向支撑。
图38至图42示出了根据本发明的第八实施例的太阳能光伏组件610。该实施例的组件610具有两个太阳能光伏模块612，以及用于将模块612安装在建筑物表面上的安装系统。
组件610的安装系统包括支脚614，每个支脚614均被构造成固定到建筑物的表面，例如屋顶的外表面。此外，一旦将支脚614固定到表面上，则每个支脚614就防止从该表面脱离。该实施例的组件610具有六个支脚614。两个中心支脚614a支撑两个模块612的相邻边缘。两对外部支脚614b支撑模块612的外边缘，从而支撑组件610的相对边缘。
该安装系统还包括连接件616。每个连接件616均将其中一个支脚614与模块612互连。每个模块612通过连接件616相对于支脚614固定。
在整个说明书和随附的权利要求中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”以及诸如“包含”和“含有”之类的变体将被理解为暗示包括所陈述的整数或步骤或整数组或步骤组，但不排除任何其他整数或步骤或整数组或步骤组。
本说明书中对任何先前的出版物(或从其衍生的信息)或任何已知事项的引用均不是、也不应该被视为对该先前的出版物(或从其衍生的信息)或在本说明书所涉及的从事领域中已知的事项构成了共同的一般知识的一部分的承认或认可或任何形式的建议。

Claims (24)

1.一种用于将服务组件安装到建筑物结构的系统，所述系统包括：
多个细长的支脚，所述细长的支脚中的每个支脚均构造成固定到建筑物结构的表面上，然后防止从所述表面上脱离；
至少一个细长的梁，所述梁连接或能够连接到所述服务组件，其中在已安装的系统中，所述梁定位成倾斜地延伸越过所述支脚；和
多个接合件，每个接合件将支脚中的一个相应支脚与梁相互连接，并将相应支脚和梁的相对位置固定。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述支脚和接合件构造成互相连接，使得每个接合件相对于相应支脚的位置在平行于相应支脚的细长方向的方向上是能够调节的。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，每个接合件均以允许相应支脚和所述梁的非正交定位的方式使相应支脚和所述梁互相连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述接合件构造成与所述梁互相连接，使得每个接合件相对于所述梁的位置在与所述梁的细长方向平行的方向上是能够调节的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，每个接合件均包括至少一个夹持部分，所述夹持部分能够释放地夹持在所述梁或相应支脚中的一个上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述梁或相应支脚包括梯形轮廓，并且所述接合件夹持在所述梯形轮廓上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，每个支脚均具有将固定到建筑物的表面上的黏合材料。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述支脚包括可压缩泡沫块，并且所述黏合材料设置在所述可压缩泡沫的下侧表面上。
9.一种太阳能光伏组件，包括：
一个或多个太阳能光伏模块；和
支撑结构，其上安装有模块，所述支撑结构包括多个支脚，每个支脚均构造成将固定到建筑物的外表面，然后防止从所述外表面脱离。
10.一种太阳能光伏组件，包括：
多个太阳能光伏模块，其布置成至少两组，每组具有一个或多个模块；和
支撑结构，在其上安装模块，所述支撑结构包括：
至少一个中心支撑部分，将多组光伏模块安装到支撑结构，以便能够在收起构造和展开构造之间相对于所述中心支撑部分移动，在所述收起构造中，多个组被定位成每组的至少一个边缘与另一组的外围边缘相邻设置，在所述展开构造中，所述光伏模块相对于彼此布置从而能够同时接收太阳能；和
多个支脚，每个支脚均构造成固定到建筑物的外表面，然后防止从所述外表面的脱离，提供所述支脚的第一子集以将所述中心支撑部分固定到建筑物的外表面，以及所述支脚的一个或多个第二子集，所述支脚的每个第二子集与所述第一子集间隔开并布置成将多组模块中的一个相应模块固定到建筑物。
11.根据权利要求10所述的太阳能光伏组件，其中，所述多个支脚是细长的，并且所述支撑结构还包括：
细长的中心梁，其连接或能够连接到所述中心支撑部分，其中在已安装的组件中，所述中心梁被定位成倾斜地延伸越过所述支脚的第一子集；
一个或多个外部细长梁，每个细长梁在与所述中心梁间隔开的位置处连接或可连接到成组模块中的一个，其中在已安装的组件中，每个外部梁均定位成倾斜地延伸越过所述支脚的第二子集的一个相应支脚；和
多个接合件，每个接合件将所述支脚中的一个相应支脚与所述梁中的一个相应梁相互连接，并将相应的支脚和梁的相对位置固定。
12.根据权利要求10或11所述的太阳能光伏组件，其中，所述中心支撑部分限定一个或多个枢转轴线，并且每组均被安装到所述中心支撑部分，从而当其在收缩构造和展开构造之间移动时绕着所述枢转轴线中的一个相应枢转轴线旋转。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的太阳能光伏组件，其中，所述中心支撑部分包括大体上细长的中心构件，所述中心构件布置在多组模块的内边缘之间。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的太阳能光伏组件，其中，每个支脚均包括可压缩泡沫块，并且黏合材料被布置在所述可压缩泡沫的下侧表面，由此在所述可压缩泡沫的下侧表面上的所述黏合材料将固定到建筑物的外表面。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的太阳能光伏组件，其中，所述支撑结构包括用于每组模块的外部支撑部分，其中：
每个外部支撑部分均与中心支撑部分间隔开，
支脚的第二子集中的每个支脚连接到外部支撑部分中的一个相应外部支撑部分。
16.根据权利要求10至15中的任一项所述的太阳能光伏组件，其中，所述支撑结构还包括翼梁，所述翼梁分别在内端处枢转地连接到所述中心支撑部分。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的太阳能光伏组件，其中，所述支撑结构构造成使得，当处于展开构造时，所述组件采用大体A形框架布置，所述支撑结构的内部倾斜角小于20°。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的太阳能光伏组件，其中，每个模块具有：
结构片状构件，并且模块的光伏电池被支撑在结构片构件上，和
安装框架，其围绕结构片构件的外围延伸，
其中，所述模块的安装框架连接到支撑结构。
19.根据权利要求10至18中任一项所述的太阳能光伏组件，其中，所述支撑结构包括多个中心支腿，并且每个中心支腿具有连接到所述中心支撑部分的上端和连接到支脚的第一子集中的其中一个支脚的下端。
20.一种太阳能光伏系统，包括：
多个根据权利要求10至19中的任一项所述的太阳能光伏组件，每个组件固定到建筑物的外表面；和
电气系统，其包括使组件相互连接的电气导管以及一个或多个将收集的电能分配到另一电气系统的电气导管。
21.一种在建筑物的表面上安装太阳能光伏系统的方法，所述方法包括提供至少一个根据权利要求10至20中任一项所述的太阳能光伏组件，并且对于每个组件：
将支脚定位在建筑物表面上的预期安装位置；
将所述支脚固定在表面上；
使组件处于收起状态，将组件移向所述支脚；
将所述支撑结构的中心梁连接到支脚的第一子集；
将多组模块移动成展开构造；和
将所述支撑结构的外部梁连接到支脚的第二子集，从而将组件固定在建筑物上，并且多组模块处于展开构造。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述支撑结构包括多个提升点，并且所述方法还包括将提升设备连接到所述提升点，并且将所述组件移向其预期安装位置的步骤包括将所述组件从提升点悬挂在地面上方。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中，将支脚的第一子集布置成与建筑物的外表面接触，以及将支脚的第一子集固定到建筑物的外表面的步骤基本上同时发生。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其中，将多组模块移动成展开构造的步骤包括相对于所述中心支撑部分降低所述提升点。
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