CN112502361B - 一种光伏一体发电模块及其制备方法和其构建的屋顶安装结构单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于屋顶的光伏一体发电模块，其依次包括：光伏组件(11)、保温层(12)、防火层(13)和衬底层(14)；保温层(12)、防火层(13)和衬底层(14)外围包裹有附框(15)；附框(15)和光伏组件(11)之间具有第一密封结构胶部件(17)和双面海绵胶部件(18)；附框(15)下端具有向下纵向伸出的第一卡扣(151)，以及横向伸出的第二卡扣(152)。本发明还公开了该模块构建的屋顶安装结构单元，其中相邻两块模块通过不同卡扣彼此凹凸扣接固定，且不同卡扣还构成的了用于导出雨水的导水槽。本发明的屋顶安装结构单元，使安装过程也模块化，解决建筑屋顶光伏系统二次安装的问题，也降低屋顶建材的采购及生产运输成本。

Description

一种光伏一体发电模块及其制备方法和其构建的屋顶安装结 构单元

技术领域

本发明属于光伏屋顶建材领域，具体涉及一种光伏一体发电模块及其制备方法和其构建的屋顶安装结构单元。

背景技术

随着光伏系统在建筑物的应用技术的提升，光伏建筑一体化是未来建筑的一种趋势。光伏建筑一体化又称为BIPV，即光伏组件本身就是建筑材料的与部分。光伏建筑一体化让建筑不仅是一个耗能单元，还是一个自己创造电能的绿色建筑。

目前光伏建筑一体化材料大都还只用用于墙面装置，幕墙等方面，能够直接用于屋顶并代替传统屋顶建材的的光伏材料还没有。

光伏发电系统最优发电效率是有一个最佳角度，而以往将建筑立面做成光伏建筑一体化，会大大降低光伏组件发电效率，造成浪费，屋顶一个绝佳的光伏组件安装位置能够保证相对更优的太阳照射角度，保证发电效率，不影响室内光线，建筑整体外观。

另外，传统建筑屋顶安装光伏系统主要是在已有屋顶上建设，且必须等屋顶施工完毕才能进行光伏组件的安装，增加了施工成本，且会因为二次施工损坏屋顶，降低屋顶的使用寿命。

发明专利CN 104120817 A申请公开日期2014年10月29日，专利名称：一种模块化太阳能光伏屋顶，该专利公开专利涉及一种模块化太阳能光伏屋顶。该模块包含井字形网格梁架、水泥浇筑的混凝土薄板、窗框、光伏组件。

该模块化太阳能光伏屋顶存在的问题是：1、其需要现场制作，水泥浇筑的混凝土薄板需要现场浇筑，制作及安装质量难以保证，制作安装过程复杂，对安装人员技术要求高；2、由于是采购原材料现场制作，原材料采购分散，采购成本高，原材料质量参差不齐。3、此种结构难以实现大面积安装，对于现代大型厂房的采光保暖防尘等要求难以达到。

发明专利号：CN 104022720 A申请公开日期：2014年9月3号。专利名称:光伏屋顶隐框安装结构。该专利公开了一种光伏屋顶隐框安装结构，要解决的技术问题是简化光伏屋顶的结构，本发明包括设置在屋顶的横梁，横梁之间设有纵梁，横梁与纵梁连结后构成具有网格状结构的龙骨，所述龙骨的网格上方分别设有将网格覆盖的光伏组件，所述光伏组件通过紧固件与横梁连接固定；所述紧固件由设置在光伏组件下方、与横梁位置相对应的C型铝合金条和通过自供螺栓将其紧固在横梁上的压块组成，所述C型铝合金条通过结构胶与光伏组件粘接，在相邻的两块光伏组件之间的缝隙内填充有耐候胶。

该光伏屋顶隐框安装结构存在的问题是：1、此结构下部支撑横梁与纵梁需要现场制作，制作误差大不易控制，难以达到此种安装精度要求。2、不具备保温功能，应用场景受限。3、只有一层防水，对于渗漏下来的的没有导流排出结构。

为了解决以上问题，提出本发明。

发明内容

本发明第一方面提供一种用于屋顶的光伏一体发电模块，其依次包括：光伏组件11、保温层12、防火层13和衬底层14；所述保温层12、防火层13和衬底层14外围包裹有附框15；

所述附框15和光伏组件11之间具有第一密封结构胶部件17和双面海绵胶部件18；

所述附框15下端具有向下纵向伸出的第一卡扣151，以及横向伸出的第二卡扣152；

所述附框15远离所述光伏组件11一端为下端。

优选地，光伏组件11和保温层12之间预留空腔，作为间隔层16。所述间隔层16具有空气流通散热的作用。

优选地，所述附框15为“日”字形框架，其具有外框架153和中间支撑横梁154；外框架153上具有通气孔155和穿线孔156。

所述通气孔155将光伏组件11工作过程中产生热量及空气中的潮湿气体排出至两块光伏一体发电模块的缝隙内也就是固定压块3的上方区域并通过预留口排出至室外，降低模块内部温度保持模块内部干燥。所述穿线孔156用于光伏组件11线缆从模块间隔层16内引出的作用。

优选地，光伏组件11选自太阳能发电板。

优选地，所述保温层12选自聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料等保温材料；所述防火层13选自玻璃纤维、铝箔等防火材料；所述衬底层14选自钢丝网、铁丝网、彩钢板、铝镁锰板等材料。

优选地，所述附框15选自铝型材、钢型材、塑铝型材等材料。

本发明第二方面提供本发明第一方面所述的光伏一体发电模块的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供附框15，将所述衬底层14张紧并固定在所述附框15底面；

(2)依次填充防火层13和保温层12，将防火层13和保温层12四周边与所述附框15接触处通过打胶密封固定；

(3)提供光伏组件11，现通过双面海绵胶部件18将光伏组件11与附框15结合，再利用第一密封结构胶部件17将两者密封固定。

步骤(3)中，光伏组件11和保温层12之间预留空腔，作为间隔层16。

步骤(3)中模块上层光伏组件11用与双面海绵胶部件18固定在铝合金附框上，然后在周边打结构密封胶。

本发明工厂预制生产光伏发电模块，将保温防火材料、支撑结构、光伏组件等集成在一起，实现保温、防火、防水发电等功能。铝合金附框15由挤压铝合金型材裁切组装而成，分为外边框153和中间支撑横梁154(加固梁)，铝合金附框15边框开通气孔155和光伏组件穿线孔156。铝合金附框15内铺设防火层13、保温层12，下层衬底层14用于支撑防火保温层，防火保温层与光伏组件11间有间隔层16用于实现空气流通，降低组件温度，提高组件发电效率。

本发明第三方面提供一种屋顶安装结构单元，其包括：相邻的所述光伏一体发电模块A和光伏一体发电模块B，以及两者之间的导水槽板2和固定压块3；

所述导水槽板2上具有向上凸起的第三卡扣21、第四卡扣22、第五卡扣23和第六卡扣24；

所述固定压块3上具有向下凸起的第七卡扣31、第八卡扣32、第九卡扣33和第十卡扣34；

其中所述光伏一体发电模块A上的第一卡扣151与所述导水槽板2上的第三卡扣21/第六卡扣24匹配固定；所述光伏一体发电模块B上的第一卡扣151与所述导水槽板2上的第六卡扣24/第三卡扣21匹配固定；

所述光伏一体发电模块A上的第二卡扣152与所述固定压块3上的第七卡扣31/第十卡扣34匹配固定；所述光伏一体发电模块B上的第二卡扣152与所述固定压块3上的第十卡扣34/第七卡扣31匹配固定；

所述导水槽板2上的第四卡扣22与所述固定压块3上的第八卡扣32/第九卡扣33匹配固定；所述导水槽板2上的第五卡扣23与所述固定压块3上的第九卡扣33/第八卡扣32匹配固定；

所述第一卡扣151和所述第二卡扣152之间朝向所述导水槽板2一侧具有密封胶条6；

所述所述第二卡扣152和第四卡扣22/第五卡扣23之间为第一导水槽7；所述第四卡扣22和所述第五卡扣23之间为第二导水槽8。

其中，各卡扣之间是可拆卸，可紧固的。

优选地，所述光伏一体发电模块A上端和所述光伏一体发电模块B上端通过填充物4和第二密封结构胶部件5密封固定；所述填充物4包括聚乙烯泡沫棒。

所述光伏一体发电模块用于屋顶光伏发电系统中，可以单独作为建筑材料使用，也可以与其他屋顶及墙面建材配合使用，比如透光瓦、彩钢瓦、铝塑板陶土瓦片等。

所述屋顶安装结构单元的安装过程：

(1)在屋顶梁架横向檩条安装导水槽板2；

(2)将光伏一体模块A、光伏一体模块B吊运并定位在导水槽板2上方，用固定压块3通过螺丝固定在横向檩条上；

(3)光伏一体模块安装后再两块模块上方结合处安置填充物4，并在填充物4上段打第二密封结构胶部件5，用于固定并起到防水防渗作用；

(4)导水槽板2上的导水槽具备二次防水作用，可以将模块结合处渗漏的水导出，避免水分渗漏进房内部，造成损失；

(5)光伏一体模块1上的通气孔155将光伏组件11工作过程中产生热量及空气中的潮湿气体排出至两块模块的缝隙内并通过预留口排出至室外。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明光伏一体发电模块用于屋顶光伏发电系统中，可以代替屋面材料，具备防嗮，隔温，防水，发电的功能，解决现有技术中光伏建材在屋顶安装时不具备保温、防火、防水的问题。可以适配各种中建筑，比如大型厂房，家庭别墅，应用场景广泛。

2、本发明光伏一体发电模块可以用不同类型、不同尺寸的光伏组件，该模块可以根据房屋建筑要求做成不同尺寸不同形式的模块，可以进行工厂标准化生产，也实现光伏建筑一体化大面积安装，广泛应用于大型建筑屋顶，比如运动场馆，大型厂房等。另外本发明光伏一体发电模块构建的屋顶安装结构单元，使安装过程也模块化，直接选用吊运安装，节省安装时间提高安装精度，在现场安装时，直接在两块光伏一体发电模块上端加上填充物4和第二密封结构胶部件5即可，解决建筑屋顶光伏系统二次安装的问题。

3、本发明光伏一体发电模块可以实现建筑屋顶光伏一体化，即光伏一体发电模块就是建筑屋顶的一种材料，解决传统屋顶需要采购多重建材的问题，可以实现工厂标准组装生产，降低屋顶建材的采购及生产运输成本，减少污染和浪费。另外由于光伏一体发电模块与建筑一体建设，所以节省建设时间，模块由工厂标准化生产，节约生产材料，大大减少因现场安装产生的建筑垃圾，故而减少建筑垃圾清运费用。

4、本发明屋顶安装结构单元的相邻两块所述光伏一体发电模块上端通过填充物4和第二密封结构胶部件5密封固定，实现初步的密封固定，防止雨水进入屋顶安装结构单元。进一步的，即便雨水通过填充物4和第二密封结构胶部件5连接处进入到屋顶安装结构单元，雨水也是置于两块光伏一体发电模块之间的缝隙内(也就是固定压块3)的上方区域)并通过第一导水槽7和第二导水槽8排出至室外，实现二次防水。

5、本发明屋顶安装结构单元的所述光伏一体发电模块之间的各卡扣不仅彼此凹凸扣接，以将相邻两块所述光伏一体发电模块彼此固定，防止两者左右相对移动。另外屋顶安装结构单元的所述第二卡扣152和第四卡扣22/第五卡扣23之间为第一导水槽7；所述第四卡扣22和所述第五卡扣23之间为第二导水槽8，还可以进一步实现二次防水的功能。

6、本发明光伏一体发电模块的光伏组件11原材料来源广泛，光伏组件11不限于晶硅和薄膜等。

7、光伏发电所发电能，自发自用或售卖上网实现收益。

附图说明

图1本发明光伏一体发电模块效果图

图2本发明光伏一体发电模块结构爆炸图

图3本发明光伏一体发电模块结构示意图

图4本发明光伏一体发电模块中附框15结构示意图

图5本发明屋顶梁架架设结构示意图

图6本发明屋顶安装结构单元结构示意图

附图标记在附图说明中的名称为：1-光伏一体发电模块、2-导水槽板、3-固定压块、4-填充物、5-第二密封结构胶部件、6-密封胶条、11-光伏组件、12-保温层、13-防火层、14-衬底层、15-附框、16-间隔层、17-密封结构胶部件、18-双面海绵胶部件、21-第三卡扣、22-第四卡扣、23-第五卡扣、24-第六卡扣、31-第七卡扣、32-第八卡扣、33-第九卡扣、34-第十卡扣、151-第一卡扣、152-第二卡扣、153-外框架、154-中间支撑横梁、155-通气孔、156-穿线孔。

具体实施方式

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例

如图6，本实施例提供一种屋顶安装结构单元，其包括：相邻的所述光伏一体发电模块A和光伏一体发电模块B，以及两者之间的导水槽板2和固定压块3；

所述导水槽板2上具有向上凸起的第三卡扣21、第四卡扣22、第五卡扣23和第六卡扣24；

所述固定压块3上具有向下凸起的第七卡扣31、第八卡扣32、第九卡扣33和第十卡扣34；

其中所述光伏一体发电模块A上的第一卡扣151与所述导水槽板2上的第三卡扣21/第六卡扣24匹配固定；所述光伏一体发电模块B上的第一卡扣151与所述导水槽板2上的第六卡扣24/第三卡扣21匹配固定；

所述光伏一体发电模块A上的第二卡扣152与所述固定压块3上的第七卡扣31/第十卡扣34匹配固定；所述光伏一体发电模块B上的第二卡扣152与所述固定压块3上的第十卡扣34/第七卡扣31匹配固定；

所述导水槽板2上的第四卡扣22与所述固定压块3上的第八卡扣32/第九卡扣33匹配固定；所述导水槽板2上的第五卡扣23与所述固定压块3上的第九卡扣33/第八卡扣32匹配固定；

所述第一卡扣151和所述第二卡扣152之间朝向所述导水槽板2一侧具有密封胶条6；

所述所述第二卡扣152和第四卡扣22/第五卡扣23之间为第一导水槽7；所述第四卡扣22和所述第五卡扣23之间为第二导水槽8。

其中，各卡扣之间是可拆卸，可紧固的。

所述光伏一体发电模块A上端和所述光伏一体发电模块B上端通过填充物4和第二密封结构胶部件5密封固定；所述填充物4包括聚乙烯泡沫棒。

所述光伏一体发电模块用于屋顶光伏发电系统中，单独作为建筑材料使用。

所述屋顶安装结构单元的安装过程：

(1)在屋顶梁架横向檩条安装导水槽板2；

(2)将光伏一体模块A、光伏一体模块B吊运并定位在导水槽板2上方，用固定压块3通过螺丝固定在横向檩条上；

(3)光伏一体模块安装后再两块模块上方结合处安置填充物4，并在填充物4上段打第二密封结构胶部件5，用于固定并起到防水防渗作用；

(4)导水槽板2上的导水槽具备二次防水作用，可以将模块结合处渗漏的水导出，避免水分渗漏进房内部，造成损失；

(5)光伏一体模块1上的通气孔155将光伏组件11工作过程中产生热量及空气中的潮湿气体排出至两块模块的缝隙内并通过预留口排出至室外。

所述光伏一体发电模块，其依次包括：光伏组件11、保温层12、防火层13和衬底层14；所述保温层12、防火层13和衬底层14外围包裹有附框15；

所述附框15和光伏组件11之间具有第一密封结构胶部件17和双面海绵胶部件18；

所述附框15下端具有向下纵向伸出的第一卡扣151，以及横向伸出的第二卡扣152；

所述附框15远离所述光伏组件11一端为下端。

光伏组件11和保温层12之间预留空腔，作为间隔层16。

所述附框15为“日”字形框架，其具有外框架153和中间支撑横梁154；外框架153上具有通气孔155和穿线孔156。

所述通气孔155将光伏组件11工作过程中产生热量及空气中的潮湿气体排出至两块光伏一体发电模块的缝隙内(也就是固定压块3)的上方区域并通过预留口排出至室外。

光伏组件11选自太阳能发电板。

所述保温层12选自聚苯乙烯泡沫塑料保温材料；所述防火层13选自玻璃纤维防火材料；所述衬底层14选自铁丝网材料。

所述附框15选自铝型材材料。

Claims (7)

1.一种用于屋顶的光伏一体发电模块的制备方法，其特征在于，所述光伏一体发电模块依次包括：光伏组件(11)、保温层(12)、防火层(13)和衬底层(14)；所述保温层(12)、防火层(13)和衬底层(14)外围包裹有附框(15)；

所述附框(15)和光伏组件(11)之间具有第一密封结构胶部件(17)和双面海绵胶部件(18)；

所述附框(15)下端具有向下纵向伸出的第一卡扣(151)，以及横向伸出的第二卡扣(152)；

所述附框(15)远离所述光伏组件(11)一端为下端；

制备方法包括以下步骤：(1)提供附框(15)，将所述衬底层(14)张紧并固定在所述附框(15)底面；

(2)依次填充防火层(13)和保温层(12)，将防火层(13)和保温层(12)四周边与所述附框(15)接触处通过打胶密封固定；

(3)提供光伏组件(11)，现通过双面海绵胶部件(18)将光伏组件(11)与附框(15)结合，再利用第一密封结构胶部件(17)将两者密封固定。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，光伏组件(11)和保温层(12)之间预留空腔，作为间隔层(16)。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述附框(15)为“日”字形框架，其具有外框架(153)和中间支撑横梁(154)；外框架(153)上具有通气孔(155)和穿线孔(156)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，光伏组件(11)选自太阳能发电板。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保温层(12)选自聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料保温材料；所述防火层(13)选自玻璃纤维、铝箔防火材料；所述衬底层(14)选自钢丝网、铁丝网、彩钢板、铝镁锰板材料。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述附框(15)选自铝型材、钢型材、塑铝型材材料。

7.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，光伏组件(11)和保温层(12)之间预留空腔，作为间隔层(16)。

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