CN115897849B - 一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统及其施工方法，涉及建筑工程技术领域，采用的方案是：包括内层保温结构以及外层光伏组件，内层保温结构与外层光伏组件之间具有通风间隙，通风间隙中设置有导流构件，外层光伏组件上设置有通风口，通风口与通风间隙相连通。达到的效果为：保温隔热性优良、通风散热效果好、安装拆卸简单、经济适用。

Description

一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统及其施工方法。

背景技术

太阳能作为一种清洁可再生能源有着广阔的应用前景，随着太阳能光伏技术的快速发展，光伏与建筑一体化正成为建筑行业节能减碳的重要方向。目前，应用于工程实践中的光伏外墙形式主要为光伏幕墙，多用于商业等大型公共建筑，但现有技术存在以下问题：

1、对于普通住宅和办公建筑来说，光伏幕墙保温隔热性差，无法满足严寒及寒冷地区对墙体热工设计要求，且夏季光伏板产生的余热对室内热环境影响较大。

2、光伏双层玻璃幕墙利用其通风夹层可带走光伏板产生的余热，但其通风夹层内未考虑导流措施，内部气流流动组织性差，通风换热效率低，通风夹层内的热流不能及时排出。

3、光伏幕墙使用中需定期清理维护，破损部位需及时更换，但其构造形式复杂，安装拆卸困难，不便于光伏板的后期维护检修。

4、外层光伏组件产品尺寸规格固定，与建筑模数不适配，在应用中需对外层光伏组件产品的规格进行定制生产，造价高昂，难以实现大面积推广。

鉴于此，亟待提出一种保温隔热性优良、通风散热效果好、安装拆卸简单、经济适用的新型光伏外墙系统，以解决现有技术中存在的诸多技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，主要针对现有技术中光伏幕墙保温隔热性差、通风散热效果差的问题，提出并设计一种保温隔热性优良、通风散热效果好的通风型太阳能光伏自保温外墙系统及其施工方法。

一方面，本发明为解决上述技术问题所采用的方案是：一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统，包括内层保温结构以及外层光伏组件，内层保温结构与外层光伏组件之间具有通风间隙，通风间隙中设置有导流构件，外层光伏组件上设置有通风口，通风口与通风间隙相连通。通过内侧设置内层保温结构，满足外墙的受力和热工设计要求；外侧采用外层光伏组件用于太阳能的光电转换；外层光伏组件与内层保温结构之间预留有通风间隙，并布置导流构件，用于调节气流组织，加强外层光伏组件通风换热，解决外层光伏组件工作状态时的散热问题，提高光电转换效率；外层光伏组件上设置与通风间隙连通的通风口，用于控制内外气流交换，调节通风间隙内部流场温度。

进一步的，内层保温结构包括结构梁和保温与结构一体化墙板，保温与结构一体化墙板安装于上、下两层的结构梁之间，导流构件位于保温与结构一体化墙板的外侧。进一步的，保温与结构一体化墙板通过墙板连接件与上、下两层的结构梁连接，进行固定，将保温与结构一体化墙板固定到相邻两层结构梁之间。

进一步的，保温与结构一体化墙板向外突出于结构梁，结构梁上连接有保温板，保温板位于结构梁的外侧，且保温板的外侧面和保温与结构一体化墙板的外侧面基本平齐，因保温板相对于墙板较薄，安装于结构梁上对结构梁处进行保温，也能恰好填充保温与结构一体化墙板向外突出部分与结构梁之间的槽隙，保温与结构一体化墙板填充上下两层结构梁处的空隙，更全方位的实现保温层的铺设，实现更好的保温效果。

进一步的，保温与结构一体化墙板以及保温板的外侧设置有墙面找平与饰面结构，优选的，墙面找平与饰面结构可分为保温浆料找平层、抹面层，抹面层压入玻纤网并做饰面层。进行找平、抹面及饰面处理，起到找平、抗裂、饰面作用，实现内层保温结构的平整、美观。

由于光伏幕墙使用中需定期清理维护，破损部位需及时更换，但其构造形式复杂，安装拆卸困难，不便于光伏板的后期维护检修，为了解决该问题，进一步的改进方案还有，保温与结构一体化墙板的外侧设置有承托骨架，外层光伏组件可拆卸安装于承托骨架上。

进一步的，承托骨架通过T型连接组件连接于结构梁上，T型连接组件上设置有调节件，调节件能够调节承托骨架的位置。对承托骨架位置进行微调，进而调节外层光伏组件的位置，实现便于拆装、调节的目的。

进一步的，承托骨架包括两根竖挺，两根竖挺之间固定连接有横档，形成结构强度可靠的框架，横档和竖挺上设置有卡件，本方案中优选为卡件，外层光伏组件连接到卡件上。通过卡件形成卡接式连接，以便于外层光伏组件的拆装并协调外层光伏组件的规格。

进一步的，T型连接组件包括T型钢板和金属锚栓，T型钢板通过金属锚栓连接到结构梁上，一些方案中，T型钢板与结构梁之间设置聚氨酯垫。T型钢板上设置有长圆孔，调节件安装于长圆孔中，调节件优选为螺栓，调节件将T型钢板和承托骨架的竖挺连接，采用T型钢板，其底板能够大面积接触结构梁并通过金属锚栓拧紧到结构梁中，保证固定的牢靠强度，其突出的板能够向外侧伸出一段距离有利于连接承托骨架，调节件和长圆孔的设置能够实现承托骨架的位置微调。

进一步的，导流构件包括多个间隔布置的导流板，多个导流板之间通过连接杆连接，连接杆的两端连接到承托骨架的竖挺上，导流板位于两根竖挺之间。导流板竖向安装，且平行布置，实现导流目的，承托骨架为导流板以及外层光伏组件提供了安装位置，带来拆装方便的效果，并预留出通风间隙。

进一步的，外层光伏组件包括边框和光伏板，光伏板安装于边框上，边框通过卡件连接于承托骨架。光伏板为单晶硅、多晶硅或化合物类光伏材料。

进一步的，承托骨架上设置有通风百叶，通风百叶与承托骨架通过卡件连接且位于通风间隙的外侧，光伏板的上方和下方均布置通风百叶，通风口位于通风百叶处。通风百叶可采用不锈钢通风百叶、铝合金通风百叶等。

进一步的，保温与结构一体化墙板可选用轻质混凝土自保温墙板、轻质混凝土复合保温墙板或轻质混凝土夹芯保温墙板。

进一步的，保温板可采用岩棉板、聚氨酯板、聚苯板、酚醛板或预制复合保温板。

进一步的，保温浆料找平层采用胶粉聚苯颗粒保温浆料或玻化微珠保温浆料，浆料的燃烧性能不低于A2级，厚度为7~25mm，起到对墙面找平及防火保护作用。

进一步的，抹面层采用聚合物水泥砂浆，抹面层中压入玻纤网，以增强抹面层的抗裂能力。

进一步的，饰面层可采用柔性耐水腻子及弹性涂料，起到美观装饰作用。

上述方案中，内侧采用保温与结构一体化墙板满足外墙的受力和热工设计要求；外侧采用外层光伏组件用于太阳能的光电转换；外层光伏组件与内侧的保温与结构一体化墙板之间预留有通风间隙，沿宽度方向布置导流板，用于调节气流组织，加强外层光伏组件通风换热，解决外层光伏组件工作状态时的散热问题，提高光电转换效率；通风间隙沿高度方向每间隔一定距离预留通风口并设置通风百叶，用于控制内外气流交换，调节通风间隙内部流场温度；外层光伏组件的承托骨架通过T型连接组件与结构梁连接，T型连接组件上设置长圆孔，以满足承托骨架与主体结构的安装可调节性；外层光伏组件通过卡件固定在承托骨架上，外层光伏组件在安装过程中实现模数可调，且安装拆卸简单，后期维护方便。

另一方面，本发明还提供了一种上述通风型太阳能光伏自保温外墙系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤S1，绘制保温与结构一体化墙板排板图

根据墙板规格、缝隙宽度以及外墙门窗洞口信息绘制保温与结构一体化墙板排板图，确定保温与结构一体化墙板及其墙板连接件的数量和位置。

步骤S2，安装保温与结构一体化墙板

依据保温与结构一体化墙板排板图，在主体结构上弹出安装控制线，将保温与结构一体化墙板放置就位后，与结构梁通过墙板连接件进行连接固定。

步骤S3，固定T型连接组件

根据T型连接组件的安装位置，在结构梁上弹出安装控制线，依据安装控制线用钻孔机器在结构梁上进行钻孔并清洁表面，在T型底座背面压一层聚氨酯垫，金属锚栓穿过T型底座的长圆孔打入结构梁的孔洞中，通过金属锚栓、垫片、螺母将T型底座与结构梁进行连接。

步骤S4，局部热桥处理

根据外侧结构梁、柱等热桥部位的尺寸，将加工得到的保温板连接到热桥部位上且位于热桥部位外侧。

步骤S5，墙面找平及饰面结构施工

在保温与结构一体化墙板及保温板的表面刮抹一层保温浆料作为外墙面的保温浆料找平层，保温浆料的厚度为7~25mm。

待外墙面的保温浆料找平层干燥后，刮抹一层聚合物水泥砂浆并压入玻纤网形成抹面层，聚合物水泥砂浆的厚度为3~5mm。

待聚合物水泥砂浆抹面层干燥后，在其外侧涂装饰面层。

步骤S6，安装竖挺

将承托骨架的竖挺固定在已安装就位的T型连接组件上，通过T型连接组件上的长圆孔对竖挺进行微调，并通过预设的螺栓和螺母对竖挺进行连接。

步骤S7，固定导流板

根据通风间隙内的通风设计，将给定规格及数量的导流板固定在连接杆上作为导流构件，并通过连接杆将导流板固定在竖挺上。

步骤S8，固定横档

在竖挺指定位置固定横档，横档与竖挺之间通过专用连接组件进行连接。

步骤S9，安装外层光伏组件及通风百叶

根据外层光伏组件和通风百叶的安装位置，通过预设的卡件将外层光伏组件及通风百叶固定在承托骨架上。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

1、该外墙系统保温隔热性能优良。保温与结构一体化墙板满足外墙的热工设计要求，并对局部结构性热桥部位进行保温处理，满足了严寒和寒冷地区对墙体的热工性能要求。

2、通风散热效果显著。外层光伏组件与内侧的结构保温一体化墙板之间预留的通风间隙内部设置导流板，可调节气流组织，加强了外层光伏组件的通风散热效率，通风间隙沿高度方向设置的通风百叶，可根据室外气候环境变化控制内外气流交换，调节通风间隙内部流场温度，提高外层光伏组件的光电转换效率。

3、外层光伏组件安装拆卸简单，后期维护方便。外层光伏组件通过卡件固定在承托骨架上，承托骨架通过T型连接组件固定在结构梁上，安装拆卸过程简单，满足外层光伏组件外挂连接要求，且便于后期维护。

4、构造合理，经济适用。该光伏外墙系统的做法，利用承托骨架来协调外层光伏组件的规格，解决了建筑模数与外层光伏组件模数不协调的问题，方便不同规格尺寸外层光伏组件在建筑外墙上安装，避免了外层光伏组件定制生产带来的额外费用，便于大面积推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为通风型太阳能光伏自保温外墙系统结构示意图。

图2为T型连接组件结构示意图。

图3为承托骨架结构示意图。

图4为导流构件结构示意图。

图5为通风型太阳能光伏自保温外墙系统的施工示意图。

图中：1-保温与结构一体化墙板；2-墙板连接件；3-T型连接组件；31-T型钢板；32-金属锚栓；33-螺栓；34-螺母；35-垫片；36-聚氨酯垫；4-保温板；5-墙面找平与饰面结构；51-保温浆料找平层；52-抹面层；53-饰面层；6-承托骨架；61-竖挺；62-横档；63-卡件；7-导流构件；71-导流板；72-连接杆；8-外层光伏组件；81-光伏板；82-边框；9-通风百叶；100-结构梁。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

具体实施方式1

如图1所示，本具体实施方式提供了一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统，包括：保温与结构一体化墙板1、墙板连接件2、T型连接组件3、保温板4、墙面找平与饰面结构5、承托骨架6、导流构件7、外层光伏组件8和通风百叶9。其中，保温与结构一体化外墙板1通过墙板连接件2与上下两层的结构梁100连接；T型连接组件3通过金属锚栓32固定在结构梁100上；保温板4连接在结构梁100上并位于结构梁100外侧；承托骨架6与T型连接组件3通过预设的螺栓33、螺母34进行连接；导流构件7通过连接杆72固定在承托骨架6的竖挺61上；外层光伏组件8及通风百叶9通过预设的卡件63固定在承托骨架6上。

保温与结构一体化墙板1可选用轻质混凝土自保温墙板、轻质混凝土复合保温墙板或轻质混凝土夹芯保温墙板。

如图2所示，T型连接组件3主要由T型钢板31、金属锚栓32、螺栓33、螺母34、垫片35和聚氨酯垫36连接形成，T型钢板31上开设有长圆孔，金属锚栓32用于T型连接组件3与结构梁100连接，螺栓33用于T型连接组件3与承托骨架6的竖挺61连接。

保温板4可采用岩棉板、聚氨酯板、聚苯板、酚醛板或预制复合保温板。

墙面找平与饰面结构5包括：保温浆料找平层51、抹面层52和饰面层53，由内而外依此布置。

保温浆料找平层51采用胶粉聚苯颗粒保温浆料或玻化微珠保温浆料，浆料的燃烧性能不低于A2级，厚度为7~25mm，起到对墙面找平及防火保护作用。

抹面层52采用聚合物水泥砂浆，抹面层52中压入玻纤网，以增强抹面层的抗裂能力。

饰面层53可采用柔性耐水腻子及弹性涂料，起到美观装饰作用。

如图3所示，承托骨架6主要由竖挺61、横档62、卡件63连接形成，竖挺61与横档62通过专用连接组件进行连接。

如图4所示，导流构件7由导流板71和连接杆72组成，连接杆72将若干导流板71固定在一起。

外层光伏组件8主要由光伏板81、边框82组成，光伏板81为单晶硅、多晶硅或化合物类光伏材料，边框82通过卡件63固定在承托骨架6上。

通风百叶9可采用不锈钢通风百叶、铝合金通风百叶等。

具体实施方式2

如图5所示，本具体实施方式提供了一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤S1，绘制保温与结构一体化墙板1排板图

根据墙板规格、缝隙宽度以及外墙门窗洞口信息绘制保温与结构一体化墙板1排板图，确定保温与结构一体化墙板1及其墙板连接件2的数量和位置。

步骤S2，安装保温与结构一体化墙板1

依据保温与结构一体化墙板1排板图，在结构梁100上弹出安装控制线，将保温与结构一体化墙板1放置就位后，与结构梁100通过墙板连接件2进行连接固定。

步骤S3，固定T型连接组件3

根据T型连接组件3的安装位置，在结构梁100上弹出安装控制线，依据安装控制线用钻孔机器在结构梁100上进行钻孔并清洁表面，在T型底座31背面压一层聚氨酯垫36，金属锚栓32穿过T型底座31的长圆孔打入结构梁100的孔洞中，通过金属锚栓32、垫片35、螺母34将T型底座31与结构梁100进行连接。

步骤S4，局部热桥处理

根据外侧结构梁100的尺寸，将加工得到的保温板4连接到结构梁100上且位于结构梁100外侧。

步骤S5，墙面找平及饰面结构5施工

在保温与结构一体化外墙板1及保温板4的表面刮抹一层保温浆料作为外墙面的保温浆料找平层51，保温浆料的厚度为7~25mm。

待外墙面的保温浆料找平层51干燥后，刮抹一层聚合物水泥砂浆并压入玻纤网形成抹面层52，聚合物水泥砂浆的厚度为3~5mm。

待聚合物水泥砂浆抹面层52干燥后，在其外侧涂装饰面层53。

步骤S6，安装竖挺61

将承托骨架6的竖挺61固定在已安装就位的T型连接组件3上，通过T型连接组件3上的长圆孔对竖挺61进行微调，并通过预设的螺栓33和螺母34对竖挺61进行栓接固定。

步骤S7，固定导流板71

根据通风间隙内的通风设计，将给定规格及数量的导流板71固定在连接杆72上作为导流构件，并通过连接杆72将导流板71固定在竖挺61上。

步骤S8，固定横档62

根据，在竖挺61指定位置固定横档62，横档62与竖挺61之间通过专用组件进行连接。

步骤S9，安装外层光伏组件8及通风百叶9

根据外层光伏组件8和通风百叶9的安装位置，通过预设的卡件63将外层光伏组件8及通风百叶9固定在承托骨架6上。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等（如果存在）是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，包括内层保温结构以及外层光伏组件，内层保温结构与外层光伏组件之间具有通风间隙，通风间隙中设置有导流构件，内层保温结构包括结构梁和保温与结构一体化墙板，保温与结构一体化墙板安装于上、下两层的结构梁之间，导流构件位于保温与结构一体化墙板的外侧；导流构件包括多个间隔布置的导流板，导流板竖向安装，外层光伏组件上设置有通风口，通风口与通风间隙相连通，外层光伏组件的上方和下方均布置通风百叶，通风口位于通风百叶处。

2.如权利要求1所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，保温与结构一体化墙板向外突出于结构梁，结构梁上连接有保温板，保温板位于结构梁的外侧。

3.如权利要求2所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，保温与结构一体化墙板以及保温板的外侧设置有墙面找平与饰面结构。

4.如权利要求2或3所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，保温与结构一体化墙板的外侧设置有承托骨架，外层光伏组件可拆卸安装于承托骨架上。

5.如权利要求4所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，承托骨架通过T型连接组件连接于结构梁上，T型连接组件上设置有调节件，调节件能够调节承托骨架的位置。

6.如权利要求5所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，承托骨架包括两根竖挺，两根竖挺之间固定连接有横档，横档和竖挺上设置有卡件，外层光伏组件连接到卡件上。

7.如权利要求6所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，T型连接组件包括T型钢板和金属锚栓，T型钢板通过金属锚栓连接到结构梁上，T型钢板上设置有长圆孔，调节件安装于长圆孔中，调节件将T型钢板和承托骨架的竖挺连接。

8.如权利要求6所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，导流构件包括多个间隔布置的导流板，多个导流板之间通过连接杆连接，连接杆的两端连接到承托骨架的竖挺上，导流板位于两根竖挺之间。

9.如权利要求6所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统，其特征在于，承托骨架上设置有通风百叶，通风百叶与承托骨架通过卡件连接且位于通风间隙的外侧，外层光伏组件的上方和下方均布置通风百叶，通风口位于通风百叶处。

10.一种通风型太阳能光伏自保温外墙系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：安装保温与结构一体化墙板；固定T型连接组件；在保温与结构一体化墙板外侧进行墙面找平及饰面结构施工；安装承托骨架，承托骨架与T型连接组件连接；将导流板安装于承托骨架；在承托骨架上安装外层光伏组件及通风百叶，并使导流板位于保温与结构一体化墙板和外层光伏组件之间。

11.如权利要求10所述的通风型太阳能光伏自保温外墙系统的施工方法，其特征在于，具体包括：

步骤S1，绘制保温与结构一体化墙板排板图：根据墙板规格、缝隙宽度以及外墙门窗洞口信息绘制保温与结构一体化墙板排板图，确定保温与结构一体化墙板及其墙板连接件的数量和位置；

步骤S2，安装保温与结构一体化墙板：依据保温与结构一体化墙板排板图，在主体结构上弹出安装控制线，将保温与结构一体化墙板放置就位后，与结构梁通过墙板连接件进行连接固定；

步骤S3，固定T型连接组件：根据T型连接组件的安装位置，在结构梁上弹出安装控制线，依据安装控制线用钻孔机器在结构梁上进行钻孔并清洁表面，在T型底座背面压一层聚氨酯垫，金属锚栓穿过T型底座的长圆孔打入结构梁的孔洞中，通过金属锚栓、垫片、螺母将T型底座与结构梁进行连接；

步骤S4，局部热桥处理：根据外侧结构梁、柱的热桥部位的尺寸，将加工得到的保温板连接到热桥部位上且位于热桥部位外侧；

步骤S5，墙面找平及饰面结构施工：在保温与结构一体化墙板及保温板的表面刮抹一层保温浆料作为外墙面的保温浆料找平层，保温浆料的厚度为7~25mm；待外墙面的保温浆料找平层干燥后，刮抹一层抹面层，厚度为3~5mm；待聚合物水泥砂浆抹面层干燥后，在其外侧涂装饰面层；

步骤S6，安装竖挺：将承托骨架的竖挺固定在已安装就位的T型连接组件上，通过T型连接组件上的长圆孔对竖挺进行微调，并通过预设的螺栓和螺母对竖挺进行连接；

步骤S7，固定导流板：根据通风间隙内的通风设计，将给定规格及数量的导流板固定在连接杆上作为导流构件，并通过连接杆将导流板固定在竖挺上；

步骤S8，固定横档：在竖挺指定位置固定横档，横档与竖挺之间通过专用连接组件进行连接；

步骤S9，安装外层光伏组件及通风百叶：根据外层光伏组件和通风百叶的安装位置，通过预设的卡件将外层光伏组件及通风百叶固定在承托骨架上。