CN116667752A - 一种可代替屋顶的光伏发电瓦榫卯结构 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的一种可代替屋顶的光伏发电瓦榫卯结构，包括光伏发电瓦底板、位于光伏发电瓦底板下面的太阳能电池、脊瓦、筒瓦。光伏发电瓦底板结构特征是中间镂空，以用来安装太阳能电池并保证被阳光照射到。从镂空部分向四周延伸，并在底板边缘部分加工成型为凹槽，凹槽内部有能作为互锁的榫卯机构。本发明结构简单，安装方便，无需额外的零件固定，利用榫卯结构完全靠瓦与瓦之间互锁，且具有良好的排水、防漏、防风效果，可以用于新建屋顶，也可用于翻新替代老化的彩钢瓦屋顶。它可以完全替代彩钢瓦的建筑功能，在此基础上提供光伏发电收益。
Description
技术领域
本发明属于光伏建筑一体化（BIPV）技术领域，涉及一种光伏发电瓦的结构。
背景技术
现阶段大部分的钢结构厂房等建筑使用的屋顶多为彩钢瓦屋顶。这些大面积的屋顶为光伏发电系统提供的良好的发电环境。相比于将常规的光伏发电组件架设在彩钢瓦屋顶这种方法，直接以特殊结构的光伏组件（以下简称光伏发电瓦）来替代彩钢瓦铺设于屋顶的钢结构之上是一种更为经济且实用的方式。不光节省建筑成本，且能避免二次架设光伏组件所带来的其他问题（如，被判定为违建）。
CN201821664058.6（以下简称A专利）、CN202130543111.8（以下简称B专利）及CN202121565190.3（以下简称C专利）分别公开了三种此类光伏瓦的发明。A专利所提出的结构复杂、费料且不能满足组件两侧排水要求。原因是其为组件两侧设计的V/W型弯折结构高出组件平面，挡住了组件表面雨水由两侧排出的通道。排水不畅将导致较强降雨条件下屋面积水，增加过载和漏水隐患。从其结构来看，两侧这种复杂的V/W型弯折结构也较多的额外增加了组件底板用料。B专利所提出的结构接收光照面积过小，发电效率过低，安装成本偏高。原因是其组件所处位置为瓦片衔接处，组装过程中极易被相互遮盖，若不遮盖发电板芯，又会导致漏雨、发电效率不够的情况出现。C专利所提出的结构费料、安装成本高，密闭性不够。原因是其为水泥材质，水泥的使用寿命为50年左右，若不及时保养维护，水泥粉化速度会更快。且水泥重量过大，一块长120cm、宽100cm、厚2cm的水泥板重量约为35kg（无纤维），那么这将对屋顶的钢结构强度要求会非常高，安装起来也要麻烦得多。水泥固化后若不加入纤维材料，其强度并不高。水泥若出现破损，极大程度上会影响建筑的密闭性。因水泥的制作流程为浇筑至模具中并等待固化，这对模具精度要求，以及浇筑过程中对水泥固化速度的把控是极高的，所以该专利的制作成本也是很高的。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提出一种可作为屋顶并具备发电功能的光伏发电瓦。本发明光伏发电瓦安装过程中不需要任何螺丝固定，完全依靠瓦片间的相互互锁固定，为纯榫卯结构。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种可作为屋顶并具备发电功能的光伏发电瓦，包括光伏发电瓦底板、位于光伏发电瓦底板下面的太阳能电池、脊瓦、筒瓦。光伏发电瓦底板结构特征是中间镂空，以用来安装太阳能电池并保证被阳光照射到。从镂空部分向四周延伸，并在底板边缘部分加工成型为凹槽，凹槽内部有能作为互锁的榫卯机构。
除光伏发电瓦之间相互互锁外，还需要具备榫卯结构的脊瓦，以用来固定屋面上的光伏发电瓦用。其结构特征为人字形，夹角为120°，斜向下向两侧延伸5cm—10cm，在末端向内折270°延伸0.5cm后再向内折225°并延伸0.5cm—0.7cm，最终形成内扣。脊瓦长度为106.5cm，厚度为10cm。
由镂空位置向上下两端分别延伸10cm—15cm，向左右两端分别延伸5cm—10cm。延伸部分不铺设太阳能电池，作为加涂封胶用以及互锁固定用，通过相互覆盖搭接，在保证不遮挡太阳能电池光照部分的同时，达到防水的效果。从左右两侧边缘向内0.5cm处开槽。该槽长和光伏发电瓦长度一致，宽度为2cm，深度分两段，从光伏发电瓦顶端向下至42.5cm处深度为1.5cm（以下称A段槽）。从光伏发电瓦底端向上至42.5cm处深度为1cm（以下称B段槽）。距A段槽最上端29.75cm处左右居中有一长宽1cm、高0.5cm的立方体凸起以作为互锁结构。距B段槽最上端20.75cm处左右居中有一长宽1cm、深0.5cm的凹槽作为互锁结构。其中，整个屋顶的最上端的一行光伏发电瓦需要额外开槽，以用来和脊瓦相互固定用。其结构特征为由顶端边缘向下2cm处开槽，其形状和脊瓦末端部分一致。
除光伏发电瓦之间相互互锁外，还需要具备榫卯结构的筒瓦，以用来固定屋面上的光伏发电瓦用。其结构特点是长69cm，宽5cm，从上端向下至44cm处厚1.5cm（以下称C段），从下端向上至25cm处厚5cm（以下称D段）。其中在底面左右居中位置开槽。从C段上端向下至44cm处，宽1cm，深1cm（以下称C段槽）。从D段下端向上至25cm处，宽1cm，深1.5cm（以下称D段槽）。从C段上端向下至22.25cm处，在C段槽两侧的左右居中位置分别设一边长1cm，高0.5cm的立方体凸起作为互锁结构。从D段槽下端向上至11.75cm处，在D段槽两侧的左右居中位置分别设一边长1cm，深0.5cm的凹槽作为互锁结构。从D段槽下端向上至1.5cm处，距底面0.5cm处挖一1.5cm高的槽（以下称E槽）。
除上述特殊结构的瓦片外，还需要具备榫卯结构的筒瓦，以用来固定屋脊处的光伏发电瓦用。其结构特点是长41cm，宽5cm，高2.5cm。距底面1.5cm左右居中处开一条41cm长，1cm宽的凹槽。由顶端向下端1.5cm处做宽5cm，高2cm（距上表面）的凹槽。由下端向上端1.5cm处做宽5cm，高1.5cm（距上表面0.5cm）的凹槽。
所述光伏发电瓦底板应具有较高的强度及抗形变的能力。材料不拘泥于一种，可为彩钢板、镀铝锌板、镀镁铝锌板、不锈钢板、铝合金板、合成树脂板或钢化玻璃板等。
安装时，先将最上端的光伏发电瓦分别架在屋脊两侧的挂瓦条上，将脊瓦末端凸起和凹槽部分对准后从侧面滑入固定，按照光伏发电瓦上下凹槽进行上下部分的搭接。左右光伏发电瓦并排搭在挂瓦条上，用筒瓦固定好左右两侧的光伏发电瓦。
本发明结构简单，安装方便，无需额外的零件固定，利用榫卯结构完全靠瓦与瓦之间互锁，且具有良好的排水、防漏、防风效果，可以用于新建屋顶，也可用于翻新替代老化的彩钢瓦屋顶。它可以完全替代彩钢瓦的建筑功能，在此基础上提供光伏发电收益。
附图说明
图1为光伏发电瓦三视图
图2为脊瓦三视图
图3为最上端筒瓦三视图
图4为常规筒瓦三视图
图5为最下端筒瓦三视图
图6为脊瓦搭接图
图7为最上端筒瓦搭接图
图8为常规筒瓦+光伏发电瓦搭接图
图9为最底端筒瓦+光伏发电瓦搭接图。
Claims (3)
1.一种可代替屋顶的光伏发电瓦榫卯结构，光伏发电瓦底板、位于光伏发电瓦底板下面的太阳能电池、脊瓦、筒瓦。光伏发电瓦底板结构特征是中间镂空，以用来安装太阳能电池并保证被阳光照射到。从镂空部分向四周延伸，并在底板边缘部分加工成型为凹槽，凹槽内部有能作为互锁的榫卯机构。
2.根据权利要求1所述的一种可代替屋顶的光伏发电瓦榫卯结构，其特征是光伏瓦底板上下两端延伸至玻璃面板覆盖范围之外5～10mm胶。
3.根据权利要求1所述的一种可替代彩钢瓦的光伏瓦，其特征是光伏瓦上部留有适当空余，不铺设太阳电池，作为安装上一片光伏瓦的防水搭接空间。
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