CN1777727A - 植被和太阳能电池的复合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种将具有热岛现象抑制作用的植物群和具有二氧化碳生成抑制作用的太阳能电池设置在一起的复合系统。目的是去消除植物群和太阳能电池的阴影的不良影响，以及防止太阳能电池系统被底座侧面上的风压吹走。太阳能电池组件的平均高度大于植物群的平均高度。植物群和太阳能电池组件以一定间隔设置，该间隔大于对应其彼此之间高度差的距离。至少在彼此面对的成对植物群和太阳能电池之间，提供了人可走动的区域。底座侧面的超过一半的通风面积被植物群、绝热材料和保湿材料覆盖。

Description

植被和太阳能电池的复合系统

技术领域

本发明涉及植被和太阳能电池的复合系统，其中，具有热岛现象抑制作用的植物群和具有二氧化碳生成抑制作用的太阳能电池被安装在一起。

背景技术

为了抑制在近些年已经发展成为一个问题的人口稠密城区的热岛现象，目前正实施绿化，它涉及在诸如建筑物的结构顶部上种植植物。另外，太阳能电池已经被用于特殊应用，它并不涉及矿物燃料，也就是说，它构成了不涉及二氧化碳生成具有低环境负荷的电力生成技术。例如，作为将植被和太阳能电池安装在一起的方法，将植被设置在建筑物屋顶上并将太阳能电池安装在其墙上的方法已经由日本早期公开专利申请No.2002-364137公开。此外，将植被设置在倾斜屋顶的一面上并将太阳能电池安装在其另一面上的方法已经由日本早期公开专利申请No.2002-206349公开。然而，尽管植物和太阳能电池的太阳光接收是产生上述作用所必需的，但是这些安装方法中至少在任何一种情况下接收的光量都较小，而且，将植被和太阳能电池一起安装在大体同一平面上的安装方法还没有被提出。可以推测的是，植被和太阳能电池阴影影响以及维修的问题还没有被解决。

此外，正如在“Design and Execution of asolar light generation system(Second Edition)(太阳光生成系统的设计与运行(第二版))”(编者：solar lightgeneration association(太阳光生成协会)，2000年2月10日由Ohm公司出版)的115页至116页中提及的，建筑物的高度越高，作用到太阳能电池系统上的风压越大。例如，风压正比于不超过16米高的建筑物的高度部分的平方根，而对于超过16米高的部分，风压正比于其高度的四次方根。因此，可以推测的是，将太阳能电池系统固定到高层建筑物上的方法是造成高成本的一个因素。

为了充分接收太阳光，以具有大表面面积的平板状状形成太阳能电池组件。太阳能电池组件通常在其表面上具有透明玻璃板，以便太阳光能充分到达内部光电转换元件，并使得对于室外安装足够持久。因此，大面积板状玻璃板占了太阳能电池组件的大部分重量，而且非常重。当玻璃板被损坏时，会出现多重边缘尖锐的碎片的情况，在处理该状况时必须加以注意。

传统上已经发展了将这种太阳能电池组件固定到屋顶表面的方法。例如，日本早期公开专利申请No.H8-288532公开了一种方法，该方法通过将锚压入屋顶表面并将底座固定到该锚上将底座安装到屋顶表面，并然后将太阳能电池组件安装在底座上。然而，在该方法中，由于将锚压入屋顶表面，屋顶表面遭受了损坏，并因此存在长期防水特性下降的危险。其上安装了底座的屋顶表面的一个目标是防止雨水侵入建筑物。例如，整个建筑物的屋顶表面具有由防水沥青和防水板等诸如此类构成的防水层的结构。为解决这个问题，日本早期公开专利申请No.2000-017802公开了防止其中锚被压入的部分渗水的方法。然而，随后出现了在防水中涉及的成本和劳动的问题。所以，日本早期公开专利申请No.H9-070188公开了一种方法，即替代通过锚固定的方法，通过凭借粘结剂将混凝土基座固定到屋顶表面上并将太阳能电池组件固定到混凝土基座上来执行固定。然而，在包括屋顶表面的屋顶上，必须每隔一定时间进行主要用于防水目的诸如重新覆盖防水板的维修，因此产生了问题，即不可能在使用粘结剂将混凝土基座接合到屋顶上的接合中临时地去除太阳能电池系统。

此外，因为太阳能电池组件自然设置于较高的位置，例如在其周围和下方有人经过，所以在发生台风或地震等情况时防止太阳能电池组件坠落到屋顶周围的区域是很重要的。过去人们已经考虑了使用线缆将底座固定到屋顶表面的方法。就该方法而言，当假设风吹在太阳能电池组件和底座上时，因为底座被固定到平屋顶，所以线缆上的拉力作用的方向在垂直方向上一定比在屋顶表面水平方向上更大。为了保证线缆拉力的垂直方向的分量，以屋顶表面即安装表面作为参考，线缆的连接角必须是在一定程度上接近垂直的角。另一方面，使用该方法，可以防止太阳能电池组件坠落到屋顶表面周围的区域。然而，当底座用线缆固定到屋顶表面时，为了提供接近于垂直的连接角，线缆被固定的位置不能距离底座太远，因此，最终有必要在屋顶安装表面中装配锚栓，而防水表面必然被损坏。另外，已被引述的该方法的另一问题是当底座的表面积较大时，通过使用线缆仅固定太阳能电池组件的周围不能防止接近底座中心的吹起。此外，日本已审查实用新型申请公报No.S62-70454公开了涉及其中太阳能电池组件被连接到线缆的结构的一种方法，所述线缆在固定底座的安装角的方向上延伸。在这个结构中，线缆的两端被可靠地系到底座的主体上，而且太阳能电池组件以其中组件能被锁定到延伸线缆的状态被连接。在该情况下，因为作用在太阳能电池组件上的风压负荷由线缆支撑，所以通常要求较高的线缆拉伸强度，由风压负荷导致的轻微波动是不可避免的，而且，由于线缆主体和连接部分的金属疲劳，存在着长期耐久性的问题。此外，当底座表面积增加时，以上问题加重。同时，如在日本专利申请No.H8-284351中公开的，在安装在屋顶瓦片上的结构中，存在其中线缆被可靠地系到穿透安装表面的锚栓上并且底座被连接到该线缆的一种结构。在这种情况下，为了阻止由风等诸如此类因素引起的底座摩擦移动，存在涉及利用粘结剂将连接到底座的腿部分固定到屋顶表面的一种方法。对于该方法，由于利用穿透屋顶表面的锚栓并通过线缆保证底座连接负荷的行为，所以对于穿透部分的防水结构有时存在着问题。此外，当太阳能电池组件在通过线缆被固定之后被连接时，很难在所有的点实现牢固均匀地连接，而且，当施加过量负荷时，存在弱点损坏的可能性。

发明内容

考虑到现在的情况，本发明提出一种安装方法，该方法通过提供一种能解决涉及维修和植被及太阳能电池阴影影响的问题并不需要进行高成本和高劳动强度的对屋顶表面的局部防水的底座安装结构，使得能够将植被和太阳能电池一起设置在大致相同的平面内，而且，使得能够防止措施的长期耐久性的下降，从而防止太阳能电池组件接近底座中心的吹起和经常的负荷和轻微波动等导致的坠落。

在经过大量研究之后，本发明人发现以下方法。本发明的植被和太阳能电池的复合系统涉及其中太阳能电池系统和植物群被一起设置在同一屋顶表面上的一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，太阳能电池组件的光接收表面距离所述屋顶表面的平均高度大于所述植物群的平均高度，因此能够解决由于植物的阴影造成妨碍太阳能电池接收光的问题。

本发明的第二方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，当所述植物群距离所述屋顶表面的平均高度是a，所述太阳能电池组件距离所述屋顶表面的平均高度是b，而且最靠近的所述植物群和所述太阳能电池组件之间的投影距离是c时，满足如下的公式1：

c≥b-a    (公式1)

其中解决了由于植物阴影造成的妨碍太阳能电池接收光的问题以及由于太阳能电池阴影造成妨碍植物接收光的问题。

本发明的第三方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，绝热材料和/或保湿材料被铺设在最靠近的所述植物群和所述太阳能电池组件之间、以及/或所述太阳能电池组件之间、以及/或者所述植物群之间，从而可以为没有植物或太阳能电池等的部分带来热带抑制作用。

本发明的第四方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述绝热材料是粘结性模制件，在所述屋顶表面和所述绝热材料的表面之间具有空隙；而本发明的第五方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述保湿材料是泥土、沙子及其混合物，从而可以以较低的成本实现本发明的第三方面。

本发明的第六方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述植物群是灌木和/或草，这使得能够解决由于植物阴影造成的妨碍太阳能电池接收光的问题。

本发明的第七方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中太阳能电池系统和植物群被一起设置在同一屋顶表面上，其中，所述植物群和所述太阳能电池在至少一对相对的所述植物群和所述太阳能电池系统之间包括一人能走动的区域。

本发明第八方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，绝热材料被铺设在人能走动的所述区域内。本发明的第九方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述绝热材料是具有泥土、沙子及其混合物的粘结性模制件，在所述屋顶表面和所述绝热材料的表面之间具有空隙。本发明的第十方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述绝热材料距离所述屋顶表面的高度小于所述太阳能电池组件的高度，这使得对于用于维护目的的可以走动的区域也能带来热岛抑制作用。

本发明的第十一方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中将通过安装一底座并将一太阳能电池组件固定到所述底座上而得到的太阳能电池系统和植物群一起设置在同一屋顶表面上，其中，至少所述植物群和所述底座的侧面彼此充分相邻，这使得能够防止太阳能电池组件造成的阴影妨碍植物群的生长，并通过植物抗风压作用减小作用在太阳能电池系统上的风压。

本发明的第十二方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述植物群的平均高度小于所述太阳能电池的光接收表面的平均高度，而且所述植物群覆盖了所述底座侧面的允许通风面积的一半或更多，这通过植物抗风压作用可靠地减小了作用在太阳能电池系统上的风压。

本发明的第十三方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，绝热材料被铺设在邻近的植物群和太阳能电池组件之间、以及/或者所述太阳能电池组件之间、以及/或者所述植物群之间，所述绝热材料距离所述屋顶表面的高度小于所述太阳能电池组件的高度，而且所述绝热材料覆盖了所述太阳能电池系统的允许通风面积的一半或更多，这通过植物抗风压作用可靠地减小了作用在太阳能电池系统上的风压。

本发明的第十四方面涉及一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，保湿材料被铺设在邻近的植物群和太阳能电池组件之间、以及/或者所述太阳能电池组件之间、以及/或者所述植物群之间，所述保湿材料距离所述屋顶表面的高度小于所述太阳能电池组件的高度，而且所述保湿材料覆盖了所述太阳能电池系统的允许通风面积的一半或更多，这通过植物抗风压作用可靠地减小了作用在太阳能电池系统上的风压。

本发明的第十五方面，其中，所述太阳能电池系统设置用于在所述板状太阳能电池的至少两侧保持所述太阳能电池的一框架，所述屋顶表面和所述框架通过压敏粘结材料接合。

本发明的第十六方面，其中，所述太阳能电池系统设置用于保持所述太阳能电池的一框架和一底座，所述框架在所述板状太阳能电池的至少两侧被固定到所述底座上，所述屋顶表面和所述底座通过压敏粘结材料接合。

本发明的第十七方面，其中，所述压敏粘结材料设置在基底材料的两侧上。

本发明的第十八方面，其中，所述压敏粘结材料的主要成份是丁基树脂或丙烯酸树脂。

本发明的第十九方面，其中，在所述太阳能电池系统中设置用于将所述太阳能电池组件固定到所述屋顶表面的一底座，所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面，并利用线缆防止该底座坠落，所述线缆被设置通过平行于所述屋顶表面存在于所述底座中的一空隙。所以，屋顶表面的防水没有被降低，而且即使在台风或地震等发生时，也能防止太阳能电池组件坠落到屋顶周围的区域。此外，因为不再需要屋顶表面的局部防水，而且对于线缆而言通常也没有必要以高强度拉仲，所以可以防止措施的长期耐久性的下降，从而防止由于经常的负荷和轻微波动造成的太阳能电池组件的坠落。另外，还可以防止接近底座中心的吹起。

本发明的第二十方面，其中，所述线缆的两端被固定到所述屋顶表面上的一重负荷上。因此，不需要穿透防水层的诸如线缆固定锚栓之类的固定工具，防水可以得到保持。

本发明的第二十一方面，其中，所述重负荷是构成所述植物群的一种植单元。因此，可以实现美观且对环境友好的底座。

本发明的第二十二方面，其中，在所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面后，所述线缆被引入所述底座中的所述空隙内，而且所述线缆的两端被固定至所述重负荷，从而可以实现可靠而简单的施工。

本发明的第二十三方面，其中，在所述太阳能电池系统中设置用于将所述太阳能电池组件固定到所述屋顶表面的一底座，所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面，并利用粘结带防止该底座坠落，而且所述粘结带被引入存在于所述底座中的一空隙内。所以，屋顶表面的防水没有被降低，而且即使在台风或地震等发生时，也能防止太阳能电池板坠落到屋顶周围的区域。此外，因为不再需要屋顶表面的局部防水，而且通常不需要以高强度下拉伸粘结带，所以可以防止措施的长期耐久性的下降，从而防止由于经常的负荷和轻微波动造成的太阳能电池组件坠落。

本发明的第二十四方面，其中，所述粘结带的两端通过粘结被固定到所述屋顶表面。因此，不需要穿透防水层的诸如锚栓的固定工具，由此，可以实现具有更好防水特性的更经济的太阳能电池安装结构。

本发明的第二十五方面，其中，在所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面后，所述粘结带被引入所述底座中的所述空隙内，而且所述粘结带的两端通过粘结被固定到所述屋顶表面，从而可以实现可靠而简单的施工。

本发明的第二十六方面将使用线缆防止坠落和使用粘结带防止坠落结合在一起以构成一种底座安装结构，该结构稳固了压敏粘结带在底座安装表面上的固定，它在经济和可靠性方面体现出了优越性。

本发明的第二十七方面，其中，在所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面后，所述粘结带被引入所述底座中的所述空隙内，所述粘结带的两端通过粘结被固定到所述屋顶表面，所述线缆被引入所述底座中的所述空隙内，而且所述线缆的两端被固定到所述重负荷，从而可以实现可靠而简单的施工。

附图说明

图1是太阳能电池系统和植物群的布置的平面视图；

图2是太阳能电池组件1距离屋顶表面的高度和植物群3距离屋顶表面的高度的透视图；

图3是太阳能电池组件的连接结构的横截面视图；

图4是太阳能电池组件的另一连接结构的类似横截面视图；

图5是太阳能电池组件的另一连接结构的类似横截面视图；

图6是太阳能电池组件的另一连接结构的类似横截面视图；

图7是关于太阳能电池系统指向的视图；

图8是第三实施例太阳能电池系统和植物群的布置的平面视图；

图9是太阳能电池组件的连接结构的横截面视图；以及

图10是柱脚的横截面视图。

具体实施方式

下面，将参考附图具体描述本发明的实施例。首先，将基于图1至6描述本发明第一实施例。

如在图1和2中所示出的，本实施例的植被和太阳能电池的复合系统S是将太阳能电池系统10和植物群3一起设置在同一屋顶表面4上的系统，而且，太阳能电池组件1的光接收表面距离屋顶表面4的平均高度b大于植物群3的平均高度a。

这里，“屋顶”指的是包括大厦或房屋等建筑结构的建筑结构顶部。然而，为了最大化本发明的效果，屋顶即具有小梯度的屋顶表面是优选的。

“植物群3”表示一种或更多类型的植物或两种或更多类型的植物。植物的示例包括诸如阔叶树、常绿树、落叶树、针叶树、竹子的树和诸如离瓣花、合瓣花、单子叶植物、裸子植物、杉、苔藓之类的植物。对本发明而言，优选具有相对低生长高度容易照料的植物。例如，诸如瓦苇属(百合科)、鲨鱼掌属(百合科)、龙舌兰属和生石花属的肉质植物(仙人掌系列)是尤其优选的形式。最优选的植物是常绿草本多年生植物，尤其是例如景天科景天属(学术名为“景天属”)，更具体地为小珠宝、佛甲草、紫锥菊、假尾孢、宝珠、地菜松、信东尼、景天海绵、黄麗、景天草、极光、八千代、景天变色龙等。此外，当考虑植物疾病和颜色调和等因素时，优选设置多种类型的植物。

太阳能电池可以是有机的，或基于化合物半导体或硅等，它可被分为单晶型、多晶型或薄膜型，或者是诸如单晶型和薄膜型或多晶型和薄膜型组合的复合系统。如随后描述的，当要求太阳能电池组件的光接收表面距离屋顶表面的平均高度b大于植物群的平均高度时，因为太阳能电池的安装倾斜角越低，选择植物群高度的自由度就越大，所以，优选在阳光以较低角度入射时电力生成效率没有明显下降的太阳能电池。优选的形式包括薄膜硅型和薄膜硅型与多晶硅的复合系统。

太阳能电池系统10至少包括一个太阳能电池组件，并且包括线路、太阳能电池固定工具或固定底座、线路连接材料、逆变器、转换器以及一种能够长期使用利用太阳光作为能源生成的电力的形式中的全部或部分。

更具体地，如图4和6等所示，在板状太阳能电池的至少两侧上设置保持太阳能电池的框架7和支撑框架的底座2，屋顶表面4和底座2通过压敏粘结材料接合。

在图4中，底座2利用双面带8被固定到防水板40上，太阳能电池组件不需要在防水板40上制作任何孔就能被固定。此外，图6图示了通过双面带将底座2固定至混凝土块5上的防水板40上的方法。这样的太阳能电池系统不降低屋顶表面的防水特性或其在水密性方面的可靠性，而且具有在屋顶维修时容易被移动的特性。

底座2是具有固定太阳能电池组件的继生部分(stepchild portion)和螺栓孔等的金属材料或水泥模制件等的整体，其中还采用了多元材料或多种类型材料来固定太阳能电池组件。一般，尽管可以通过沿杆状材料的纵向方向固定多个太阳能电池组件将多个太阳能电池组件固定到一个底座上，但是，在一个底座上连接一个组件的系统也是优选的。

上面的“压敏粘结材料”是具有粘结特性的有机或无机物质的通称。然而，更具体地，粘结材料可能的示例包括丙烯酸(acrylic)、丁基合成橡胶(butyl)、硅、氨基甲酸乙酯、天然橡胶、合成橡胶等等，在本示例中，从诸如耐水性和高温稳定性的长期耐久性及成本的角度考虑，丙烯酸或丁基合成橡胶是最优选的。

双面带8是通过在基底材料的两侧上施以压敏粘结材料制作而成的，可能的基底材料包括树脂薄膜、金属带、泡沫树脂、非泡沫树脂、无纺纤维、纸等等。应从使用简易性、基底材料的弹性、基底材料的强度及其与压敏粘结材料兼容性的角度适宜地选择基底材料，在本示例中，泡沫树脂或无纺纤维是最优选的。此外，因为当外力作用到双面带8上时，在基底材料和压敏粘结材料之间的界面处存在分离的可能，所以应该选择能实现基底材料和压敏粘结材料之间紧密接触的基底材料。从这个角度看，基底材料和压敏粘结材料优选由相同类型的材料构成。例如，丙烯酸泡沫基底材料和丙烯酸压敏粘结材料就是一个优选组合。此外，通过将压敏粘结材料涂覆、压接或热接合到基底材料上或者通过用粘结剂渗透基底材料的方法制作双面带8，并且，通过对基底材料和压敏粘结材料的共同挤压或诸如此类的方法，基底材料和压敏粘结材料之间的界面也能基本上被消除掉。对于压敏粘结材料使用量、双面带的应用面积或使用量及连接面积，太阳能电池系统必须计算、考虑并适当确定太阳能电池系统上的风的负荷，以及由地震导致的波动负荷。因此，与压敏粘结材料和双面带8接触的底座底部面积以及框架底部面积必须设计成充分粘结压敏粘结材料和双面带8。

在本示例中，为了维修防水板40等目的，临时固定的底座2和框架7可被移动。在此，这仅仅涉及相对简单的工作，即，将已被加热的电加热线缆放置在压敏粘结材料上，并在发生软化时部分地移除电加热线缆。另一方面，当固定使用了粘结剂时，应该注意的是，由于粘结剂可能已经固化，所以去除工作将极其困难。

此外，作为经修改的示例，优选如图5所示的未使用底座、通过双面带8固定框架7的方法，即，根据该方法，在板状太阳能电池的至少两侧上设置保持太阳能电池的框架7，并通过压敏粘结材料接合屋顶表面4和框架7。

此外，如图3所示，利用锚栓6将底座2固定到屋顶表面4，并且可以通过螺栓21将通过组合框架7与太阳能电池组件1而制成的太阳能电池组件固定到底座2。

图2示出了太阳能电池组件1距离屋顶表面4的高度和植物群3的高度。当太阳能电池组件的最低高度是b1而最大高度是b2时，太阳能电池组件的光接收表面距离屋顶表面的平均高度b由公式2给出。

b＝(b1+b2)/2    (公式2)

此外，植物群3距离屋顶表面的平均高度a是假设通过对每种植物的高度进行独立加权平均而得到的高度。太阳能电池组件的光接收表面距离屋顶表面的平均高度b优选大于植物群距离屋顶表面的平均高度a。这是为了防止在太阳能电池组件的光接收表面上发生由植物群造成的阴影，以及防止太阳能电池妨碍光接收。此外，图1所示的最靠近的植物群和太阳能电池组件之间的投影距离c优选满足如下的公式1。

c≥b-a    (公式1)

这是因为当不满足上面的公式1而满足下面的公式3时，由太阳能电池组件导致的阴影将投射到植物群上，并妨碍植物群的培育。

c＜b-a    (公式3)

尽管未被示出，在植物群3和太阳能电池系统10之间、植物群3相互之间以及太阳能电池系统10相互之间，留有人可以走动的区域，作为维修中用的道路，而且在这些区域上铺设绝热材料和保湿材料等，由此，实现热岛抑制作用。绝热材料例如可以是泡沫体，即，例如设置有金属板、挡紫外光涂层或阻光材料等的诸如苯乙烯泡沫、乙烯-丙烯共聚物泡沫、或氨基甲酸乙酯泡沫的有机泡沫体；或者诸如水泥泡沫(cement foam)或浮石的无机泡沫体，以及进一步例如可以是中空水泥模制件、中空树脂模制件、绝热块和被构造成包含空气的卵石层。此外，保湿材料例如可以是吸水聚合物、连续气泡泡沫(continuous bubble foam)或被堆放以包含空隙的细粉末，它们构成能保持雨水并在高温期间通过雨水的蒸发热使周围充分冷却的材料。然而，从成本和耐久性的角度考虑，泥土和沙子或诸如此类的材料是优选的。

接下来，将参考图7描述本发明第二实施例。

本实施例的植被和太阳能电池复合系统S中，底座2被安装在同一屋顶表面4上，而且通过将太阳能电池组件1固定到底座上而得到的太阳能电池系统与植物群被设置在一起，使得至少底座2的侧面和植物群3彼此充分靠近。此外，植物群3被设置覆盖底座侧面20的通风面积的一半或更多，通过植物的抗风压作用减小太阳能电池系统上的风压。

本实施例的太阳能电池系统10和植物群3的布置与第一实施如图1所示的布置相同。图7是关于沿箭头A的方向的部分视图，示出了框架的侧面以及框架侧面的通风面积，框架侧面20表示一列太阳能电池的侧面。

底座2是具有固定太阳能电池组件的继生部分和螺栓孔等的金属材料或水泥模制件等的整体，以及具有将底座固定到屋顶表面的继生部分和螺栓孔等的金属材料或水泥模制件等的整体，其中为了固定太阳能电池组件，采用了多元材料或多种类型材料。尽管通常通过沿杆状材料的纵向方向固定多个太阳能电池组件将多个太阳能电池组件固定到一个底座上，但是本发明也包括了在一个底座上连接一个组件的系统。

类似于上面的第一实施例，太阳能电池组件的光接收表面距离屋顶表面的平均高度b优选大于植物群3距离屋顶表面的平均高度a。这是为了防止在太阳能电池组件的光接收表面上由于植物群造成阴影，以及防止太阳能电池组件妨碍光接收。

如上面所述，通常，底座使用杆状材料构成，底座侧面20处于能够通风的状态。在本实施例中，这个面积被称为允许通风面积。另一方面，当底座侧面的部分或全部由板型材料或诸如此类的材料构成并且不允许通风时，底座侧面面积的一部分成为允许通风面积。尽管沿垂直于图8所示的通风方向的方向也是可能通风的，但当底座是杆状材料时，底座侧面的允许通风面积更大，这是本发明所关注的一个方面。设计和实现太阳能电池系统，常规地假定由通过将被固定到屋顶表面的太阳能电池模块的顶部的风产生的负压处于使得可以防止散开的强度。然而，由于底座侧面方向上的通风产生的风压很难常规地假定，而考虑了更高安全裕度的安全而高成本的太阳能电池系统的固定设计在施工时存在经济问题。解决这个问题的方法例如可以是通过用板型材料覆盖底座侧面减小允许通风面积，但是这样的方法存在如下三个问题：(1)底座重量增加，并且可能出现由于屋顶负荷承受力而产生的问题；(2)底座成本高；(3)在太阳能电池组件和屋顶之间的空气达到高温度，内部冷却负荷增大。根据本实施例，通过布置临近底座侧面的植物群、绝热材料和保湿材料，或者通过布置覆盖允许通风面积的一半或更多的植物群、绝热材料和保湿材料，可被解决由于在底座侧面方向上的通风产生的风压问题。

此外，尽管没有被图示，绝热材料和保湿材料等诸如此类材料类似于上面的第一实施例被铺设在植物群3和太阳能电池系统10之间、植物群3相互之间以及太阳能电池系统10相互之间，由此，实现热岛抑制作用。然而，该构造使得绝热材料和保湿材料等诸如此类的材料距离屋顶表面的高度低于太阳能电池组件的高度，并且绝热材料和保湿材料等诸如此类的材料被建立以覆盖太阳能电池系统允许通风面积的一半或更多，由此，通过绝热材料和保湿材料等诸如此类材料的抗风压，减小了作用到太阳能电池系统上的风压。

下面，基于图8至图10，将描述本发明的第三实施例。

如图8和图9所示，本实施例的植被和太阳能电池复合系统被构造成使得用于固定太阳能电池组件1的底座2通过压敏粘结带80被固定到屋顶表面4，并通过线缆9防止其坠落。更具体地，线缆9被布置成穿过底座2的平行于屋顶表面4的空隙22a，即使台风或地震等发生时，也能可靠地防止太阳能电池组件1坠落到屋顶的周围。

底座2包括底座轨道23和柱脚22，而且太阳能电池组件1被堆置在底座2上。底座轨道23通过螺栓被固定到柱脚22上，而太阳能电池组件1被堆置在底座轨道23上。于是，为了避免由于未着地(即处于最低层上的底座轨道23和屋顶表面4不能充分接触)而造成不能确保底座轨道23的平行度的情况，优选及时地插入由硬橡胶构成的片，作为底座轨道23和柱脚22之间的垫片。通过这一方式，减小了由于电池面板5和底座轨道23等的负荷的非均匀分布造成的部分柱脚上的负荷集中，并且可以在屋顶表面4上稳定地固定底座2。

线缆9穿过柱脚22中提供的空隙22a，并且线缆9的两端被固定到屋顶表面4上的重负荷的适当点，例如被固定到构成屋顶植被系统30的植物群3的种植单元31的外围。若干线缆沿着底座轨道23的长度方向，并且可以在垂直于底座轨道23的长度方向的方向上设置多条线缆。如果使用了结实的线，通过各设置轨道23两端的柱脚22中的空隙22a内的两条线缆，可以在没有吊线夹板(cantilever)的情况下实现足够的稳定性。如果线缆穿过轨道23中间的柱脚22内的空隙22a，也可以使用一条线缆。

除了种植单元31，重负荷可能由混凝土或金属块等构成，并可被放置在线缆9的两端，以使得可以防止太阳能电池组件1在台风或地震等发生时由于底座2移动而坠落和其自身重量作用下被损坏。通常，建筑物的负荷承受力是180kg/m²或更少，重负荷、底座2和太阳能电池组件1的总重量必须设置成处于或低于由建筑物屋顶表面的总重量乘以重量承受力得到的重量。另一方面，根据防止太阳能电池组件1坠落的目标，必须保证总底座面积上至少10％的充气负荷的重量作为总重量。因为线缆9被固定到安装在屋顶表面4上的重负荷上，所以不需要去损坏屋顶表面4的防水层，由于不需修理防水层，所以这是经济的。

屋顶植被系统30是作为热岛对策用植被覆盖建筑物屋顶表面的系统，而且是美观并且由于阻挡太阳直射光束而防止了建筑物屋顶上的混凝土热累积的系统。此外，在绿色植物很少的城市里，屋顶植被系统提供了对环境友好的空间。屋顶植被系统30由植物群3构成，更具体地，其通过在屋顶表面上排列多个其中插入土壤和植物的种植单元31构成。植物群3的植物与在上面第一实施例的情况中使用的植物相同。

种植单元31通常通过四个角利用连接工具被固定到屋顶表面4以防止种植单元31在台风中飞散，并且其构成其中集成了多个种植单元7的结构。因此，当集成的种植单元7被用作重负荷时，30kg/m²到60kg/m²的负荷就能被保证。此外，屋顶植被系统作为重负荷使用意味着不需要去重新准备重负荷，这是经济的，而且也减少建造材料。

从强度和耐久性的角度考虑，线缆9优选日本工业标准JIS G 3549中提及的用于结构的绳缆。此外，不需要用力地延伸线缆，而其两端可被固定处于不松弛状态。使用线缆9的目的是为了在发生台风的情况下当通过压敏粘结带被固定的柱脚的固定强度由于不可预见的原因发生轻微下降时防止底座坠落。

太阳能电池组件1通过螺栓被固定和连接在底座轨道23上。为了减小风的负荷，太阳能电池组件1的安装角优选为相对于水平表面不超过10度的较低的角度。此外，太阳能电池组件1的表面一直受到诸如灰尘的沉积物的影响，因此，为了利用由雨水引起的灰尘自然流动免除诸如清洗的维护工作，至少1度的安装角是优选的。因此，2到8度的安装角是最优选的，它使得可以由于较低的角度减小风负荷并且实现自然的雨水洗刷效果。该太阳能电池与上面第一实施例中的太阳能电池相同。

柱脚22提供了具有空隙22a的结构。调整空隙22a沿太阳能电池组件1的倾斜方向开设，从保证与在骤起的狂风期间的风负荷相关的线缆9初步强度(preliminary strength)的角度考虑，这样是优选的。柱脚22的下端通过压敏粘结带80被固定到屋顶表面4，底座轨道23通过螺栓被固定到柱脚22的上端。也就是说，柱脚22具有将底座轨道23固定到屋顶表面4的功能。此外，对柱脚22的表面处理，依照日本工业标准(JIS)的涂层构造是优选的。压敏粘结带80所粘结到的柱脚22的表面大大影响粘结强度和粘结强度的长期耐久性，因此，清洁外层(clear-coat)处理是优选的。基于建筑物标准法案，为保证确保了由太阳能电池组件1和底座2构成的整个太阳能电池系统的吹起(blow-up)负荷的粘结强度，柱脚22必须在整个通过用与屋顶表面4粘结的面积数乘以柱脚下表面面积而得到的面积上是得到保证的。此外，柱脚22的材料包括铝、不锈钢、热电镀板型钢材及高强度塑料，这使得能够保证结构强度和长期耐候性。然而，从可加工性和经济的角度考虑，铝是最优选的。为了利用线缆9实现上述防止坠落的功能，本发明使用的柱脚22构成具有空隙22a的结构。然而，从便于加工、成本和粘结强度的角度看，空隙的横截面优选为具有长基部且面积为10cm²或更大的梯形形状。然而，本发明的空隙并不限制于具有这种横截面的空隙，作为替代，可以是能够把线缆和粘结带等锁在一起的闭锁部分或向上开口的凹槽等等。

在屋顶表面4上提供沥青防水层41作为防水层。防水层41必须牢固地形成在屋顶表面的表面上。通过使用丁基合成橡胶粘结剂使由PET构成的板层42牢固地粘结到沥青防水层41上表面的整个表面上，而且通过等离子体处理的形成是优选的。为了保证压敏粘结带在屋顶表面4上的粘结强度，优选执行等离子体处理。此外，从保证粘结强度的角度考虑，是否进行进一步的处理或是否形成不同或额外的最外层并没有关系。

压敏粘结带80由从丙烯酸、耐火丙烯酸和合成橡胶中选出的至少一种物质制成，而从粘结强度和耐候性的角度考虑，优选由丙烯酸制成。此外，压敏粘结带的厚度可根据基底材料的厚度选择，为5mm或更少，但是从经济和保证粘结强度的角度考虑，特别优选为0.8到2mm。作为理想结构，由已被挤压成型的铝制成的柱脚22通过压敏粘结带80被牢固地固定到板层42。在粘结过程中，必须及时地将表面压力施加到压敏粘结带80。

下面，将详述根据本实施例的植被和太阳能电池复合系统S的一个具体示例。

沥青防水层41被牢固地形成在建筑物屋顶上的基本水平的屋顶表面4上，通过使用丁基合成橡胶粘结剂使由PET构成的板层42牢固地粘结到沥青层1的整个上表面，并通过等离子体处理形成最外层。等离子体处理用于保证压敏粘结带80的粘结强度。

首先，使用1mm厚的耐火丙烯酸压敏粘结带80，而且，设置了供线缆9通过的空隙、已被挤压成型并且经过清洁外层表面处理的铝制柱脚22通过压敏粘结带80被牢固地固定到板层42上。当压敏粘结带80被粘在屋顶表面4上时，通过从柱脚22上及时地施加表面压力使压敏粘结带80发生粘结。调整柱脚22，其中开口沿着太阳能电池组件1的倾斜面方向。此外，柱脚22接触屋顶表面4的面具有200m²的粘结面积，用于确保基于建筑物标准法案保证吹起负荷的强度，其50％的面积被设计作为其中压敏粘结带80对粘结作出有效贡献的有效粘结面积。

之后，底座轨道23通过螺栓被固定到柱脚22的上表面。于是，如有必要，为了缓解未着地的影响和保证底座轨道23的平行度，将由硬橡胶构成的片作为垫片插入底座轨道23和柱脚22之间。之后，线缆9穿过底座22中的空隙22a，其两端被固定到构成屋顶植被系统30的植物群3的相连的种植单元31的外围的适当位置。沿底座轨道23的长度方向安装了四条线缆。之后，太阳能电池组件1被堆置到底座轨道23上。在这个具体示例中，对防水层没有影响，并且可以以经济的方式实现防止底座坠落的功能。

作为进一步的示例，在通过螺栓将底座轨道固定到柱脚22之后，将线缆9穿入空隙22a之前，穿过部分柱脚22的空隙22a的压敏粘结带头81的两端优选通过粘结被固定到屋顶表面4。从而，没有影响防水层，而且经济地实现防止底座坠落的功能。压敏粘结带81是由从丙烯酸、耐火丙烯酸和合成橡胶中选出的至少一种物质构成的带，在其一端上涂覆有丁基合成橡胶或环氧基粘结材料等。此外，可使用通过将压敏粘结带或粘结材料粘到已经镀铝或热电镀的金属板的一侧的两端的材料。另外，代替线缆的粘结带的使用也是优选示例。

上面详述的本发明可以防止在将太阳能电池系统和植物群一起安装在同一屋顶表面上的植被和太阳能电池复合系统里由植物群的阴影导致的太阳能电池能量生成阻碍。

由太阳能电池阴影导致的植物群培育障碍能被防止。

而且，本发明可以提供能解决在底座侧面的方向由通风产生的风压问题的低成本底座。

Claims (27)

1.一种植被和太阳能电池的复合系统，其中太阳能电池系统和植物群被一起设置在同一屋顶表面上的，其中，太阳能电池组件的光接收表面距离所述屋顶表面的平均高度大于所述植物群的平均高度。

2.根据权利要求1所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，当所述植物群距离所述屋顶表面的平均高度是a，所述太阳能电池组件距离所述屋顶表面的平均高度是b，而且最靠近的所述植物群和所述太阳能电池组件之间的投影距离是c时，满足如下的公式1：

                        c≥b-a                (公式1)

3.根据权利要求2所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，绝热材料和/或保湿材料被铺设在最靠近的所述植物群和所述太阳能电池组件之间、以及/或所述太阳能电池组件之间、以及/或者所述植物群之间。

4.根据权利要求3所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述绝热材料是粘结性模制件，在所述屋顶表面和所述绝热材料的表面之间具有空隙。

5.根据权利要求3所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述保湿材料是泥土、沙子及其混合物。

6.根据权利要求1至5中的任意一个所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述植物群是灌木和/或草。

7.一种植被和太阳能电池的复合系统，其中太阳能电池系统和植物群被一起设置在同一屋顶表面上，其中，所述系统在至少一对相对的所述植物群和所述太阳能电池系统之间包括一人能走动的区域。

8.根据权利要求7所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，绝热材料被铺设在人能走动的所述区域内。

9.根据权利要求8所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述绝热材料是具有泥土、沙子及其混合物的粘结性模制件，在所述屋顶表面和所述绝热材料的表面之间具有空隙。

10.根据权利要求9所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述绝热材料距离所述屋顶表面的高度小于所述太阳能电池组件的高度。

11.一种植被和太阳能电池的复合系统，其中将通过安装一底座并将一太阳能电池组件固定到所述底座上而得到的太阳能电池系统和植物群一起设置在同一屋顶表面上，其中，至少所述植物群和所述底座的侧面彼此相当相邻。

12.根据权利要求11所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述植物群的平均高度小于所述太阳能电池的光接收表面的平均高度，而且所述植物群覆盖了所述底座侧面的允许通风面积的一半或更多。

13.一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，绝热材料被铺设在邻近的植物群和太阳能电池组件之间、以及/或者所述太阳能电池组件之间、以及/或者所述植物群之间，所述绝热材料距离所述屋顶表面的高度小于所述太阳能电池组件的高度，而且所述绝热材料覆盖了所述太阳能电池系统的允许通风面积的一半或更多。

14.一种植被和太阳能电池的复合系统，其中，保湿材料被铺设在邻近的植物群和太阳能电池组件之间、以及/或者所述太阳能电池组件之间、以及/或者所述植物群之间，所述保湿材料距离所述屋顶表面的高度小于所述太阳能电池组件的高度，而且所述保湿材料覆盖了所述太阳能电池系统的允许通风面积的一半或更多。

15.根据权利要求1至14中任意一个所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述太阳能电池系统设置用于在所述板状太阳能电池的至少两侧保持所述太阳能电池的一框架，所述屋顶表面和所述框架通过压敏粘结材料接合。

16.根据权利要求1至14中任意一个所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述太阳能电池系统设置用于保持所述太阳能电池的一框架和一底座，所述框架在所述板状太阳能电池的至少两侧被固定到所述底座上，所述屋顶表面和所述底座通过压敏粘结材料接合。

17.根据权利要求15或16所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述压敏粘结材料设置在基底材料的两侧上。

18.根据权利要求15至17中任意一个所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述压敏粘结材料的主要成份是丁基树脂或丙烯酸树脂。

19.根据权利要求1至18中任意一个所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，在所述太阳能电池系统中设置用于将所述太阳能电池组件固定到所述屋顶表面的一底座，所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面，并利用线缆防止该底座坠落，所述线缆被设置通过平行于所述屋顶表面存在于所述底座中的一空隙。

20.根据权利要求19所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述线缆的两端被固定到所述屋顶表面上的一重负荷上。

21.根据权利要求20所述的植被和太阳能电池复合系统，其中，所述重负荷是构成所述植物群的一种植单元。

22.根据权利要求20或21所述的植被和太阳能电池复合系统，其中，在所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面后，所述线缆被引入所述底座中的所述空隙内，而且所述线缆的两端被固定至所述重负荷。

23.根据权利要求1至18中任意一个所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，在所述太阳能电池系统中设置用于将所述太阳能电池组件固定到所述屋顶表面的一底座，所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面，并利用粘结带防止该底座坠落，而且所述粘结带被引入存在于所述底座中的一空隙内。

24.根据权利要求23所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，所述粘结带的两端通过粘结被固定到所述屋顶表面。

25.根据权利要求23或24所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，在所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面后，所述粘结带被引入所述底座中的所述空隙内，而且所述粘结带的两端通过粘结被固定到所述屋顶表面。

26.根据权利要求19至21中任意一个所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，通过穿过存在于所述底座中的所述空隙的所述粘结带来防止所述底座坠落。

27.根据权利要求26所述的植被和太阳能电池的复合系统，其中，在所述底座通过压敏粘结带被固定到所述屋顶表面后，所述粘结带被引入所述底座中的所述空隙内，所述粘结带的两端通过粘结被固定到所述屋顶表面，所述线缆被引入所述底座中的所述空隙内，而且所述线缆的两端被固定到所述重负荷。

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