CN203821721U - 一种光伏遮阳系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种光伏遮阳系统，包括支撑架和固定于其上的遮阳板（1），在所述遮阳板（1）上固定有光伏层（2），所述光伏层（2）从下至上依次包括柔性薄膜电池组件（3）、膜层（4）和涂料层（5），所述遮阳板（1）为碳纤维板。本实用新型中的所述光伏遮阳板轻质安全、防火绝缘，耐久性好，将遮阳板与太阳能光伏组件有机的结合在一起，既可以遮阳，又可以光伏发电，符合节能减排及零能耗等绿色建筑的理念；本实用新型光伏遮阳系统既能利用太阳能电池输出电能，又能起到雨搭和遮阳的作用，同时也为家庭使用太阳能提供一种新的安装方式。

Description

一种光伏遮阳系统
技术领域
本实用新型涉及建筑节能和光电建筑领域，具体涉及一种光伏遮阳系统。
背景技术
目前，与建筑有关的节能技术主要分为被动式节能和主动式节能两大类。前者如与建筑有关的外遮阳系统，虽然可有效阻挡光线进入室内，减少室外阳光在室内形成光热效应，使室内保持适宜温度，降低室内空调能耗，达到节能效果，但属于被动节能，如中国专利号201110003373.0的《电动可伸缩遮阳蓬》及专利号201210213173.2的《一种免安装的立柱式滑动摆臂遮阳蓬》。在绿色建筑发展和光伏建筑一体化发展的大背景下，欧、美、日等发达国家已经开始将太阳能光伏技术与建筑遮阳系统结合在一起，共同实现建筑的主动节能，如国外专利JP63067788《Outdoor casting structure for solar cell system》公开了一种固定外置式的太阳能遮阳板，把太阳能电池加装在遮阳板上，为固定式结构，该结构不能使电池随日照的变化而变化。我国光伏遮阳技术方兴未艾，属于开创时期，目前大部分技术还仅限于晶硅玻璃太阳能光伏板的遮阳。如中国专利号20111000的《电动可伸缩遮阳蓬》及专利号201210213173.2的《一种免安装的立柱式滑动摆臂遮阳蓬》该种系统使用中安装困难，成本高，仅限于低层建筑使用，大大限制了光伏遮阳技术的普及和推广。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种轻质安全、防火绝缘，耐久性好，将遮阳板与太阳能光伏组件有机的结合在一起的光伏遮阳系统。
一种光伏遮阳系统，包括支撑架和固定于其上的遮阳板，在所述遮阳板上固定有光伏层，所述光伏层从下至上依次包括柔性薄膜电池组件、膜层和涂料层，所述遮阳板为碳纤维板。
本实用新型所述的光伏遮阳系统，其中在所述系统的左右两侧、前部和顶部均设置有遮阳板，其中，顶部的所述遮阳板为倾斜设置，在其倾斜面上固定有所述光伏层。
本实用新型所述的光伏遮阳系统，其中顶部的所述遮阳板与地面的夹角为30～60°，在所述遮阳板的四周紧密固定有边框，所述边框由铝合金或碳纤维材料制成。
本实用新型所述的光伏遮阳系统，其中所述光伏层为条状结构，若干所述光伏层平行布置并粘接于所述遮阳板上，在所述柔性薄膜电池组件上覆盖有所述膜层，在所述膜层上涂覆有涂料层，所述光伏层的面积为整个遮阳板面积的60%～80%。
本实用新型所述的光伏遮阳系统，其中所述碳纤维板是由碳纤维加固补强的单向板材，是将碳纤维浸渍环氧树脂后在模具内固化并连续拉挤成型的；所述碳纤维板的面密度为2000g/m2，树脂含量为42%，纤维含量为1050g/m2，纤维体积含量≥65%，密度为100±2mm，抗拉强度为2950N/mm2，弹性模量为185000N/mm，碳纤维板的厚度为5～10mm，所述碳纤维板的长宽为400×500mm，500×500mm，500×600mm或1000×1200mm。
本实用新型所述的光伏遮阳系统，其中所述柔性薄膜电池组件是在可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池，染料敏化电池或有机薄膜电池；所述膜层为含氟TPT聚酯膜或乙烯—四氟乙烯共聚物膜，厚度为250微米；所述涂料层由防污自洁涂料涂覆而成，所述防污自洁涂料为粒径为纳米级的有机硅改性丙烯酸涂料或纳米级氟碳涂料，厚度为30～70微米。
本实用新型所述的光伏遮阳系统，其中所述柔性薄膜电池组件与遮阳板之间通过阻燃型聚合物粘结剂进行粘结固定。
本实用新型所述光伏遮阳系统与现有技术不同之处在于：本实用新型提供了一种光伏遮阳系统，其包括在建筑窗户外部斜向支撑的矩形框架上安放由轻质碳纤维薄板和柔性薄膜电池复合而成的太阳能光伏板；所述光伏遮阳系统中的具有光伏发电功能的遮阳板轻质安全、防火绝缘，耐久性好，将遮阳板与太阳能光伏组件有机的结合在一起，既可以遮阳，又可以光伏发电，符合节能减排及零能耗等绿色建筑的理念；本实用新型光伏遮阳系统既能利用太阳能电池输出电能，又能起到雨搭和遮阳的作用，同时也为家庭使用太阳能提供一种新的安装方式。
本实用新型遮阳装置中的支撑架为碳纤维材料或铝合金材料，该两种材料坚固耐用，外表面吸收系数小、内表面辐射系数小；本实用新型还采用了边框对遮阳光伏板进行保护；碳纤维板材采用优质碳纤维原料与良好基本树脂，具有重量轻、柔韧性好、拉伸强度高、弹性模量优、抗蠕变性能，耐腐蚀性、抗震性、良好的耐久性、耐腐蚀性抗冲击性等良好性能，同时，碳纤维板还具有很好的电气和热传导的纵向低和具有负的热膨胀系数等性质。
下面结合附图对本实用新型的光伏遮阳系统作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型光伏遮阳系统在安装状态下的立体图；
图2为图1的正视图；
图3为图2沿D-D方向的剖面图；
图4为图3中K部分的局部放大图。
具体实施方式
实施例1
如图1～图4所示，一种光伏遮阳系统，包括支撑架和固定于其上的遮阳板1，在遮阳板1上固定有光伏层2，光伏层2从下至上依次包括柔性薄膜电池组件3、膜层4和涂料层5。
优选的是，遮阳板1为碳纤维板，在系统的左右两侧、前部和顶部均设置有遮阳板1，其中，顶部的遮阳板1为倾斜设置，在其倾斜面上固定有光伏层2。顶部的遮阳板1与地面的夹角为60°，在遮阳板1的四周紧密固定有边框，边框由碳纤维材料制成，光伏层2为条状结构，三条光伏层2平行布置并粘接于遮阳板1上，光伏层2的尺寸和使用个数根据现场情况具体设置，在柔性薄膜电池组件3上覆盖有膜层4，在膜层4上涂覆有涂料层5，光伏层2的面积为整个遮阳板1面积的80%。碳纤维板是由碳纤维加固补强的单向板材，是将碳纤维浸渍环氧树脂后在模具内固化并连续拉挤成型的；碳纤维板的面密度为2000g/m2，树脂含量为42%，纤维含量为1050g/m2，纤维体积含量≥65%，密度为100±2mm，抗拉强度为2950N/mm2，弹性模量为185000N/mm，碳纤维板的厚度为5～10mm，碳纤维板的长宽为1000×1200mm。柔性薄膜电池组件3是在可弯曲的柔性衬底上如塑料采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池；膜层4为含氟TPT聚酯膜，厚度为250微米；涂料层5由防污自洁涂料涂覆而成，防污自洁涂料为粒径为纳米级的有机硅改性丙烯酸涂料，厚度为30微米。柔性薄膜电池组件3与遮阳板1之间通过阻燃型聚合物粘结剂进行粘结固定。
实施例2
与实施例1的区别为：涂料层5为纳米氟碳涂料，柔性薄膜电池组件3为染料敏化电池；碳纤维板的厚度为9mm，长宽为500×500mm。
实施例3
如图1～图4所示，一种光伏遮阳系统，包括支撑架和固定于其上的遮阳板1，在遮阳板1上固定有光伏层2，光伏层2从下至上依次包括柔性薄膜电池组件3、膜层4和涂料层5。
优选的是，遮阳板1为碳纤维板，在系统的左右两侧、前部和顶部均设置有遮阳板1，其中，顶部的遮阳板1为倾斜设置，在其倾斜面上固定有光伏层2。顶部的遮阳板1与地面的夹角为45°，在遮阳板1的四周紧密固定有边框，边框由铝合金材料制成。光伏层2为条状结构，若干（本实施例中为4条）光伏层2平行布置并粘接于遮阳板1上，在柔性薄膜电池组件3上覆盖有膜层4，在膜层4上涂覆有涂料层5，光伏层2的面积为整个遮阳板1面积的60%。碳纤维板是由碳纤维加固补强的单向板材，是将碳纤维浸渍环氧树脂后在模具内固化并连续拉挤成型的；碳纤维板的面密度为2000g/m2，树脂含量为42%，纤维含量为1050g/m2，纤维体积含量≥65%，密度为100±2mm，抗拉强度为2950N/mm2，弹性模量为185000N/mm，碳纤维板的厚度为5～10mm，碳纤维板的长宽为400×500mm。柔性薄膜电池组件3是在可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为铜铟钾硒薄膜太阳能电池；膜层4为乙烯—四氟乙烯共聚物膜，厚度为250微米；涂料层5由防污自洁涂料涂覆而成，防污自洁涂料为粒径为纳米级的有机硅改性丙烯酸涂料，厚度为70微米。柔性薄膜电池组件3与遮阳板1之间通过阻燃型聚合物粘结剂进行粘结固定。
实施例4
与实施例3的区别在于，涂料层5为纳米氟碳涂料，柔性薄膜电池组件3是在可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为有机薄膜电池。
实施例5
如图1～图4所示，一种光伏遮阳系统，包括支撑架和固定于其上的遮阳板1，在遮阳板1上固定有光伏层2，光伏层2从下至上依次包括柔性薄膜电池组件3、膜层4和涂料层5。
优选的是，遮阳板1为碳纤维板，在系统的左右两侧、前部和顶部均设置有遮阳板1，其中，顶部的遮阳板1为倾斜设置，在其倾斜面上固定有光伏层2。顶部的遮阳板1与地面的夹角为30～60°，在遮阳板1的四周紧密固定有边框，边框由铝合金或碳纤维材料制成。光伏层2为条状结构，若干（本实施例中为5条）光伏层2平行布置并粘接于遮阳板1上，在柔性薄膜电池组件3上覆盖有膜层4，在膜层4上涂覆有涂料层5，光伏层2的面积为整个遮阳板1面积的70%。碳纤维板是由碳纤维加固补强的单向板材，是将碳纤维浸渍环氧树脂后在模具内固化并连续拉挤成型的；碳纤维板的面密度为2000g/m2，树脂含量为42%，纤维含量为1050g/m2，纤维体积含量≥65%，密度为100±2mm，抗拉强度为2950N/mm2，弹性模量为185000N/mm，碳纤维板的厚度为5～10mm，碳纤维板的长宽为500×600mm。柔性薄膜电池组件3是在可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为碲化镉薄膜太阳能电池；膜层4为含氟TPT聚酯膜，厚度为250微米；涂料层5由防污自洁涂料涂覆而成，防污自洁涂料为粒径为纳米级的有机硅改性丙烯酸涂料，厚度为50微米。
有机硅改性丙烯酸涂料由如下重量份的物质组成：
去离子水：520份；
活性物质含量为42%的有机硅丙烯酸乳液：50份；
成膜助剂：37份；
防腐防霉剂:9份；
消泡剂:8份；
乙二醇:45份；
增塑剂:0.4份；
pH调节剂:9份；
其中，成膜助剂为十二碳醇酯，防腐防霉剂为OBPA含砷有机物防霉剂，合成植物酯塑化剂，消泡剂为聚醚多元醇，pH调节剂为甲基硅酸钾水溶液；
柔性薄膜电池组件3与遮阳板1之间通过阻燃型聚合物粘结剂进行粘结固定，阻燃型聚合物粘结剂由如下重量份的原料制备而成：
聚丙烯酸脂类乳液：80份；
交联剂：15份；
有机磷氮类阻燃剂：2份；
溶剂：4份；
聚丙烯酸酯类乳液由丙烯酸酯类单体制备而成，丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯；交联剂为二甲苯烷二异氰酸酯；有机磷氮类阻燃剂为三异丙苯基磷酸脂；溶剂为正丁脂。
实施例6
与实施例5的区别在于，涂料为纳米氟碳涂料，由如下重量份的物质组成：
其中，二氧化钛是经过硅烷偶联剂表面改性的金红石型纳米二氧化钛颗粒；固化剂是以甲苯二异氰酸脂为原料，经过部分单体聚合，再以多元醇为封闭剂进行封闭反应制得的；涂料稀释剂为丙酮。
实施例7
一种光伏遮阳系统的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、支撑架的制备：支撑架由碳纤维或铝合金材料制成，在支撑架上设置有供螺丝和膨胀螺栓穿过的通孔：
步骤二、遮阳板1的制备：先将厚度为5mm的遮阳板1切割成宽度大于或等于窗户的宽度，长度为1m的板材；
步骤三、光伏层2的制备：在柔性薄膜电池组件3的表面覆盖加封膜层4，膜层4为TPT聚酯膜或乙烯—四氟乙烯共聚物膜，并在膜层4的外侧涂覆具有防污功能的纳米级有机硅丙烯酸涂料或纳米级氟碳涂料；
步骤四、粘结：制备阻燃型聚合物粘结剂，用阻燃型聚合物粘结剂将柔性薄膜电池组件3黏贴到遮阳板1的外表面；
步骤五、合并封装：按照柔性薄膜光伏电池组件3、阻燃型聚合物粘结剂、遮阳板1的顺序依次层叠，经过辊压和高压釜处理，使各层组件和材料紧密粘合，得到光伏板材，最后再将用铝合金或碳纤维材料制成的边框安装固定在光伏板材的四周，即得产品。
优选的是，阻燃型聚合物粘结剂的制备方法包括如下步骤：
A、在可调节温度的搅拌机中，先加入丙烯酸脂类单体，将温度升至50度，保持温度5小时，制成丙烯酸脂类乳液；
B、保持50度温度不变，在制成的丙烯酸脂类乳液中加入1/3体积的溶剂，搅拌均匀，加工成母液甲；
C、在温度为40度的条件下，将剩余2/3体积的溶剂与有机磷氮类阻燃剂均匀混合，制成母液乙；
D、在温度为50度的条件下，将母液甲和母液乙两组份均匀混合，随后缓慢加入交联剂并搅拌均匀，最后制成阻燃型聚合物粘结剂。
有机硅改性丙烯酸涂料的制备方法包括如下步骤：将称量好的防霉防腐剂和乙二醇、pH调节剂加入有机硅丙烯酸乳液中，以800转/分钟的转速预混和，充分搅拌约20min，以1500转/分钟的转速分散10min，在搅拌的过程中，加入1/3重量的消泡剂，再以800转/分钟的转速充分分散15min，并加入已经与成膜助剂、增塑剂混合均匀的去离子水，再加入2/3重量的消泡剂，搅拌混合均匀，配制成有机硅改性丙烯酸涂料；
纳米氟碳涂料制备方法包括如下步骤：按照比例称取纳米二氧化钛，加入到涂料稀释液中，分散混合均匀，搅拌时间为1小时；然后依次加入氟碳树脂和固化剂，搅拌均匀，制成纳米氟碳涂料。
实施例8
一种光伏遮阳系统的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、支撑架的制备：支撑架由碳纤维或铝合金材料制成，在支撑架上设置有供螺丝和膨胀螺栓穿过的通孔：
步骤二、遮阳板1的制备：先将厚度为10mm的遮阳板1切割成宽度大于或等于窗户的宽度，长度为1.5m的板材；
步骤三、光伏层2的制备：在柔性薄膜电池组件3的表面覆盖加封膜层4，膜层4为TPT聚酯膜或乙烯—四氟乙烯共聚物膜，并在膜层4的外侧涂覆具有防污功能的纳米级有机硅丙烯酸涂料或纳米级氟碳涂料；
步骤四、粘结：制备阻燃型聚合物粘结剂，用阻燃型聚合物粘结剂将柔性薄膜电池组件3黏贴到遮阳板1的外表面；
步骤五、合并封装：按照柔性薄膜光伏电池组件3、阻燃型聚合物粘结剂、遮阳板1的顺序依次层叠，经过辊压和高压釜处理，使各层组件和材料紧密粘合，得到光伏板材，最后再将用铝合金或碳纤维材料制成的边框安装固定在光伏板材的四周，即得产品。
优选的是，阻燃型聚合物粘结剂的制备方法包括如下步骤：
A、在可调节温度的搅拌机中，先加入丙烯酸脂类单体，将温度升至60度，保持温度7小时，制成丙烯酸脂类乳液；
B、保持60度温度不变，在制成的丙烯酸脂类乳液中加入1/3体积的溶剂，搅拌均匀，加工成母液甲；
C、在温度为50度的条件下，将剩余2/3体积的溶剂与有机磷氮类阻燃剂均匀混合，制成母液乙；
D、在温度为60度的条件下，将母液甲和母液乙两组份均匀混合，随后缓慢加入交联剂并搅拌均匀，最后制成阻燃型聚合物粘结剂。
有机硅改性丙烯酸涂料的制备方法包括如下步骤：将称量好的防霉防腐剂和乙二醇、pH调节剂加入有机硅丙烯酸乳液中，以800转/分钟的转速预混和，充分搅拌约30min，以1500转/分钟的转速分散15min，在搅拌的过程中，加入1/3重量的消泡剂，再以800转/分钟的转速充分分散20min，并加入已经与成膜助剂、增塑剂混合均匀的去离子水，再加入2/3重量的消泡剂，搅拌混合均匀，配制成有机硅改性丙烯酸涂料；
纳米氟碳涂料制备方法包括如下步骤：按照比例称取纳米二氧化钛，加入到涂料稀释液中，分散混合均匀，搅拌时间为1小时；然后依次加入氟碳树脂和固化剂，搅拌均匀，制成纳米氟碳涂料。
实施例9
安装实施：
首先用膨胀螺栓把由铝合金或碳纤维材料制成的三角形支撑架固定安装在建筑日晒面窗户中上部，并在外墙壁上钻孔和放置电缆导管；随后，在支撑架上倾斜安装矩形遮阳板1，支撑框架与遮阳板1之间用螺丝固定；光伏遮阳板1上的光伏电池输出导线及接线盒布置在位于遮阳板1内侧外墙壁上的导线槽孔内；电导线穿过导管的与室内的光伏太阳能控制器相连，太阳能控制器通过导线与蓄电池和逆变器相连；太阳能控制器可以提供直流输出，逆变器可以将直流电转变为交流电，再经安装在建筑物屋内的配电箱送上电网（并网使用）或直接提供给建筑负载用电。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光伏遮阳系统，其特征在于：包括支撑架和固定于其上的遮阳板(1)，在所述遮阳板(1)上固定有光伏层(2)，所述光伏层(2)从下至上依次包括柔性薄膜电池组件(3)、膜层(4)和涂料层(5)，所述遮阳板(1)为碳纤维板。 
2.根据权利要求1所述的光伏遮阳系统，其特征在于：在所述系统的左右两侧、前部和顶部均设置有遮阳板(1)，其中，顶部的所述遮阳板(1)为倾斜设置，在其倾斜面上固定有所述光伏层(2)。 
3.根据权利要求2所述的光伏遮阳系统，其特征在于：顶部的所述遮阳板(1)与地面的夹角为30～60°，在所述遮阳板(1)的四周紧密固定有边框，所述边框由铝合金或碳纤维材料制成。 
4.根据权利要求3所述的光伏遮阳系统，其特征在于：所述光伏层(2)为条状结构，若干所述光伏层(2)平行布置并粘接于所述遮阳板(1)上，在所述柔性薄膜电池组件(3)上覆盖有所述膜层(4)，在所述膜层(4)上涂覆有涂料层(5)，所述光伏层(2)的面积为整个遮阳板(1)面积的60％～80％。 
5.根据权利要求1所述的光伏遮阳系统，其特征在于：所述碳纤维板是由碳纤维加固补强的单向板材，密度为100±2mm，抗拉强度为2950N/mm2，弹性模量为185000N/mm，碳纤维板的厚度为5～10mm，所述碳纤维板的长宽为400×500mm，500×500mm，500×600mm或1000×1200mm。 
6.根据权利要求1所述的光伏遮阳系统，其特征在于：所述柔性薄膜电池组件(3)是在可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池，染料敏化电池或有机薄膜电池；所述膜层(4)为含氟TPT聚酯膜或乙烯—四氟乙烯共聚物膜，厚度为250微米；所述涂料层(5)由防污自洁涂料涂覆而成，所述防污自洁涂料为粒径为纳米级的有机硅改性丙烯酸涂料或纳米级氟碳涂料，厚度为30～70微米。 
7.根据权利要求1所述的光伏遮阳系统，其特征在于：所述柔性薄膜电池组件(3)与遮阳板(1)之间通过阻燃型聚合物粘结剂进行粘结固定。 
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