CN207776530U - 一种具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，包括车棚立柱、横向短支撑、支撑斜梁、檩条和电池组件，车棚立柱的数量为2榀以上，每榀车棚立柱的形状为双曲线，双曲线中部通过横向短支撑连接，每榀车棚立柱的顶部连接支撑斜梁，相邻2榀或3榀支撑斜梁的顶部连接多根檩条，电池组件与檩条连接，解决了现有膜结构车棚外观造型优美但上部膜结构不具备安装电池组件的缺点，或传统钢结构车棚结构单一且上部压型钢板固定安装电池组件较为复杂、配件成本较高、安全可靠性较差等问题，本实用新型具有更好抗弯受力性能、外观优美，结构受力更加经济合理，电池组件连接更为便捷可靠，可节约综合成本25%以上。

Description

一种具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构

技术领域

本实用新型属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构。

背景技术

目前国内新能源光伏领域发展迅速，近几年西部大型地面光伏电站由于电网送出条件的制约，规模化增长速度逐步变缓，与此同时分布式光伏迎来了良好发展机遇，装机规模快速增长，特别是中东部地区发展迅速。

分布式光伏发电主要是利用居民楼或大型厂房等建构筑物的屋面结构，在屋面上固定安装电池组件，通过接入电气设备进行转换提供稳定的电力供应，可提供给居民生活用电、工厂生产用电或直接接入国家电网。

一些居民楼和大型工厂往往拥有面积较大的停车场，该停车场部分采用无遮挡露天敞开式、部分采用钢结构车棚，其中钢结构车棚顶部安装有压型钢板或采用膜结构型式，上部可以遮风挡雨下部可以停放车辆。如何充分有效利用该区域停车场进行光伏发电成为分布式光伏应用的一个研究方向。

上部采用膜结构的钢结构车棚一般造型优美，注重观赏性，膜结构轻盈飘逸具有空间曲线美，该结构型式的车棚一般上部设置有多根斜拉索，膜结构空间曲线变换较为复杂，该类型膜结构车棚基本不具备安装固定电池组件的条件。

采用压型钢板屋面的钢结构车棚，一般采用传统的门式钢架结构，立柱大多采用矩形或圆形钢管，上部三角桁架梁系结构搭配C型檩条形成整个车棚结构，在檩条上部屋面一般铺设有压型钢板。该类型钢结构车棚上部屋面可以布置光伏组件，需要采用铝合金夹具、压块和导轨配合使用将光伏组件固定在压型钢板上。该类型钢结构车棚型式较为单一，屋面固定光伏组件方式较为复杂、配件安装成本较高、连接安全可靠性相对较差。

如何充分有效的利用停车车棚场地，更加安全合理的利用停车车棚屋面，设计一种结构优美，组件安装方便快捷、连接安全可靠，既美观又经济实用的新型太阳能光伏车棚成为重点研究方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有膜结构车棚外观造型优美上部膜结构不具备安装电池组件的缺点，克服传统钢结构车棚结构单一上部压型钢板固定安装电池组件较为复杂、配件成本较高、安全可靠性较差等问题。

为此，本实用新型提供了一种具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，包括车棚立柱、横向短支撑、支撑斜梁、檩条和电池组件，车棚立柱的数量为2榀以上，每榀车棚立柱的形状为双曲线，双曲线中部通过横向短支撑连接，每榀车棚立柱的顶部连接支撑斜梁，相邻2榀或3榀支撑斜梁的顶部连接多根檩条，电池组件连接檩条。

所述的车棚立柱东西向平行排布，檩条南北向平行排布，电池组件在东西向或南北向均为等间距平行排布。

所述的双曲线的上部和下部分别向两侧弯曲延伸，中部缩进，横向短支撑的两端连接在双曲线之间，横向短支撑的形状为双曲线。

所述的车棚立柱的截面为H型或闭口矩形，支撑斜梁和檩条的截面均为H型。

所述的支撑斜梁的H型腹板位置间隔设置多个镂空半圆或镂空圆形。

所述的檩条的H型上翼缘两侧与电池组件采用螺栓连接。

所述的多个支撑斜梁在同一平面内，平行排布的檩条在同一平面内，电池组件在同一平面内。

所述的相邻的车棚立柱东西方向之间的距离为7.8～8.3米，支撑斜梁与水平地面的倾角为10°～16°，支撑斜梁与水平地面的投影距离为6～12米，电池组件最低处离水平地面的高度不小于2.5m。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，利用双向弯曲H型钢形成具有双曲线特征的车棚立柱，该车棚立柱上部和下部分别向两侧弯曲延伸，中部位置缩进，双曲线车棚立柱相比传统的直线型立柱造型更加优雅美观；双曲线车棚立柱下部双向弯曲延伸，中部采用横向短支撑连接前后弯曲立柱形成受力整体，前后弯曲立柱在底部位置具有一定的距离，采用该结构型式大大提高了立柱底部的抗弯性能，前后立柱顶部双向弯曲延伸形成一段距离与支撑斜梁可靠连接，该结构型式可提高支撑斜梁在上部荷载作用下的抗弯能力，支撑斜梁优先采用H型钢，该截面型式受力更加经济合理，H型支撑斜梁腹板位置可间隔设置多个镂空半圆或镂空圆形，在基本不影响支撑斜梁受力可靠性的前提下，可提高支撑斜梁的美观性。

由于传统的C型檩条宽度有限，檩条上部翼缘无法直接连接两块相邻的电池组件，常规做法有以下几种安装方式，安装方式一，上部采用压型钢板然后布置导轨夹具和压块等配件进行电池组件的固定连接，该方式可保证整个车棚屋面的密闭性，但需要更多的连接配件，施工安装较为复杂配件成本较高。安装方式二，檩条上部螺栓固定位置增加一块钢制托板，电池组件边框与钢制托板采用螺栓连接，安装方式二相比方式一优点是减少了屋面压型钢板及导轨夹具压块等连接配件，但不足是相邻电池组件之间的缝隙加大很难保证屋面的密闭性。安装方式三在方式二的基础上取消钢制托板，直接在C型檩条垂直反向增加多根纵向导轨，导轨上部布置安装电池组件，相邻电池组件之间采用压块固定。该连接方式相比方式一取消了屋面压型钢板的设置，组件之间采用压块连接有不小于20mm的缝隙，该缝隙的存在很难保证屋面的密闭性，下雨天容易发生大规模漏雨现象，相比安装方式二增加了导轨夹具及压块等连接配件，安装固定方式复杂成本较高。

综合以上安装方式的优缺点，采用H型檩条上翼缘两侧可与电池组件边框直接采用螺栓连接，采用螺栓连接相比传统的压块连接施工安装更加便捷，连接固定可靠性更高；采用H型檩条与电池组件直接螺栓连接可避免钢制托板、铝合金夹具、导轨和压块等连接配件的使用，大大减少了安装复杂性；H型檩条受力更为合理，相比传统的C型檩条经济可靠性更高。采用双曲线特征的车棚立柱具有更好抗弯受力性能的同时外观更加优美，结构受力更为经济合理，电池组件连接固定更为便捷可靠，相比传统光伏车棚，该新型太阳能光伏车棚结构体系可节约综合成本25%以上。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

图1是单排2榀车棚立柱的结构示意图；

图2是单榀车棚立柱的放大结构示意图；

图3是单排车棚立柱的结构右视图；

图4是单排5榀车棚立柱的结构示意图；

图5是双排车棚立柱的结构右视图；

图6是双排2榀车棚立柱的结构示意图；

图7是双排5榀车棚立柱的结构示意图。

附图标记说明：1、车棚立柱；2、横向短支撑；3、支撑斜梁；4、檩条；5、电池组件。

具体实施方式

实施例1：

如图1-7所示，一种具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，包括车棚立柱1、横向短支撑2、支撑斜梁3、檩条4和电池组件5，车棚立柱1的数量为2榀以上，每榀车棚立柱1的形状为双曲线，双曲线中部通过横向短支撑2连接，每榀车棚立柱1的顶部连接支撑斜梁3，相邻2榀或3榀支撑斜梁3的顶部连接多根檩条4，电池组件5与檩条4连接；电池组件5为现有技术，支撑斜梁3与车棚立柱1采用焊接或螺栓固定连接， 采用双曲线特征的车棚立柱1具有更好抗弯受力性能的同时外观更加优美。

所述的车棚立柱1东西向平行排布，檩条4南北向平行排布，电池组件5在东西向或南北向均为等间距平行排布；所述的多个支撑斜梁3在同一平面内，平行排布的檩条4在同一平面内，电池组件5在同一平面内；可根据实际情况进行测量排布，在满足多种使用功能的前提下具备良好受力性能及美观性，适用范围广。

所述的双曲线的上部和下部分别向两侧弯曲延伸，中部缩进，横向短支撑2的两端连接在双曲线之间，横向短支撑2的形状为双曲线；该横向短支撑2端部分别与南北向双向弯曲型钢腰部位置可靠焊接，双曲线车棚立柱1相比传统的直线型立柱造型更加优雅美观，双曲线车棚立柱1下部双向弯曲延伸，中部采用横向短支撑2连接前后弯曲立柱形成受力整体，前后弯曲立柱在底部位置具有一定的距离，采用该结构型式大大提高了立柱底部的抗弯性能，前后立柱顶部双向弯曲延伸形成一段距离与支撑斜梁3可靠连接，该结构型式可提高支撑斜梁3在上部荷载作用下的抗弯能力。

所述的车棚立柱1的截面为H型或闭口矩形，支撑斜梁3和檩条4的截面均为H型，支撑斜梁3和檩条4为H型钢；所述的檩条4的H型上翼缘两侧与电池组件5采用螺栓连接；支撑斜梁3优先采用H型钢，该截面型式受力更加经济合理；由于传统的C型檩条宽度有限，檩条上部翼缘无法直接连接两块相邻的电池组件，常规做法有以下几种安装方式，安装方式一，上部采用压型钢板然后布置导轨夹具和压块等配件进行电池组件的固定连接，该方式可保证整个车棚屋面的密闭性，但需要更多的连接配件，施工安装较为复杂配件成本较高。安装方式二，檩条上部螺栓固定位置增加一块钢制托板，电池组件边框与钢制托板采用螺栓连接，安装方式二相比方式一优点是减少了屋面压型钢板及导轨夹具压块等连接配件，但不足是相邻电池组件之间的缝隙加大很难保证屋面的密闭性。安装方式三在方式二的基础上取消钢制托板，直接在C型檩条垂直反向增加多根纵向导轨，导轨上部布置安装电池组件，相邻电池组件之间采用压块固定。该连接方式相比方式一取消了屋面压型钢板的设置，组件之间采用压块连接有不小于20mm的缝隙，该缝隙的存在很难保证屋面的密闭性，下雨天容易发生大规模漏雨现象，相比安装方式二增加了导轨夹具及压块等连接配件，安装固定方式复杂成本较高。综合以上安装方式的优缺点，采用H型檩条4上翼缘两侧可与电池组件边框直接采用螺栓连接，采用螺栓连接相比传统的压块连接施工安装更加便捷，连接固定可靠性更高。采用H型檩条与电池组件直接螺栓连接可避免钢制托板、铝合金夹具、导轨和压块等连接配件的使用，大大减少了安装复杂性；H型檩条受力更为合理，相比传统的C型檩条经济可靠性更高。采用双曲线特征的车棚立柱具有更好抗弯受力性能的同时外观更加优美。相比传统光伏车棚，该新型太阳能光伏车棚结构体系可节约综合成本25%以上。

所述的支撑斜梁3的H型钢腹板位置间隔设置多个镂空半圆或镂空圆形；H型支撑斜梁3和车棚立柱1腹板位置可间隔设置多个镂空半圆或镂空圆形，在基本不影响支撑受力可靠性的前提下，可提高支撑斜梁和车棚立柱的美观性。

所述的相邻的车棚立柱1东西方向之间的距离为7.8～8.3米，支撑斜梁3与水平地面的倾角为10°～16°，支撑斜梁3与水平地面的投影距离为6～12米，电池组件5最低处离水平地面的高度不小于2.5m；在东西方向平行布置有多榀车棚立柱1，每榀车棚立柱东西向间距为7.8～8.3米，可轻松并排停放3辆车，最终太阳能车棚规模应根据场地大小和停车需求合理设置。

实施例2：

如图4所示，在实施例1的基础上，5榀车棚立柱1,4段停车间隔，可固定安装光伏板约120块，上部光伏板布置采用6行20列横向布置，沿着南北方向依次排列6块光伏板，长度约6米，沿着东西方向依次排列20块光伏板，长度约33.2米。沿着支撑斜梁3所在平面南北向依次平行布置有7道H型檩条4，在南北方向相邻的光伏组件边框分别与H型檩条4上翼缘两侧直接采用螺栓连接，采用该连接方式相比传统的C型檩条连接方式可省去钢制托板、压型钢板、铝合金夹具、导轨及压块等复杂的连接配件，可避免大风天气由于压块连接安装质量不合格有可能导致光伏板多米诺式破坏的风险。采用螺栓连接电池组件边框与檩条翼缘直接接触受力更为合理，安装方式便捷可靠，东西向或南北向电池组件5之间预留安装缝隙约10mm，可采用密封胶或密封条等进行封闭处理。3榀车棚立柱1之间的连续H型檩条4长度约16m，可采用一段焊接好的完整檩条或几段檩条拼接，具体可根据檩条生产运输及安装便利性进行选择。

实施例3

如图7所示，在实施例2的基础上，10榀车棚立柱1,4段停车间隔，可固定安装光伏板约240块，上部光伏板布置采用12行20列横向布置，沿着南北方向依次排列12块光伏板，长度约12米，沿着东西方向依次排列20块光伏板，长度约33.2米；东西方向每榀车棚立柱1间距为7.8～8.3米，在南北方向可并排停放2辆车，在东西方向可并排停放3辆车，每个停车间隔最多可同时停放6辆车；沿着支撑斜梁3所在平面南北向依次平行布置有13道H型檩条4，中间位置每道H型檩条4翼缘分别连接相邻两块光伏板的铝合金边框，端部两道H型檩条只需固定连接光伏板的一个铝合金边框，在南北方向设置有两道双曲线车棚立柱共同支撑整个斜梁、H型檩条及上部光伏板。

上述实例中东西向5榀车棚立柱，4段停车间隔可根据场地大小进行优化调整，可根据使用需求增加或减少车棚停车间隔，东西向间隔距离可根据上部组件排布方式或在满足当地自然条件下的檩条受力计算要求后进行合理调整。

综上，对比传统停车车棚，该新型太阳能光伏车棚结构体系在满足多种使用功能的前提下具备良好受力性能及美观性，该新型光伏车棚下部可以停放车辆，上部又可以充分利用空间进行光伏发电，为分布式光伏应用领域提供了一种有效途径，该新型太阳能光伏车棚结构体系在钢材用量、生产安装及组件固定等方面综合成本可减低25%以上，具有明显的技术经济性。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，其特征在于：包括车棚立柱（1）、横向短支撑（2）、支撑斜梁（3）、檩条（4）和电池组件（5），车棚立柱（1）的数量为2榀以上，每榀车棚立柱（1）的形状为双曲线，双曲线中部通过横向短支撑（2）连接，每榀车棚立柱（1）的顶部连接支撑斜梁（3），相邻2榀或3榀支撑斜梁（3）的顶部连接多根檩条（4），电池组件（5）与檩条（4）连接。

2.如权利要求1所述的具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，其特征在于：所述的车棚立柱（1）东西向平行排布，檩条（4）南北向平行排布，电池组件（5）在东西向或南北向均为等间距平行排布。

3.如权利要求2所述的具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，其特征在于：所述的双曲线的上部和下部分别向两侧弯曲延伸，中部缩进，横向短支撑（2）的两端连接在双曲线之间，横向短支撑（2）的形状为双曲线。

4.如权利要求3所述的具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，其特征在于：所述的车棚立柱（1）的截面为H型或闭口矩形，支撑斜梁（3）和檩条（4）的截面均为H型。

5.如权利要求4所述的具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，其特征在于：所述的支撑斜梁（3）的H型腹板位置间隔设置多个镂空半圆或镂空圆形。

6.如权利要求5所述的具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，其特征在于：所述的檩条（4）的H型上翼缘两侧与电池组件（5）采用螺栓连接。

7.如权利要求6所述的具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，其特征在于：所述的多个支撑斜梁（3）在同一平面内，平行排布的檩条（4）在同一平面内，电池组件（5）在同一平面内。

8.如权利要求7所述的具有双曲线特征的太阳能光伏车棚结构，其特征在于：所述的相邻的车棚立柱（1）东西方向之间的距离为7.8～8.3米，支撑斜梁（3）与水平地面的倾角为10°～16°，支撑斜梁（3）与水平地面的投影距离为6～12米，电池组件（5）最低处离水平地面的高度不小于2.5m。