WO2014117541A1 - 一种建筑光伏构件模块 - Google Patents

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Abstract

一种建筑光伏构件模块，包括光伏组件、连接器、接线盒和边框（1），光伏组件的背面依次为蜂窝芯层（7）、蜂窝孔状板（8）、保温层（9）和构件背板（10）；蜂窝芯层（7）、蜂窝孔状板（8）和保温层（9）填充发泡材料黏合并固化成整体结构，蜂窝芯层（7）与光伏组件背板（5）和蜂窝孔状板（8）黏合构成蜂窝板结构层；蜂窝板结构层的周边和底部包裹在所述保温层（9）内形成主传热断桥层；光伏组件与主传热断桥层组合成主体构件，主体构件周边设边框（1）构成模块结构。该建筑光伏构件模块可充分发挥光伏组件和蜂窝芯层及发泡保温材料的综合技术优势，解决了模块的散热和强度问题，可直接替代建筑围护系统的保温层和装饰层，实现建筑一体化的设计。

Description

一种建筑光伏构件模块
本申请要求 2013 年 02 月 01 日提交中国专利局、 申请号为 201310044085.9、 发明名称为"一种建筑光伏构件模块"的中国专利申请的 优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域
本发明涉及一种建筑材料和光伏电池板合为一体的新型建筑光伏构件 模块， 其既可用于太阳能发电， 又可用作建筑物顶层或墙体的建材。
背景技术
因能源危机和可持续发展的需要， 光伏发电特别是光伏建筑一体化是 重要的技术手段之一。 现有技术中的太阳能光伏组件， 棵露的背板是易燃 有机材料， 组件采用固定架铺设于建筑物顶层， 光伏组件之间通过电缆连 接， 这种系统功能单一、 成本高、 安装复杂、 系统安全隐患大， 无法符合 建筑的标准及规范。 而太阳能电池与建筑材料复合在一起， 工厂定型生产， 制成具有光伏发电功能的建筑材料或建筑构件有着广阔的市场； 其关键是 如何提高建筑光伏材料的结构强度、 降噪音与保温隔热等性能， 并使其符 合建筑相关规范与标准。
中国发明专利 CN201210051491.3公开了一种光伏蜂窝组件模块， 包 括由光伏板、 连接器和接线盒构成的光伏组件， 光伏板的下层为依次粘接 的上热融胶膜、蜂窝芯层、 下热融胶膜和背板， 构成组件模块的主体结构； 组件模块的主体结构周边设铝合金边框； 连接器为正极连接器和负极连接 器， 分别设在该组件模块的两侧； 接线盒内置于蜂窝芯层层中。 此专利技 术产品可以直接构建建筑屋顶和墙体的围护系统， 但在应用和量产中存在 下述不足： 其一； 蜂窝芯层直接与光伏板和组件模块的背板黏合， 造成组 件模块热传导严重， 模块没有做传热断桥处理， 产品隔热保温性能差； 其 二； 蜂窝芯层采用热融胶膜黏合， 光伏板存在二次高温层压过程， 对光伏 板的质量控制不利， 而蜂窝芯层的黏合强度也难以达到最佳状态， 组件模 块的结构强度无法保证； 其三； 边框将蜂窝芯层和光伏板与组件模块的背 板装配成一个整体模块， 这个结构要求蜂窝芯层和光伏板与组件模块的背 板配合度好， 造成产品材料制造困难及成本高； 其四； 模块的蜂窝芯层抽 真空难度高， 也难以确保长期的真空状态， 导致组件模块的保温隔热性能 不稳定。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题， 本发明的目的在于提供一种建筑光 伏构件模块， 其可解决建筑光伏蜂窝模块结构强度与保温性能， 可解决材 料加工中的难题并使量产的工艺筒化，光伏组件不需要二次高温层压过程， 保证产品长期工作的稳定性。 模块具备铝蜂窝板的所有性能特征， 并较好 的解决了光伏组件及蜂窝材料剥离脱落，接线盒内发热器件的散热等问题， 其标准的模块结构设计， 整体性强， 方便安装， 成本相对较低。
本发明为实现其目的所采取的技术方案： 一种建筑光伏构件模块， 包 括光伏组件、 连接器、 接线盒和边框， 所述光伏组件由玻璃、 胶层、 太阳 能电池片及光伏组件背板构成， 所述光伏组件的背面依次为填充发泡材料 的蜂窝芯层、 蜂窝孔状板、 保温层和构件背板； 所述蜂窝芯层整体分布在 蜂窝孔状板上， 所述蜂窝芯层、 蜂窝孔状板和保温层填充发泡材料黏合并 固化成整体结构， 其中蜂窝芯层还与其上方的光伏组件背板黏合， 保温层 还与其下方的构件背板黏合； 所述蜂窝芯层与光伏组件背板和蜂窝孔状板 黏合构成蜂窝板结构层； 所述蜂窝板结构层的周边和底部包裹在所述保温 层内形成主传热断桥层； 所述光伏组件与其背面的蜂窝板结构层、 保温层 和主传热断桥层组合成主体构件，所述主体构件周边设边框构成模块结构。
所述边框采用铝合金、 铜或不锈钢， 其主体为连接框， 所述连接框上 部沿其长度方向同侧设上、 下槽板， 两者构成光伏组件安装槽； 所述下槽 板与位于其下方的连接框侧面的区域构成蜂窝板结构层和保温层的装配 区； 所述连接框上端部与光伏组件安装槽反向位置设密封条安装槽和外层 密封胶槽； 所述连接框下端沿其长方向设隔热槽和边框安装板， 其中所述 隔热槽位于保温层装配区同侧， 所述边框安装板位于隔热槽反向位置。
所述连接框的内侧边设接线盒限位凸台， 所述下槽板背面设接线盒防 滑凸台。 所述接线盒置于蜂窝芯层与发泡层中， 接线盒内的发热器件的散热面 透过接线盒窗口与外部边框或构件背板贴装散热； 所述连接器为正极连接 器和负极连接器， 分别固定在两侧边框上， 连接器的一端伸出框面， 另一 端伸入保温层的发泡材料中。
所述构件背板与边框连接处压接隔热垫构成副传热断桥层。
所述光伏组件背板采用金属薄板， 其上表面设导电绝缘层， 背面设有 拉毛构造。
所述蜂窝孔状板采用镀辞钢板， 蜂窝孔状板的上表面和背面设拉毛构 造； 所述构件背板采用金属薄板， 构件背板的上表面设拉毛构造， 背面设 防腐蚀层。
所述接线盒内的发热器件包括旁路保护二极管和过电压及过电流保护 器件， 两者焊接在 PCB电路板上， 光伏组件的汇流条和连接器的线缆通过 PCB电路板实现电气连接； 接线盒内置逆变器或通信控制电路时， 其散热 器或发热器件透过接线盒窗口与外部边框或构件背板贴装散热。
由上述技术方案可知： 本发明充分的发挥了光伏组件和蜂窝芯层及发 泡保温材料的综合技术优势， 用光伏组件替代了蜂窝板成本最高的面板， 实现成本更低的光伏发电和建筑保温及装饰功能； 将光伏组件的接线盒内 置于蜂窝芯层中， 发热器件贴装在构件背板或模块的铝合金边框上， 解决 了散热问题； 建筑光伏构件采用边框连接， 模块之间无需电缆连接， 使建 筑光伏蜂窝模块被设计成标准的模块成为可能； 构件发泡保温层与蜂窝芯 层之间是蜂窝状孔板， 发泡材料流动填充满所有蜂窝芯层孔和保温层及蜂 窝芯层与边框的空隙中， 将所有材料黏合并固化成一个强度高和保温性能 好的模块； 蜂窝芯层和发泡材料都是良好的隔音降噪材料， 构件的有机材 料全部密封在无机材料中， 产品没有火灾隐患。 上述技术方案组合使本发 明成为一种新型的复合建筑材料， 可直接替代建筑围护系统的保温层和装 饰层， 真正实现了建筑一体化的设计。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。 图 1为本发明的构件结构截面图；
图 2为本发明的构件正面示意图；
图 3为本发明的构件侧面示意图；
图 4为本发明的边框截面图；
图 5为本发明的构件安装正面示意图；
图 6为本发明的构件安装侧面截面图；
图 7为本发明的构件接线盒安装侧面剖视图；
图 8为本发明的构件接线盒侧面示意图；
图 9为本发明的构件接线盒背面示意图；
图 10为本发明的构件接线盒去盖主视示意图；
图 11为本发明的构件接线盒安装示意图；
图 12为本发明的构件接线盒的上壳示意图；
图 13为本发明的构件接线盒下壳示意图；
附图中： 1、 边框， 2、 玻璃， 3、 胶层， 4、 太阳能电池片， 5、 光伏组 件背板， 7、 蜂窝芯层， 8、 蜂窝孔状板， 9、 保温层， 10、 构件背板， 11、 隔热垫， 12、 光伏组件安装槽， 121、 上槽板， 122、 下槽板， 13、 密封条 安装槽， 14、 外层密封胶槽， 15、 边框安装板， 16、 连接框， 17、 接线盒 限位凸台， 18、 接线盒防滑凸台， 19、 正极连接器， 20、 负极连接器， 21、 边框安装板， 22、 组件安装区， 23、 边框安装孔， 24、 隔热槽， 25、 边框 密封条， 26、 龙骨， 27、 固定螺栓， 28、 弧面结构， 29、 下壳， 30、 发热 器件， 31、 PCB电路板， 32、 组件汇流条窗口， 33、 汇流条连接口， 34、 卡扣， 35、 金属连接片， 36、 线缆， 37、 上壳， 38、 接线盒定位卡槽， 39、 线缆卡扣， 40、 上下壳卡扣， 41、 金属连接片固定螺丝， 43、 散热窗。
具体实施方式
参见图 1-3 , 本发明包括光伏组件、 正极连接器 19、 负极连接器 20, 接线盒和边框 1 , 光伏组件由玻璃 2、 太阳能电池片 4及光伏组件背板 5 构成， 太阳能电池片 4的上表面和背面涂胶黏合形成胶层 3。 光伏组件背 板 5采用金属薄板， 其上表面设导电绝缘层， 背面设有拉毛构造。 光伏组 件的背面依次为填充发泡材料的蜂窝芯层 7、蜂窝孔状板 8、保温层 9和构 件背板 10; 蜂窝芯层整体分布在蜂窝孔状板上。 蜂窝孔状板 8采用镀辞钢 板， 蜂窝孔状板的上表面和背面设拉毛构造； 构件背板 10采用金属薄板， 构件背板的上表面设拉毛构造， 背面设防腐蚀层。 发泡材料流动填充满所 有蜂窝芯层孔和蜂窝芯层与边框的空隙， 及填充形成保温层 9, 发泡材料 将各层黏合并固化成一个强度高和保温性能好的模块（在发泡材料填充前， 先将蜂窝芯层与其上方的光伏组件背板 5和下方的蜂窝孔状板 8黏合形成 整体后再填充发泡材料）。发泡材料主要采用聚氨酯。填充发泡材料的蜂窝 芯层 7与光伏组件背板 5和蜂窝孔状板 8构成蜂窝板结构层； 蜂窝板结构 层的周边和底部包裹在保温层 9内形成主传热断桥层。 光伏组件与其背面 的蜂窝板结构层、 保温层 9组合成主体构件， 保温层 9既具有保温性能又 作为主传热断桥层， 阻隔热传导。 在主体构件的周边设边框构 1成模块结 构。 构件背板 10与边框的下端连接处压接隔热垫 11构成副传热断桥层。 隔热垫 11采用发泡胶条， 隔热垫 11被压接在隔热槽 24中。
如图 4-7所示， 边框 1采用铝合金、 铜或不锈钢等材料制作， 其主体 为连接框 16。连接框 16上部沿其长度方向同侧设上槽板 121、下槽板 122, 两者构成光伏组件安装槽 12; 下槽板 122与位于其下方的连接框侧面的区 域构成蜂窝板结构层和保温层的装配区。 连接框的上端部与光伏组件安装 槽反向位置设密封条安装槽 13和外层密封胶槽 14; 连接框 16的下端沿其 长方向设隔热槽 24和边框安装板 15 , 其中隔热槽位于保温层装配区同侧， 边框安装板 15位于隔热槽反向位置。隔热槽 24用于安装隔热垫 11和构件 背板 10, 构件背板 10的四边压接在隔热垫 11上。 边框安装板 15上方为 边框密封胶填充区。 连接框的内侧边设接线盒限位凸台 17, 下槽板背面设 接线盒防滑凸台 18。 边框安装板 15设有边框安装孔 23 , 用于相邻模块的 边框连接。连接框 16内的方孔为角码安装孔，用于边框端头安装角码使之 连接成四边形框， 四边形框内的整个区域为组件安装区 22。 相邻两个边框 拼接时， 密封条安装槽 13中插入边框密封条 25。 边框密封条 25中部设有 弧面结构 28 , 用于解决模块装后的应力问题。 边框用固定螺栓 27 固定在 龙骨 26上。
接线盒置于蜂窝芯层与发泡层中， 接线盒内的发热器件紧贴在铝合金 边框或构件背板， 利于散热。 正、 负极连接器分别固定在铝合两侧金边框 上， 一端伸出框面， 另一端伸入保温层的发泡材料中。
如图 8-13所示， 接线盒由上壳 37和下壳 29构成， 其间通过上下壳卡 扣 40卡合。 接线盒内的发热器件 30包括旁路保护二极管和过电压及过电 流保护器件， 两者焊接在 PCB电路板 31上； 发热器件散热面透过接线盒 的散热窗 43窗口与其外部的边框或构件背板贴装散热；光伏组件汇流条和 连接器线缆通过 PCB电路板 31实现电气连接； 接线盒内置逆变器或通信 控制电路时， 其散热器或发热器件透过接线盒的散热窗与外部散热材料一 边框或构件背板贴装散热。
上述仅为本发明的实施例而已， 对本领域的技术人员来说， 本发明有 多种更改和变化。 凡在本发明的发明思想和原则之内， 作出任何修改， 等 同替换， 改进等， 均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种建筑光伏构件模块， 包括光伏组件、 连接器、 接线盒和边框， 所述光伏组件由玻璃、 胶层、 太阳能电池片及光伏组件背板构成， 其特征 在于： 所述光伏组件的背面依次为填充发泡材料的蜂窝芯层、蜂窝孔状板、 保温层和构件背板； 所述蜂窝芯层整体分布在蜂窝孔状板上； 所述蜂窝芯 层、 蜂窝孔状板和保温层中填充发泡材料黏合并固化成整体结构， 其中蜂 窝芯层还与其上方的光伏组件背板黏合， 保温层还与其下方的构件背板黏 合； 所述蜂窝芯层与光伏组件背板和蜂窝孔状板黏合构成蜂窝板结构层； 所述蜂窝板结构层的周边和底部包裹在所述保温层内形成主传热断桥层； 所述光伏组件与其背面的蜂窝板结构层、 保温层和主传热断桥层组合成主 体构件， 所述主体构件周边设边框构成模块结构。
2、根据权利要求 1所述的建筑光伏构件模块， 其特征在于： 所述边框 采用铝合金、 铜或不锈钢， 其主体为连接框， 所述连接框上部沿其长度方 向同侧设上、 下槽板， 两者构成光伏组件安装槽； 所述下槽板与位于其下 方的连接框侧面的区域构成蜂窝板结构层和保温层的装配区； 所述连接框 上端部与光伏组件安装槽反向位置设密封条安装槽和外层密封胶槽， 所述 连接框下端沿其长方向设隔热槽和边框安装板， 其中所述隔热槽位于保温 层装配区同侧， 所述边框安装板位于隔热槽反向位置。
3、根据权利要求 2所述的建筑光伏构件模块， 其特征在于： 所述连接 框的内侧边设接线盒限位凸台， 所述下槽板背面设接线盒防滑凸台。
4、根据权利要求 1所述的建筑光伏构件模块， 其特征在于： 所述接线 盒置于蜂窝芯层与发泡层中， 接线盒内的发热器件的散热面透过接线盒窗 口与外部的所述边框或构件背板贴装散热； 所述连接器为正极连接器和负 极连接器， 分别固定在两侧所述边框上， 连接器的一端伸出框面， 另一端 伸入保温层的发泡材料中。
5、根据权利要求 1所述的建筑光伏构件模块， 其特征在于： 所述构件 背板与所述边框连接处压接隔热垫构成副传热断桥层。
6、 根据权利要求 1 所述的建筑光伏构件模块， 其特征在于： 所述光 伏组件背板采用金属薄板， 其上表面设导电绝缘层， 背面设有拉毛构造。
7、 根据权利要求 1 所述的建筑光伏构件模块， 其特征在于： 所述蜂 窝孔状板采用镀辞钢板， 蜂窝孔状板的上表面和背面设拉毛构造； 所述构 件背板采用金属薄板， 构件背板的上表面设拉毛构造， 背面设防腐蚀层。
8、根据权利要求 4所述的建筑光伏构件模块， 其特征在于： 所述接线 盒内的发热器件包括旁路保护二极管和过电压及过电流保护器件， 两者焊 接在 PCB电路板上， 光伏组件的汇流条和连接器的线缆通过 PCB电路板 实现电气连接； 所述接线盒内置逆变器或通信控制电路时， 其散热器或发 热器件透过接线盒窗口与外部的所述边框或构件背板贴装散热。
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