一种防火防水光伏卷材的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种防火防水光伏卷材，为层状结构，从下至上由防水卷材衬底和柔性光伏组件两大部分组成，所述防水卷材衬底以高韧玻纤增强阻燃无纺布为胎基，胎基两面刮涂阻燃聚合物改性水泥砂浆，所述太阳能光伏组件从下至上依次包括柔性薄膜光伏电池组件、膜层和涂料层。本实用新型所述阻燃光伏防水卷材铺设施工方法简单，可以通过具有防火功能的聚合物干粉砂浆粘结剂将防水卷材冷粘与建筑屋面，无需动火加热、安全环保、操作简单、综合成本低，实现了集防水、防火、装饰和光伏发电多功能为一体的光伏建筑一体化。
【专利说明】一种防火防水光伏卷材
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及建筑节能和光电建筑领域，具体涉及一种集防火、防水和光伏发电多种功能为一体的光伏防水卷材。
【背景技术】
[0002]建筑屋面是光伏发电在建筑上的首选位置，其光伏发电元件主要包括晶硅光伏电池板和非晶硅光伏薄膜电池卷材。晶硅光伏电池板安装在建筑屋面上有两种固定方式，一种是利用自重或增加压重，直接安放在屋面上。由于荷载大，在轻型屋面和大跨度屋面上无法应用；另外在外露防水屋面上也不易应用，因为斜置的压重电池板的分力会对屋面外露卷材产生正压力，长期作用会破坏屋面防水层。另一种固定方式是固定件穿透屋面卷材防水层，和屋面结构层固定，这样会破坏防水层，有渗透隐患，不符合防水的基本原则。以上两种固定方法都有一个抗风揭的问题。非晶硅、铜铟钾硒等柔性光伏薄膜电池卷材采用不锈钢基板或高分子聚合物为基板，可在工程现场用特种胶粘合在普通金属屋面板、TPO单层高分子防水卷材、改性浙青防水卷材表面。使电池组件通过与防水卷材复合，形成为既可防火、防水，又可光伏发电的光伏建筑一体化产品。但该技术在工程应用中还存在以下问题:一是现场湿作业受环境和人为影响因素大，材料浪费、人工成本高、易出现质量问题；二是目前TPO单层高分子防水卷材、改性浙青防水卷材等的价格昂贵、防火性差，难以满足国家对屋面防水材料越发严格的防火安全要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种防火防水光伏卷材，所述防火防水光伏卷材既可以作为防水卷材，又可以进行光伏发电，为符合光伏建筑一体化要求的功能性光伏建材部品。
[0004]一种防火防水光伏卷材，所述防火防水光伏卷材为层状结构，从下至上由防水卷材衬底和柔性光伏组件两大部分组成，所述防水卷材衬底以高韧玻纤增强阻燃无纺布为胎基，胎基两面刮涂阻燃聚合物改性水泥砂浆，所述柔性光伏组件从下至上依次包括柔性薄膜光伏电池组件、膜层和涂料层。
[0005]本实用新型所述的防火防水光伏卷材，其中所述防水卷材衬底厚度为1.2?
2.0mm ;所述高韧玻纤增强阻燃无纺布用料采用安纺阻燃纤维或4080纤维。
[0006]本实用新型所述的防火防水光伏卷材，其中所述柔性薄膜光伏电池组件为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、锑化镉薄膜太阳能电池，染料敏化电池或有机薄膜电池。
[0007]本实用新型所述的防火防水光伏卷材，其中所述膜层为乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度为25um ;所述涂料层为纳米级有机硅改性丙烯酸涂料或纳米级氟碳涂料，厚度为30 ?70umo
[0008]本实用新型所述的防火防水光伏卷材，还包括粘结所述防水卷材衬底和柔性薄膜光伏电池组件的粘结层，所述粘结层由西卡单组分高模量聚氨酯密封胶粘剂构成。
[0009]本实用新型所述的防火防水光伏卷材，其中所述柔性薄膜光伏电池组件连接有正负极导线，正负极导线采用封闭式雌雄快速接口与相邻光伏防水卷材上的外部用电器相互配合连接，所述导线刷涂防水胶并设置防水胶条作为保护层。
[0010]本实用新型从以下两个方面克服了现有光伏防水卷材屋面技术的缺陷:(1)同以往在施工现场，将柔性光伏组件粘贴在ΤΡ0、改性浙青防水卷材表面不同，本实用新型的创新方法为:在工厂内，把柔性薄膜光伏电池组件、西卡单组分高模量聚氨酯密封胶粘剂、防水卷材衬底上下依次层叠，经过机械辊压和高压釜处理，使阻燃防水卷材和非晶硅等柔性太阳能光伏薄膜电池组件紧密结合在一起。形成一种既可以作为屋面防水卷材，又可以进行光伏发电的光伏防水系统。此系统可以在建筑屋面上像传统防水卷材一样铺设。即通过一次性施工就实现了防水、防火和光伏发电多项功能。减少了现场湿作业施工环节，降低了成本，提高了产品质量。最终实现真正意义上的光伏建筑一体化；(2)由于柔性衬底采用了阻燃型胎基和阻燃型聚合物改性水泥砂浆，使得柔性衬底具备了阻燃、防水双重特性，克服了 TPO单层高分子防水卷材和浙青防水卷材等有机物易燃的缺陷，保证了光伏防水系统的整体安全性和光伏建筑一体化工程的安全、高效运行。太阳能光伏发电系统与建筑屋面防水工程同步设计、同步施工、同步验收、同步维护保养。最大限度地发挥了现代建材的多功能性，实现真正意义上的光伏建筑一体化。避免了安装晶硅太阳能光伏电池玻璃板产生的破坏屋面防水层、增加建筑物荷载、抗风揭能力差、破坏建筑景观等问题。
[0011]本实用新型采用了非晶硅等柔性薄膜太阳能光伏电池组件，该组件与传统的晶体硅太阳能电池的最大区别之一就是可以利用不锈钢或各种聚合物等质轻柔软的材料作为太阳能电池的衬底，使之具有柔软、轻薄和可绕曲等优点；兼具防水、增强抗裂和光伏发电等多重使用功能，应用于新建和既有建筑节能改造的光电建筑，同时实现建筑屋面防水和自发自用所需电力。
[0012]该实用新型充分发挥了柔性防水卷材和柔性薄膜光伏电池组件所共有的轻质、柔韧性好、可绕折、加工性能好、灵活多变、易于安装、寿命长、抗风揭能力强的优点。将卷材防水和柔性电池组件结合在一起，既防水又可发电，其防风揭与防水卷材相同，在无需增加任何安装设施的情况下，综合解决了大跨度屋面、轻型屋面等各类屋面的防水，防火和光伏发电问题。
[0013]下面结合附图对本实用新型所述的防火防水光伏卷材作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型所述防火防水光伏卷材的结构示意图；
[0015]图2为图1的K处的局部放大图。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]如图1和图2所示，一种防火防水光伏卷材，为层状结构，由内至外依次包括防水卷材衬底1、粘结层2、柔性薄膜光伏电池组件3、膜层4和涂料层5。所述防水卷材衬底以高韧玻纤增强阻燃无纺布为胎基，胎基两面刮涂阻燃改性聚合物水泥砂浆；其中所述高韧玻纤增强阻燃无纺布用料采用安纺阻燃纤维(粘胶纤维)和4080纤维(低熔点纤维)，该纤维具有优异的阻燃抗熔融作用，能有效形成阻燃防火墙。其中阻燃聚合物改性水泥砂浆层主要原料按重量的份数计为:普硅42.5水泥12?17份，石英砂40?45份，丙酸乳液18?23份，水17?25份，复合阻燃剂4?8份；其中所述的聚合物改性水泥砂浆层原料中的复合阻燃剂是由52#氯化石蜡、氢氧化铝、氢氧化镁和三氧化二锑混合而成，质量比为52#氯化石腊:氢氧化招:氢氧化镁:三氧化二铺=2:4:2:3。
[0018]所述防水卷材衬底I厚度为2.0mm ;所述柔性薄膜光伏电池组件3为非晶硅柔性太阳能薄膜电池；所述膜层4为乙烯一四氟乙烯共聚物膜(ETFE)，厚度为25um ;所述涂料层5为纳米级有机硅改性丙烯酸涂料，厚度为30um ;所述防火防水光伏卷材还包括粘结层
2,由西卡单组分高模量聚氨酯密封胶粘剂Sikaflex-1lFC(Pro)构成,粘结所述防水卷材衬底I和柔性薄膜光伏电池组件3。
[0019]所述柔性薄膜光伏电池组件3连接有正负极导线，正负极导线采用封闭式雌雄快速接口，所述导线外面用防水胶为保护层，并采用防火防水胶条对导线进行保护。所述导线外面用防水胶为保护层，并采用防火防水胶条对导线进行保护；在工厂内用西卡单组分高模量聚氨酯密封胶粘剂Sikaflex-1lFC(Pro)将柔性薄膜光伏电池组件3粘结到所述防水卷材衬底I表面，经过辊压和高压釜处理，使各层组件紧密粘合，制成具有建筑屋面防水和光伏发电多种功能的光伏建材。
[0020]实施例2
[0021]一种防火防水光伏卷材，所述防水卷材衬底I厚度为1.2mm ;所述柔性薄膜光伏电池组件3为有机薄膜电池；所述涂料层5为纳米级氟碳涂料，厚度为70um ;所述阻燃聚合物改性水泥砂浆由如下重量份的原料组成:普硅425水泥17份，石英砂38份，丙酸乳液23份，水15份，复合阻燃剂7份；其他同实施例1。
[0022]实施例3
[0023]一种防火防水光伏卷材，所述防水卷材衬底I厚度为1.8mm ;所述柔性薄膜光伏电池组件3为铜铟钾硒薄膜太阳能电池；所述涂料层5为纳米级有机硅改性丙烯酸涂料，厚度为50um ;所述阻燃聚合物改性水泥砂浆由如下重量份的原料组成:普硅42.5水泥18份，石英砂36份，丙酸乳液24份，水14份，复合阻燃剂7份；其他同实施例1。
[0024]实施例4
[0025]一种防火防水光伏卷材，所述防水卷材衬底I厚度为1.5mm ;所述柔性薄膜光伏电池组件3为染料敏化电池；所述涂料层5为纳米级氟碳涂料，厚度为40um，所述阻燃聚合物改性水泥砂浆由如下重量份的原料组成:普硅42.5水泥14份，石英砂39份，丙酸乳液22份，水18份，复合阻燃剂7份；其他同实施例1。
[0026]实施例5
[0027]一种制备防火防水光伏卷材的方法，包括如下步骤:
[0028]( I)防水卷材衬底I的制备:将阻燃聚合物改性水泥砂浆均匀刮涂于高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基的两侧，厚度控制在1.2mm?2.0mm，生产线自动烘干，待表面聚合物水泥砂浆达到初凝后，成卷存放。然后在5?38°C的自然条件下养护28天，待聚合物水泥砂浆强度达到要求后备用。
[0029](2)光伏电池组件3的制备:将表面用乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)膜封装的柔性薄膜光伏电池组件正面涂覆纳米级有机硅丙烯酸涂料或纳米级氟碳涂料，涂覆厚度为30?70um ;所述乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)膜厚度为25um ;所述柔性薄膜光伏电池组件3为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、锑化镉薄膜太阳能电池，染料敏化电池或有机薄膜电池；
[0030](3)采用西卡单组分高模量聚氨酯密封胶粘剂将所述柔性薄膜电池组件底部粘结到所述防水卷材衬底的表面；
[0031](4)合并封装:按照柔性薄膜光伏电池组件3、西卡单组分高模量聚氨酯密封胶粘齐U(粘结层2)、防水卷材衬底I的顺序依次层叠，经过辊压和高压釜处理，使各层组件紧密粘合，即得产品。
[0032]所述柔性薄膜光伏电池组件连接有正负极导线，正负极导线采用封闭式雌雄快速接口，所述导线外面用防水胶为保护层，并采用防火防水胶条对导线进行保护。
[0033]所述防火防水光伏卷材安装方法为:
[0034](I)基层处理为水泥砂浆找平层，要求坚实、平整、光泽、无起鼓现象。基层必须干燥。含水率要求在9%以下；
[0035](2)在干燥的基层上涂刷专用无机干粉砂浆粘结剂，要求涂刷均匀一次涂好；
[0036]安装过程中使用的所述专用无机干粉砂浆粘结剂由如下重量份的物质组成:普硅425水泥32份，重钙12份，40目石英砂55份，瓦克胶粉I份；
[0037](3)铺粘防水卷材工艺:先将卷材按位放正后留出IOcm宽的搭茬，前面滚铺，后面滚压，要求铺粘密实、平整，注意不要卷入空气和异物，无皱折，无起鼓，接缝处应满涂粘合齐IJ，干燥20min再用力压滚，使其粘贴结实牢固；
[0038](4)每卷光伏防水卷材上的太阳能薄膜电池都有独立的正负级电流引出导线和封闭式雌雄快速接口 ；电导线、快速接口及接线盒放置在位于延光伏防水卷材宽度方向一侧的导线槽孔内。在安装时将每卷光伏防水卷材的电导线快速接口通过接线盒进行电路连接组合(串联或并联电路连接)，然后利用导线槽将电力输出线引导连接至逆变器，将直流电转变为交流电，经安装在建筑屋物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；封闭式雌雄快速接口与接线盒之间的连接为密封胶封接。整个线路槽用耐候性、绝缘性、密封性俱佳的硅胶进行填充密封，使之达到防水、防冻、防高温的要求。
[0039]实施例6
[0040]安装过程中使用的所述专用无机干粉砂浆粘结剂由如下重量份的物质组成:普硅42.5水泥37份，重钙8份，70目石英砂51份，瓦克胶粉3份；其他同实施例5。
[0041]实施例7
[0042]安装过程中使用的所述专用无机干粉砂浆粘结剂由如下重量份的物质组成:普硅42.5水泥35份，重钙10份，50目石英砂50份，瓦克胶粉4份；其他同实施例5。
[0043]实施例8
[0044]安装过程中使用的所述专用无机干粉砂浆粘结剂由如下重量份的物质组成:普硅
42.5水泥36份，重钙9份，60目石英砂48份，瓦克胶粉5份；其他同实施例5。
[0045]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。
【权利要求】
1.一种防火防水光伏卷材，其特征在于:所述防火防水光伏卷材为层状结构，从下至上由防水卷材衬底和柔性光伏组件两大部分组成，所述防水卷材衬底以高韧玻纤增强阻燃无纺布为胎基，胎基两面刮涂阻燃聚合物改性水泥砂浆，所述柔性光伏组件从下至上依次包括柔性薄膜光伏电池组件、膜层和涂料层。
2.根据权利要求1所述的防火防水光伏卷材，其特征在于:所述防水卷材衬底厚度为1.2?2.0mm ;所述高韧玻纤增强阻燃无纺布用料采用安纺阻燃纤维或4080纤维。
3.根据权利要求1或2所述的防火防水光伏卷材，其特征在于:所述柔性薄膜光伏电池组件为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、锑化镉薄膜太阳能电池，染料敏化电池或有机薄膜电池。
4.根据权利要求3所述的防火防水光伏卷材，其特征在于:所述膜层为乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度为25um ;所述涂料层为纳米级有机硅改性丙烯酸涂料或纳米级氟碳涂料，厚度为30?70um。
5.根据权利要求4所述的防火防水光伏卷材，其特征在于:还包括粘结所述防水卷材衬底和柔性薄膜光伏电池组件的粘结层，所述粘结层由西卡单组分高模量聚氨酯密封胶粘剂构成。
6.根据权利要求5所述的防火防水光伏卷材，其特征在于:所述柔性薄膜光伏电池组件连接有正负极导线，正负极导线采用封闭式雌雄快速接口与相邻光伏防水卷材上的外部用电器相互配合连接，所述导线刷涂防水胶并设置防水胶条作为保护层。
【文档编号】E04D13/16GK203514665SQ201320513573
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】李晓军 申请人:烟台斯坦普精工建设有限公司