一种太阳能光伏屋顶的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了属于建筑房屋【技术领域】的一种模块化的同步设计施工的太阳能光伏屋顶。该屋顶的主梁和次梁垂直交错排列，形成天井式井字梁排列，在井字梁上方浇筑垂直的混凝土薄板，剖面成口字形模版上方的四周设有窗框，窗框上设有螺孔，光伏组件通过螺孔固定在天井上，主梁和次梁的背部设有若干过滤净化槽。本实用新型的模块化太阳能光伏屋顶在建造屋顶时一次成型，节约建造成本；采用南向采光和排水，满足光伏安装斜度和防火防水等要求；过滤净化槽可以收集雨水和净化室内空气；该屋顶的光伏组件组装简单，使用寿命长，光电转化率高。
【专利说明】一种太阳能光伏屋顶
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于建筑房屋【技术领域】，具体涉及一种模块化的同步设计施工的太阳 能光伏屋顶。
【背景技术】
[0002] 目前，新建建筑中采用最多的是混凝土平屋面，除了极少数的公共建筑，采用局部 钢结构屋面形式，将屋面设计成具备采光功能外，近乎100 %的混凝土屋面，都未考虑利用 采光功能。然而，如果能经过结构的简单调整，将屋面的直接采光作用得以发挥，无疑对很 多功能性建筑具备重大的积极意义，特别是带有公共意义的建筑，比如图书馆、餐馆、学校 里面的多功能厅、学生食堂、风雨操场、兴趣教室等。
[0003] 安装有太阳能利用系统的建筑，大多是在现有的混凝土屋面或彩钢瓦屋面上，安 装分布式太阳能发电系统，太阳能发电系统的太阳能集热板需要和阳光射角保持一定的角 度，这就使得需要安装太阳能系统的屋面尽量不出现逆向单坡屋面，然而，许多既有的建筑 物，特别是教学楼项目，因南走廊的设计特性，常常造成其屋面排水形式为逆向单坡设计。
[0004] 按消防规范，达到一定体量的建筑物，逃生人员常常需要通过上人屋面，从一个疏 散楼梯过渡到另一个疏散楼梯后再向地面逃生。对于这样的设计，后期加装太阳能系统的 安装企业往往会忽视，结果必然会造成屋顶消防疏散功能的形同虚设。
[0005] 加设太阳能系统的屋顶一般在屋顶建好后，才在屋顶加装太阳能系统，后期加装 往往需要另行架设支架，并在混凝土屋面上打孔锚固，这也容易造成屋面整体防水功能遭 受局部破坏，甚至影响到屋面结构的生命周期。
[0006] 光伏方阵与建筑物的结合成为现代建筑研究的一个热点，根据光伏方阵与建筑结 合形式的不同，可分为两大类：
[0007] -类是光伏方阵与建筑的结合，BAPV(Building Attached PV)，将光伏方阵依附 于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支撑作用。
[0008] 另一类是光伏方阵与建筑的集成，即BIPV(Building Integrated Photovoltaic)。光伏组件以一种建筑不可分割的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的 一部分，如光伏玻璃幕墙、光伏瓦、光伏遮阳光伏米光顶等。
[0009] 把光伏组件用作建材，必须具备建材所要求的几项条件，如坚固耐用、保温隔热、 防水防潮、强度要求等性能，用光伏组件代替部分建材，在将来随着应用面的扩大，光伏组 件效益上降低光伏组件的成本，有利于光伏产品的推广应用，所以存在着巨大的潜在市场。
[0010] 雨水从屋顶流出，白白浪费，还有，随着工业化的发展，大气污染严重，室内需要净 化空气。 实用新型内容
[0011] 本实用新型的目的是提供一种太阳能光伏屋顶，该光伏屋顶采用模块化，与建筑 施工同时进行，最大化利用太阳能，同时满足屋顶排水，收集雨水，净化空气，逃生等功能。
[0012] 一种模块化太阳能光伏屋顶，屋顶的主梁1和次梁2垂直交错排列，形成天井3 ; 在屋顶北侧的主梁1上浇筑第一混凝土薄板4,屋顶南侧的主梁1上浇筑第二混凝土薄板 5,第一混凝土薄板4的高度高于第二混凝土薄板5,屋顶东侧的主梁1上浇筑第三混凝土 薄板6,其两端的高度分别与第一混凝土薄板4和第二混凝土薄板5平齐，屋顶西侧的主梁 1上浇筑第四混凝土薄板7,其两端的高度分别与第一混凝土薄板4和第二混凝土薄板5平 齐；天井3的四周设有窗框8,窗框8上设有4至8颗螺孔9 ;光伏组件10通过螺孔9固定 在天井3上，所述主梁1和次梁2的背部设有若干过滤净化槽20 ;
[0013] 所述过滤净化槽20的结构如下所示：雨水收集槽21的中部设有过滤层22过滤层 填充活性炭，过滤层22下部设有引水层23,引水层23下部设有引水管24,雨水收集槽21 的侧部设有空气净化槽25,空气净化槽25内设有风扇26,风扇上部设有过滤器27,空气净 化槽25上还设有空气入口 28和空气出口 29 ;
[0014] 所述引水层23上设有引水刷毛30,引水刷毛30的底部为吸水材料31，顶部为疏 水材料32。
[0015] 所述光伏组件10的结构为：太阳能集热板11通过密封部12与有机玻璃板13相 连，太阳能集热板11与有机玻璃板13之间形成真空空间14。
[0016] 所述光伏组件10通过导线分别与控制器15和蓄电池组16相连，控制器15与直 流/交流逆变器17相连。
[0017] 所述太阳能集热板11表面贴有防碎贴膜。
[0018] 所述第一混凝土薄板4上方，设有整行或数行串联的避雷针。
[0019] 所述窗框8四周设有一圈密封橡胶条。
[0020] 所述主梁1之间的间隔为I. 5-1. 8m。
[0021] 所述次梁2之间的间隔为L 5-1. 8m。
[0022] 本实用新型的有益效果：本实用新型的模块化太阳能光伏屋顶在建筑屋顶时一次 成型，节约建造成本，采用南向采光和排水，满足光伏安装核准和防火防水等要求，最大限 度的将光伏与建筑相融合，发挥光伏建筑一体化的优势；过滤净化槽可以收集雨水和净化 室内空气；该屋顶的光伏组件组装简单，使用寿命长，光电转化率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型光伏屋顶结构示意图；
[0024] 图2为窗框结构示意图；
[0025] 图3为光伏组件结构示意图；
[0026] 图4为光伏组件发电连接结构图；
[0027] 图5为过滤净化槽结构示意图；
[0028] 图6为引水刷毛结构示意图；
[0029] 图中，1-主梁，2-次梁，3-天井，4-第一混凝土薄板，5-第二混凝土薄板，6-第三 混凝土薄板，7-第四混凝土薄板，8-窗框，9-螺孔，10-光伏组件，11-太阳能集热板，12-密 封部，13-有机玻璃板，14-真空空间，15-控制器，16-蓄电池组，17-直流/交流逆变器， 18-直流负载，19-交流负载，20-过滤净化槽，21-雨水收集槽，22-过滤层，23-引水层， 24-引水管，25-空气净化槽，26-风扇，27-过滤器，28-空气入口，29-空气出口，30-引水刷 毛，31-吸水材料，32-疏水材料。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0031] 实施例1
[0032] 为量化研究数据，本次研究以泰州医药高新区所辖向阳小学3号教学楼为例，并 假设在设计中同步实施模块化太阳能光伏屋顶工程。
[0033] 向阳小学3号楼为五层建筑，单体建筑面积约为3618m2,平均每层面积约为723m 2， 其屋顶平面（不含走廊上盖）阴影面积为437. 4m2,可设计成"天井"的截面阴影面积为 369. 9m2,按本研究方案可实施的"天窗"窗体面积为417. 15m2。
[0034] 该地区水平面年平均日照辐射量5190MJ/m2,属第三类太阳能资源区域，处于太阳 能资源丰富带，适合建设太阳能光伏发电项目。
[0035] 该项目设计的模块化太阳能光伏屋顶，如图1-2所示，屋顶的主梁1和次梁2垂直 交错排列，形成天井3 ;在屋顶北侧的主梁1上浇筑第一混凝土薄板4,屋顶南侧的主梁1上 浇筑第二混凝土薄板5,第一混凝土薄板4的高度高于第二混凝土薄板5,屋顶东侧的主梁 1上浇筑第三混凝土薄板6,其两端的高度分别与第一混凝土薄板4和第二混凝土薄板5平 齐，屋顶西侧的主梁1上浇筑第四混凝土薄板7,其两端的高度分别与第一混凝土薄板4和 第二混凝土薄板5平齐；天井3的四周设有窗框8,窗框8上设有4至8颗螺孔9 ;光伏组件 10通过螺孔9固定在天井3上，所述主梁1和次梁2的背部设有若干过滤净化槽20 ;
[0036] 如图5所示，所述过滤净化槽20的结构如下所示：雨水收集槽21的中部设有过滤 层22过滤层填充活性炭，过滤层22下部设有引水层23,引水层23下部设有引水管24,雨 水收集槽21的侧部设有空气净化槽25,空气净化槽25内设有风扇26,风扇上部设有过滤 器27,空气净化槽25上还设有空气入口 28和空气出口 29 ;雨水收集槽21与主梁1和次梁 2开设的雨水收集口相连，过滤器27为卷成卷的吸尘材料。
[0037] 如图6所示，所述引水层23上设有引水刷毛30,引水刷毛30的底部为吸水材料 31，顶部为疏水材料32。引水刷毛30的底部为吸水材料，可以减缓水流出的时间，将水较长 时间的滞留在活性炭层上，增加净化时间，若都设为吸水材料，则长时间使用会有杂质滞留 在刷毛上，所以设置输水材料导水，水在疏水材料上不会滞留杂质，防止水长时间流过吸水 材料而滞留灰尘，杂质等，增加使用寿命。
[0038] 该装置的雨水收集槽可以在下雨天收集雨水，并且可以将雨水净化，流入引水管， 多个引水管汇总到一个总引水管，将水引入储水容器，可以饮用，空气净化槽可以净化室内 空气，使室内空气保持新鲜。
[0039] 如图3所示，所述光伏组件10的结构为：太阳能集热板11通过密封部12与有机 玻璃板13相连，太阳能集热板11与有机玻璃板13之间形成真空空间14。该光伏组件为应 力平衡和低载荷的标准化建材型光伏组件，单位载荷减少20%，提高建筑一体化安全性，降 低成本，实现与建筑的快速一体化安装。光伏组件老化需要更换，卸下螺丝即可，十分方便。
[0040] 如图4所示，所述光伏组件10通过导线分别与控制器15和蓄电池组16相连，控 制器15与直流/交流逆变器17相连；控制器15引出导线与直流负载18相连，直流/交流 逆变器17引出导线与交流负载19相连。
[0041] 所述太阳能集热板11表面贴有防碎贴膜。
[0042] 所述第一混凝土薄板4上方，设有整行或数行串联的避雷针。将光伏发电系统防 雷接地与天井基座整合在一起，避免了后期重复设计与施工，减少光伏系统投资。所述窗框 8四周设有一圈密封橡胶条。所述主梁1之间的间隔为I. 5-1. 8m。所述次梁2之间的间隔 为I. 5-1. 8m。普通光伏组件封装用胶一般为EVA，但EVA的抗老化性能不强、使用寿命短。 并且时间长，EVA发黄会影响建筑的美观和发电量。定制模块化光伏组件采用PVB封装，延 长组件使用寿命。光伏组件10年质保，25年线性功率质保，通过抗盐雾和氨腐蚀测试。
[0043] 本实施例的光伏组件导线汇聚形成光伏电缆，选用耐高温光伏电缆。BIPV建筑系 统接线大多都在幕墙立柱、横梁等密闭结构中，其温度远远高于普通光伏系统电线所处的 环境温度。一般使用聚氯乙烯铜线就能满足要求。但在该系统，使用双层交联聚乙烯铜线。 同时选用的电线直径大一些，降低温度对电阻的影响。同时选用具有防水和耐老化性能好 的连接器，以防止连接器的耐老化性能不佳导致系统漏电、电线老化等后果。
[0044] 本实施例的装机容量为25. 52kWp，总投资约33. 18万元。年均上网电量约2. 28万 kWh，相当于年节约标准煤约7. 45吨，具有明显的节能效果。年减少CO2排放量27. 3吨，SO2 排放量约151千克，NOx排放量约51千克，减少相应的废水排放对环境的污染，具有较好的 经济、环境与社会效益。
[0045] 本实施例根据屋顶光伏项目的系统组成、装机规模及项目的具体实施条件估算， 以及新型定制BIPV光伏组件（13000元/kW)，本项目总投资为33. 18万元，国家度电补贴 0. 42元/年，地方补贴暂无，学校用电按照0. 60元每度计，预计投资回收期13年。
[0046] 根据各年的衰减系数，容量按25. 52kw测算，推算出各年的发电量如表1 :
[0047] 表1各年发电量统计
[0048]
【权利要求】
1. 一种太阳能光伏屋顶，屋顶的主梁（1)和次梁（2)垂直交错排列，形成天井（3);在 屋顶北侧的主梁（1)上浇筑第一混凝土薄板（4)，屋顶南侧的主梁（1)上浇筑第二混凝土薄 板（5)，第一混凝土薄板（4)的高度高于第二混凝土薄板（5)，屋顶东侧的主梁（1)上浇筑 第三混凝土薄板（6)，其两端的高度分别与第一混凝土薄板（4)和第二混凝土薄板（5)平 齐，屋顶西侧的主梁（1)上浇筑第四混凝土薄板（7)，其两端的高度分别与第一混凝土薄板 (4)和第二混凝土薄板（5)平齐；天井（3)的四周设有窗框（8)，窗框⑶上设有4至8颗 螺孔（9);光伏组件（10)通过螺孔（9)固定在天井（3)上，其特征在于，所述主梁（1)和次 梁（2)的背部设有若干过滤净化槽（20); 所述过滤净化槽（20)的结构如下所示：雨水收集槽（21)的中部设有过滤层（22)，过 滤层填充活性炭，过滤层（22)下部设有引水层（23)，引水层（23)下部设有引水管（24)，雨 水收集槽（21)的侧部设有空气净化槽（25)，空气净化槽（25)内设有风扇（26)，风扇上部 设有过滤器（27)，空气净化槽（25)上还设有空气入口（28)和空气出口（29); 所述引水层（23)上设有引水刷毛（30)，引水刷毛（30)的底部为吸水材料（31)，顶部 为疏水材料（32)。
2. 根据权利要求1所述一种太阳能光伏屋顶，其特征在于，所述光伏组件（10)的结构 为：太阳能集热板（11)通过密封部（12)与有机玻璃板（13)相连，太阳能集热板（11)与有 机玻璃板（13)之间形成真空空间（14)。
3. 根据权利要求2所述一种太阳能光伏屋顶，其特征在于，所述太阳能集热板（11)表 面贴有防碎贴膜。
4. 根据权利要求1所述一种太阳能光伏屋顶，其特征在于，所述光伏组件（10)通过导 线分别与控制器（15)和蓄电池组（16)相连，控制器（15)与直流/交流逆变器（17)相连。
5. 根据权利要求1所述一种太阳能光伏屋顶，其特征在于，所述第一混凝土薄板（4)上 方，设有整行或数行串联的避雷针。
6. 根据权利要求1所述一种太阳能光伏屋顶，其特征在于，所述窗框（8)四周设有一圈 密封橡胶条。
7. 根据权利要求1所述一种太阳能光伏屋顶，其特征在于，所述主梁（1)之间的间隔为 L 5_L 8m〇
8. 根据权利要求1所述一种太阳能光伏屋顶，其特征在于，所述次梁（2)之间的间隔为 L 5_L 8m〇
【文档编号】E04D13/18GK204152104SQ201420476010
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】徐庆宏 申请人:徐庆宏