专利名称：盖屋顶的光伏屋顶板以及连接屋顶板的方法
技术领域：
本发明涉及光伏面板(photovoltaic panel)(又称作太阳能面板 (solar panel)),具体来说，涉及用于住宅和建筑物的屋顶的安装这 类面板。
背景技术：
近来已经研制了结合太阳能面板的屋顶板(roofshingle)。常规 太阳能面板屋顶板的困难涉及进行屋顶板之间以及与接收面板中产 生的电力的电气系统的电连接。太阳能面板屋顶板之间以及与电气系 统的电连接趋向于复杂化以及难以安装。
通常安装屋顶板的例如屋面工等的人员通常在进行电连接方面 没有经过训练。屋面工趋向擅长于例如通过逐排铺设屋顶板以覆盖屋 顶而在屋顶上安装屋顶板。屋面工通常不对屋顶上的电气装置进行电 连接或安装。需要简单、易于安装到屋顶上并且连接到电气系统的具 有太阳能面板的屋顶板。具体来说，需要结合太阳能面板并且可由具 有常规盖屋顶的技能的屋面工安装的屋顶板。
发明内容
研制了一种屋顶板，它具有柔性片；与柔性片相连的光伏面板； 从屋顶板的第一侧延伸到屋顶板的对侧的导电通路；导电通路的一端 上的连接器，以及导电通路的对端上的相配连接器。
其中，所述导电通路包括正导电通路和独立的负导电通路，以及 所述正和负导电通路各在一端上具有连接器以及在各自通路的对端上具有相配连接器。
研制了盖屋顶的组件，包括多个屋顶板，其中各屋顶板包括光
伏面板、从屋顶板的第一侧延伸到屋顶板的对侧并且接收光伏面板中 产生的电力的导电通路、导电通路的一端上的第一连接器以及导电通
路的对端上的第二连接器； 一排所述屋顶板，其中该屋顶板并排设置 在屋顶上，并且在该排中，对于并排的屋顶板，第一连接器和第二连 接器连接，连接的连接器通过该排的屋顶板中的每个导电通路来建立 延长的导电通路，以及端接总线，其连接该排中的所述屋顶板之一的 第 一连接器，其中端接总线包括基本上横穿该排屋顶板延伸的端接导 电通路，并且所述端接导电通路与该排的各屋顶板电耦合。
研制了一种在屋顶上安装具有光伏面板的盖屋顶的屋顶板的方 法，其中，每个盖屋顶的屋顶板包括从屋顶板的一侧延伸到屋顶板的 对侧的导电总线，并且导电总线的一端包括第一连接器，而总线的第 二端包括第二连接器，该方法包括将所述屋顶板中的第一屋顶板固 定到屋顶；将所述屋顶板中的第二屋顶板设置到屋顶上并且与第一屋 顶板成一排；将第二屋顶板的第一连接器与第一屋顶板的第二连接器 耦合；将第二屋顶板固定到屋顶；对于相继屋顶板重复进行所述设置、 耦合和固定步骤，以通过在屋顶上挨着已固定屋顶板设置另 一个屋顶 板，以及将该排末端的屋顶板的第 一连接器插入横穿该排并且固定到 屋顶的端接导电总线中，从而在屋顶上形成一排屋顶板，其中，端接 导电总线通过该排的屋顶板中的导电总线以及屋顶板的第 一与第二 连接器之间的耦合从而与该排的屋顶板电连接。
图1示出其上安装太阳能面板屋顶板的建筑物的屋顶。 图2示出包括太阳能面板的屋顶板。
图3示出屋顶板链以及屋顶板电连接到的屋顶边框的分解图。配件表
10 建筑物
12 屋顶
14 屋顶板
15 成排屋顶板
16 光伏面板
17 钉子
18 钉子固定片 29 半宽屋顶板 22 光伏电池
40 端子导体总线中的母连接器
42 各导体条的横向末端
44 之间的配线
24a,b 总线
26 公连接器
28 屋顶板侧面
30 母连接器
32 垫圏
34 —排屋顶板
36 端子导体总线
38 —排末端的屋顶板
46 蓄电池或蓄电系统
48 端子条的外壳
50 外伸突出部
具体实施例方式
图1示出具有由屋顶板14覆盖的屋顶12的建筑物10。屋顶板 保护屋顶免受雨、雪、风和其它天气条件的损害。屋顶板护罩并排设 置成排15。各排屋顶板部分重叠下排并且由上排部分重叠。这些排 的屋顶板覆盖整个屋顶。通常通过将各屋顶板钉(17)到该排并且将屋 顶板设置成排来安装屋顶板。当已经将一排屋顶板钉到屋顶时，通过 将屋顶板部分重叠前一排并将屋顶板钉到屋顶上，形成第二排。
屋顶板14各包括暴露于阳光的光伏面板16。光伏面板固定到当 屋顶板固定到屋顶时外露的屋顶板的部分。屋顶板的其它部分是没有 包括光伏面板的钉子固定片18。钉子固定片在固定到屋顶时由重叠 屋顶板覆盖。屋顶板优选地设置在屋顶上，使得屋顶12的整个表面 都用光伏面板覆盖。
屋顶板14沿成排屋顶板相互电连接。各屋顶板包括沿一侧的两 个公连接器，以及沿其对侧的两个母连接器。各屋顶板中的公连接器和母连接器通过跨越屋顶板宽度的导电总线相互连接。屋顶板中的光 伏电池与屋顶板中的总线的一个或两个电连接。
屋顶板并排安装在屋顶上。并排安装在屋顶上形成成排15的屋 顶板。由于各屋顶板挨着另一个屋顶板设置在屋顶上，所以屋顶板一 侧的一个或多个电连接器插入另一个屋顶板的一侧的相配电连接器 中。当一个屋顶板挨着另一个屋顶板设置时，形成屋顶板侧面的电连 接器之间的连接。优选地，简单地通过将一个连接器滑入另一个连接 器来形成连接。优选的是，相邻屋顶板上的光伏面板之间的电连接通 过简单地将一个屋顶板的一侧的一个或多个连接器插入另一个连接 器的对侧的相配连接器中来形成。
将屋顶上的 一排屋顶板中的 一个屋顶板挨着另 一个屋顶板设置 的安装操作是屋面工常用的常规安装方法。基本上相同的常规安装操
作用于安装具有光伏面板16的屋顶板14以及将面板与相邻屋顶板电 连接。当屋面工增加新屋顶板时，他或她将该屋顶板挨着一排中的上 一次安装的屋顶板设置，并且将新屋顶板的连接器滑入上一次安装的 屋顶板中的相配连接器中。优选但不是必须地，屋面工进行电连接屋 顶板的附加步骤，例如将连接导线接合在一起、将导线延伸穿过屋顶 或者调整连接。通过使用应用于安装常规屋顶板的常规盖屋顶的做法 来进行安装过程，其中具有以下细微修改在将屋顶板铺设到屋顶时， 屋顶板侧面的连接器被耦合。
图2是包括太阳能光伏面板16和钉子固定片18的屋顶板14的 平面图。当屋顶板14安装到屋顶时，光伏面板16暴露于阳光，并且 钉子固定片位于相邻屋顶板之下。优选地，钉子固定片18具有与光 伏面板实质相同的表面尺寸。钉子固定片形成用于相邻排中安装的屋 顶板的光伏面板的支承基底。钉子固定片可以是常规盖屋顶的屋顶板 材料，例如沥青和纤维片、塑料片或者其它非编织材料。优选地，钉 子固定片是可变形的，并且与钉子固定片之上安装的光伏面板的底面 一致。
8钉子固定片18可形成用于屋顶板的光伏面板的底部基片。光伏 面板可安装到钉子固定片的 一半之上。钉子固定片的其余一半外露， 以便连到屋顶以及为相邻排中的屋顶板的光伏面板提供支承基底。钉 子固定片可为由常规屋顶板所提供的屋顶提供天气保护。
各屋顶板具有一个或多个光伏面板16。各面板由光伏电池22形 成。优选地，光伏电池和光伏面板是柔性的，至少达到与常规沥青屋 顶板是柔性的相同程度。当然，面板16的柔性不是要求的，像一些 常规屋顶板、如石板不是柔性的。
屋顶板14的形状通常为矩形，它的尺寸可以是1至2英寸(0.3 至0.6米)乘以3至4英寸(l.O米至1.3米)。屋顶板的尺寸是设计选择 的问题。半宽屋顶板19可用在交替排的末端以用于确保每排屋顶板 相对于相邻排水平偏移。偏移允许各屋顶板的钉子固定片重叠前一排 中的相邻屋顶板的钉子固定片之间的间隙。
各屋顶板14具有跨越屋顶板的宽度的至少一个总线24a或24b。 优选地，存在第一和第二总线24a、 24b，它们均在宽度方向(W)延伸 越过屋顶板，并且各设置成距离面板16的末端大约面板高度(H)的三 分之一。总线24a、 24b在图2中由虚线示出，以表示总线在面板16 之下。总线24a、 24b可以是铝条或其它导电材料。总线可在光伏面 板内部或者固定到光伏面板的底部。总线24a、 24b与面板16中的光 伏电池电连接，以及优选地， 一个总线24a与面板16中的电池22的 正端子连接，而另一个总线24b与电池的负端子连接。
作为公连接器26的各总线24a、 24b的一端从屋顶板侧面伸出。 公连接器优选地从屋顶板侧面28横向延伸。各总线24a、 24b的另一 端包括母连接器30，它适合于容纳来自相邻屋顶板的总线的公连接 器。母连接器可与屋顶板28的边缘对齐或者略樣t凹陷于该屋顶板28 的边纟彖以下。
当屋顶板并排设置时，屋顶板的一侧的公连接器26与相 屋顶 板的对侧的母连接器30耦合，例如滑入其中。公和母连接器的耦合电连接相邻屋顶板的总线24a、 24b。
透明片32可从具有母连接器的屋顶板的侧面28延伸。透明片覆 盖相邻屋顶板的侧面之间的间隙，并且防护耦合的连接器26、 30免 受雨、雪和其它天气条件的损害。片可部分重叠光伏面板16的外表 面，而没有阻挡或减少穿过透明片的阳光。作为该片的补充或替代， 可变形垫圈可围绕每个母连接器延伸。衬垫通过在公连接器滑入母连 接器时周围密封相邻总线的公连接器或总线而保护连接器之间的耦 合。
图3示出一排34中的屋顶板14如何与该排的所有屋顶板电连 接。此外，各屋顶板通过公和母连接器26、 30的耦合而与该排中的 相邻屋顶板物理连接。另外， 一排中的末端屋顶板与相连到屋顶边缘 的端子导体总线36、如汇流条电连接。端子导体总线36在排34的 末端通过屋顶板的公连接器与端子导体总线的母连接器40之间的耦 合而与屋顶板38物理连接。
端子导体总线36可以是一对导电条、如铝带或铝条，它们分别 沿一侧具有一排母连接器40。成对条34可包括用于来自光伏电池的 正电压的导电条以及用于来自光伏电池的负电压的第二导电条。每个 总线36可具有关联母连接器40,以便容纳在各排屋顶板的末端的屋 顶板38的对应正或负总线24a、 24b的公连接器。此外，各导体条 34的横向末端42可与蓄电池或其它电力存储系统46的配线44连接， 用于捕捉安装到屋顶上的光伏面板16的电池中产生的电力。
端子导体总线36可包括防护导体条36免受天气条件的损害的外 壳48、如塑料槽件，并且包括附连带，用于例如通过钉子固定将端 子导体总线固定到屋顶的边缘。外壳可包括透明外伸突出部50，它 保护了插入端子导体总线40的母连接器40的末端屋顶板的公连接器 之间的耦合。
端子导电总线40提供用于来自成排屋顶板中的光伏面板的电力 的导电通路。来自面板16的电流流经各屋顶板中的正和负总线24a和24b、经过每排屋顶板中连接的总线24a和24b，流到端子导体总 线36以及流到蓄电池蓄电装置46、整流器或者捕捉所产生的电力并 且使电力可获得以用于建筑物或其它用途的其它电气装置。电流流经 各屋顶板的导体总线24a、 24b,即使光伏面板不起作用并且不产生 电流。
为了将屋顶板安装到屋顶上，通过将钉子固定片18钉到屋顶上， 沿屋顶的下缘固定第一排屋顶板。钉子17或卡钉延伸穿过钉子固定 片，并且将屋顶板固定到屋顶。将屋顶板固定到屋顶是通过屋面工常 用的常规方式来进行。
第二屋顶板设置在屋顶上与第一屋顶板相邻并且沿屋顶的下缘
设置，以便形成第一排屋顶板。当第二屋顶板设置到屋顶上时，它的 公连接器滑入第一屋顶板的母连接器。当公和母连接器耦合在一起 时，将屋顶板中的总线24a、 24b连接在一起。
钉子17插入穿过第二屋顶板的钉子固定片18，以将屋顶板固定 到屋顶。将新屋顶板挨着一排屋顶板的新固定的屋顶板设置、耦合连 接器以及将新屋顶板固定到屋顶的步骤重复进行，直到完成该排屋顶 板。
当第 一排屋顶板固定到屋顶时，将第二排屋顶板铺设到屋顶上。 第二排的屋顶板与第一排中屋顶板的钉子固定片重叠。各排设置成使
得光伏面板有效地覆盖整个屋顶。
下一排的各屋顶板在前一排中屋顶板中的一个或多个屋顶板的
钉子固定片上。将下一排中的屋顶板的钉子固定片钉到屋顶上。通过 并排连接屋顶板并且将钉子固定片钉到屋顶上，从而形成每排屋顶 板。成排屋顶板安装到屋顶上，直至覆盖整个屋顶。屋顶板的侧面相 互滑入，以便电连接一排中的所有屋顶板。屋顶板之间的连接使得沿 整排屋顶板有效地延伸总线。
端子导体总线36可固定到横穿成排屋顶板的屋顶的边缘。当端 子导体总线固定到屋顶时，总线上的母连接器容纳该排末端的屋顶板的公连接器。端子导体总线36的末端与蓄电池系统46的配线44连 接。
屋顶板中的总线之间的连接确保屋顶板中产生的电力将流经成 排屋顶板，流到屋顶边缘的公共总线。屋顶板中的电气故障可使该屋 顶板中的光伏电池失效。
但是，屋顶板中的电气故障不应当使总线失效或者阻止电流经过 该屋顶板中的总线。相应地，屋顶板中的光伏电池的电气故障不应当 阻止同 一 排中其它屋顶板中产生的电流到达屋顶边缘的公共总线。
屋顶板和端子导体总线可通过与常规屋顶板大致一样的方式安 装在屋顶上。以常规方式、例如通过钉到屋顶上，将屋顶板和端子总 线固定到屋顶。屋面工无需具备专门的电气技能来耦合相邻屋顶板的 连接器或者将末端屋顶板连接到端子导体总线。通过将常规安装技 术，与安装常规盖屋顶的屋顶板相比，安装屋顶板和端子导体总线的 成本和困难显著降低。
虽然结合目前认为是最佳实践及优选实施例的内容描述了本发 明，但要理解，本发明并不局限于所公开的实施例，相反，它意在涵 盖包含于所附权利要求书的精神和范围之内的各种修改和等效布置。
权利要求
1.一种屋顶板，包括柔性片(14)；与所述柔性片相连的光伏面板(16)；从所述屋顶板的第一侧(28)延伸到所述屋顶板的对侧(28)的导电通路(24a，24b)；所述导电通路的一端上的连接器(26)，以及所述导电通路的对端上的相配连接器(30)。
2. 如权利要求1所述的屋顶板，其中，所述连接器是公连接器 (26),而所述相配连接器是母连接器(30)。
3. 如权利要求1所述的屋顶板，其中，所述连接器(26)从所述屋 顶板的第一侧伸出，而所述相配连接器(30)是在所述屋顶板的对侧。
4. 如权利要求1所述的屋顶板，其中，所述相配连接器(30)适合 于容纳另一个屋顶板上的连接器(26)。
5. 如权利要求1所述的屋顶板，其中，所述导电通路包括正导 电通路(24a)和独立的负导电通^各(24b)，以及所述正和导电通路各在(30)。
6. —种盖屋顶的组件，包括多个屋顶板(14)，其中，各屋顶板包括光伏面板(16)、从所述屋 顶板的第一侧(28)延伸到所述屋顶板的对侧(28)并且接收所述光伏面 板中产生的电力的导电通路(24a, 24b)、所述导电通路的一端上的第 一连接器(26)以及所述导电通路的对端上的第二连接器(30);一排(15)的所述屋顶板，其中，所述屋顶板并排设置在屋顶(12) 上，以及在所述一排中，对于并排的屋顶板，第一连接器和第二连接 器连接，并且连接的连接器建立通过所述一排屋顶板中每个所述导电 通路的延长的导电通路，以及连接所述一排中的屋顶板之一的第一连接器的端接总线(36)，其中，所述端接总线包括基本上横穿所述一排的屋顶板延伸的端接导电通路，以及所述端接导电通路与所述一排中各屋顶板电耦合(40)。
7. 如权利要求6所述的盖屋顶的组件，其中，所述端接总线包 括多个第二连接器(40),各容纳所述一排中的屋顶板之一的第 一连接 器(26)。
8. 如权利要求6所述的盖屋顶的组件，其中，所述端接总线(36) 与建筑物的屋顶的边缘(50)相连。
9. 一种在屋顶(12)上安装具有光伏面板(16)的盖屋顶的屋顶板 (14)的方法，其中，每个所述盖屋顶的屋顶板包括从所述屋顶板的一 侧延伸到所述屋顶板的对侧的导电总线(24a， 24b)，并且所述导电总 线的 一端包括第 一连接器(26),而所述总线的第二端包括第二连接器 (30)，所述方法包括将所述屋顶板中的第 一屋顶板固定到屋顶； 将所述屋顶板中的第二屋顶板设置在屋顶上并且与所述第 一屋 顶板成一排；将所述第二屋顶板的第一连接器与所述第一屋顶板的第二连接 器耦合；将所述第二屋顶板固定到屋顶；对于相继的屋顶板重复进行所述设置、耦合和固定步骤，以通过 在屋顶上将另一个屋顶板挨着已固定的屋顶板设置从而在屋顶上形 成一排屋顶板，以及将所述一排末端的屋顶板的第一连接器插入横穿所述一排并且 固定到屋顶的端接导电总线(36)中，其中，所述端接导电总线通过所 述一排屋顶板中的导电总线以及所述屋顶板的第 一 与第二连接器之 间的耦合从而与所述一排中的屋顶板电连接(40)。
10. 如权利要求9所述的方法，还通过固定、设置和耦合屋顶板， 并且将各相继排的末端的屋顶板(38)的第一连接器插入所述端接导电总线中的相应第二连接器(40)中，来形成相继成排的屋顶板，其中，所述端接总线与所述相继排中的各屋顶板中的导电总线(24a ， 24b)电 连接。
全文摘要
一种屋顶板，包括柔性片(14)；与柔性片相连的光伏面板(16)；从屋顶板的第一侧延伸到屋顶板的对侧的导电通路(24a，24b)；导电通路的一端上的连接器(26)，以及导电通路的对端上的相配连接器(28)。
文档编号E04D13/18GK101614057SQ20091015864
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月29日 优先权日2008年6月27日
发明者T·怀特 申请人:通用电气公司