一种集电光伏瓦、连接结构、屋面结构及屋面施工方法与流程

本发明涉及屋面结构领域，特别是一种包括光伏瓦、连接结构、屋面结构及其光伏瓦屋面的施工方法。

背景技术：

随着经济发展社会进步，人们对新能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前面临的迫切课题。在传统化石燃料正在面临枯竭的危险，燃烧排出的二氧化碳和硫的氧化物会导致温室效应和酸雨，导致生态环境的破坏，恶化地球环境。绿色可持续发展新能源技术得到越来越多的重视以及大力发展，太阳能即为重要的新能源技术之一，太阳能是取之不尽、用之不竭的洁净能源，而且太阳能光伏发电是安全可靠的，不会受到能源危机和燃料市场不稳定因素影响。

太阳能电池板通过光电效应将光转化为电，一般太阳能组件的功率是在25摄氏度1000瓦/㎡强光下测得，但是夏天光伏瓦的表面温度会超过45摄氏度，这样太阳能电池片内部的温度急剧上升，温度的急剧上升会阻止光电转换效率。太阳能技术的光伏瓦胎体设计简单，无有效散热通道，电池片长期高温，尤其炎热夏季光伏瓦电池片温度急剧上升，电池片的效率会降低，降低组件发电效率。良好的散热会提高组件发电效率，一般光伏瓦散热需要增加风扇以及一些电气控制设备，但是成本高，安装施工较麻烦。

针对以上缺点，开发出集电光伏瓦及屋面施工技术，主要是通过带散热通道的集电光伏瓦胎体和通风透气屋面组合解决太阳能电池散热问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种集电光伏瓦、连接结构、屋面结构及屋面施工方法，要解决现有但是太阳能技术的光伏瓦胎体设计简单，无有效散热通道，电池片长期高温，尤其炎热夏季光伏瓦电池片温度急剧上升，电池片的效率会降低，降低组件发电效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种集电光伏瓦，包括太阳能电池板和胎体，所述太阳能电池板为矩形，所述胎体为高强耐候改性树脂胎体，胎体为平面板状，胎体的朝阳面设有太阳能电池板的安装凹槽，

所述安装凹槽包括槽底面、横向的上槽帮和横向的下槽帮，所述上槽帮上开有两个胎体固定连接通孔，所述安装凹槽的右边缘与胎体的右边缘平齐，所述槽底面的尺寸与太阳能电池板的外轮廓尺寸相同，

所述槽底面的上部中央开有矩形的接线盒避让孔，所述槽底面上避开接线盒避让孔的位置均布有一组散热通孔，

沿槽底面的四侧边部设有一圈矩形环状安装加强沟，所述安装加强沟内设有连接加强筋，所述连接加强筋呈条状，连接加强筋的上表面与槽底面的表面平齐，连接加强筋之间以及连接加强筋与安装加强沟边缘之间的空隙形成自粘防水密封胶的填槽，

所述安装加强沟的角部设有加强凸点，所述加强凸点的高度与连接加强筋的高度相同，加强凸点之间以及加强凸点与连接加强筋的端头之间的空隙形成自粘防水密封胶的溢出空间，所述填槽内涂抹有自粘防水密封胶，所述太阳能电池板背面的四侧边部通过自粘防水密封胶与槽底面粘接，

所述胎体的朝阳面的左端边部沿纵向通长设有凹凸承槽，所述胎体的背阴面的右端边部沿纵向通长设有凹凸扣槽，所述凹凸承槽与凹凸扣槽的尺寸相配合，所述凹凸承槽的下部预留有抗风搭扣安装凹槽，

所述上槽帮的上边缘横向通长设有向上凸出的顶边，所述背阴面的上边缘横向通长设有向下凸出的卡边，所述背阴面的下边缘横向通长设有向下凸出的卡条，所述卡条的横截面宽度大于上槽帮的横截面宽度，

所述卡条的背阴面纵向间隔设有一组通风槽。

所述连接加强筋与槽底面的四侧分别平行，所述连接加强筋的横截面为梯形，所述连接加强筋在每侧的安装加强沟内间隔设有两道，填槽共形成三道，所述填槽的宽度相同。

所述加强凸点在每个角部共设置四个，所述加强凸点设置在两侧连接加强筋延长线上以及延长线的交点位置，加强凸点的横截面形状与连接加强筋的横截面形状相同。

所述凹凸承槽包括两道承槽凸起和两道承槽凹槽，承槽凸起和承槽凹槽交替设置；

所述凹凸扣槽包括两道扣槽凸起和两道扣槽凹槽，扣槽凸起和扣槽凹槽交替设置，扣槽凸起的横截面为矩形，

所述承槽凸起的高度与扣槽凸起的高度相同。

所述太阳能电池板的长度为379.5mm，宽度为290mm-299mm，所述电池片组包括两行三列共六块尺寸相同的矩形的电池片，每片的长度为156.75mm，宽度为78.35mm，相邻电池片的间距为2mm，所述电池片组的在太阳能电池板的左右两侧居中设置，最下一行电池片在高透钢化玻璃的下边缘向上10mm-15mm处开始布置，电池板朝阳面上电池片之间的所有焊带通过绝缘胶带覆盖连接，

所述胎体的长度为420mm-400mm，宽度为330mm；

所述接线盒避让孔的长度为107mm-163mm，宽度为51mm-53mm；

所述抗风搭扣安装凹槽的长度为25mm，凹槽的深度为3mm-7mm；

所述散热通孔为圆形，圆形的大小不同，直径为10mm-22mm；

所述通风槽设有5-7个，间隔设置距离为58mm，最边侧通风槽与胎体左右两边缘的距离相同，通风槽的横截面为圆弧形，圆弧的宽度为10mm，圆弧的高度为4mm；

所述上槽帮的高度为8mm，所述下槽帮的高度为4mm，所述下槽帮的厚度为1.5mm；

所述承槽凸起的横截面为矩形，宽度为5mm，高度为5mm-6mm；承槽凹槽的横截面宽度为10mm-15mm，扣槽凸起的宽度为7mm-10mm，高度为5mm-6mm，扣槽凹槽的横截面宽度为10mm-13mm。

一种集电光伏瓦的连接结构，包括横向的左右连接，所述左右连接包括左右相邻的左瓦片和右瓦片，所述左瓦片的承槽凸起与右瓦片的扣槽凹槽上下咬合扣接，所述左瓦片的承槽凹槽与扣槽凸起上下咬合扣接。

一种根集电光伏瓦的连接结构，包括纵向的上下连接，所述上下连接包括上下相邻的下瓦片和上瓦片，所述上瓦片的卡条扣接在下瓦片的太阳能电池板的上表面，所述下瓦片的顶边顶在上瓦片的背阴面表面。

一种包括连接结构的屋面结构，由下至上依次包括屋面基层、水泥砂浆找平层、防水卷材层、保温层、钢筋混凝土保护层、纵向顺水条、铝箔复合隔热防水垫层、横向挂瓦条和集电光伏瓦，

所述纵向顺水条和横向挂瓦条均为间隔设置的木方，

所述下瓦片和上瓦片的卡边挂在相对应的横向挂瓦条上，上瓦片的背阴面、下瓦片的顶边、太阳能电池板的上表面以及上瓦片的卡条之间围合形成屋面排水空隙，

所述胎体的上部通过贯穿胎体连接孔的螺栓与横向挂瓦条固定连接，所述胎体的上部通过贯穿胎体固定连接通孔的连接件与横向挂瓦条固定连接，所述胎体的下部通过卡入抗风搭扣安装凹槽的连接件与横向挂瓦条固定连接。

一种连接结构的屋面结构的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，在屋面基层上铺设水泥砂浆找平层，然后在水泥砂浆找平层上铺防水卷材层作为第一道防水层；

步骤二，在防水卷材层上铺一层xps保温板作为保温层；

步骤三，xps保温板之上浇筑一层钢筋混泥土保护层；

步骤四，将纵向顺水条通过膨胀螺丝固定在钢筋混泥土保护层上；

步骤五，在纵向顺水条上铺铝箔复合隔热防水垫层作为第二道防水，铝箔复合隔热防水垫层覆盖纵向顺水条之间的空气层，铝箔复合隔热防水垫层向下铺设直至檐口密封连接；

步骤六，在铝箔复合隔热防水垫层上固定横向挂瓦条，铝箔复合隔热防水垫层使纵向顺水条之间的空气层与横向挂瓦条之间的空气层独立隔开，横向挂瓦条之间的空气层逐层向下通过檐口形成通风散热通道，集电光伏瓦的散热通孔通过通风散热通道与外部空气循环交替降低电池片表面温度；

步骤七，在挂瓦条上固定连接集电光伏瓦完成屋面铺：先安装同层左右相邻两片集电光伏瓦，然后安装上下相邻的两片集电光伏瓦。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

一、本发明采用高强耐候改性树脂材料作为胎体与光伏电池板结合形成模块化集电光伏瓦，模块化的设计实现了集电光伏瓦与常规瓦无缝衔接，可直接安装于建筑屋顶，也可以按需取代常规屋面瓦，集电光伏瓦有屋面瓦的功能，又有光伏发电功能，两全其美。同时便于屋面系统灵活便利配置，提高施工效率，大幅度降低人工安装费以及施工过程中的损耗，实现光伏建筑一体化。

二、本发明的光伏电池板依据压成设备的要求在钢化玻璃下边缘往上10mm-15mm处开始排布电池片，最大化增加电池片外露面积，提高发电率，可以最大化利用屋面面积提高发电率。

三、本发明的胎体依据建筑常规屋面瓦的颜色调整，制作成不同颜色的集电光伏瓦，与建筑结合的程度高，增加建筑屋面的一体化以及美观度。同时，每片电池片均使用与tpt背板颜色一致的绝缘胶带覆盖电池板朝阳面上的所有白色焊带，实现太阳能电池板颜色整体化。

四、本发明的胎体朝阳面设置安装加强沟，安装加强沟内设置连接加强筋，不仅可以增加胎体的强度，同时也是太阳能电池板与胎体连接时涂抹粘接剂的沟槽；同时角部还设计加强凸点，加强筋和加强凸点的横截面均为成梯形，该样式设计有效限制自粘防水密封胶受到太阳能电池板与高强度耐候改性树脂胎体固定施压时胶从沟槽内向四个角部溢出。

五、本发明的胎体安装凹槽还设有接线盒避让孔，能规矩的引出电池片的正负极引线，在不破坏高强度改性树脂胎体的前提下，确保集电太阳瓦的平整度。

六、本发明的上、下槽帮的设置使其与太阳能电池板咬合，限位稳固太阳能电池板；在胎体的上槽帮预留固定连接通孔，左边缘预留屋面瓦固定抗风搭扣的安装位置，三点固定光伏瓦片，保证后期安装稳固；

七、本发明的胎体朝阳面凹槽处设置有数个大小不等散热通孔，降低由于夏天温度过高引起太阳能电池板内部的温度急剧上升无法快速散热问题，本发明的卡条的背阴面纵向间隔设有通风槽，通风槽与散热通孔相配合，增加快速散热能力，集电光伏瓦与通风保温透气屋面组合还形成的带散热通道的屋面系统，通风槽、散热通孔结合通风通道再结合带散热通风通道坡屋面保温通风干法施工方式，大幅度提升集点光伏瓦在高温天气的光电转化效率、太阳能电池板的时候寿命以及延长屋面的使用年限。

八、本发明的胎体外边框的左边部和右边部分别设有相配合的凹凸承槽和凹槽扣槽，方便左右相邻两片光伏瓦的连接，上边部和下边部有分别设有卡条和顶边，方便上下相邻两片光伏瓦的连接，光伏瓦的上下左右四个连接端均可以与常规瓦片的连接端形状相配合，起到瓦与瓦之间的搭接，安装时一片集电光伏瓦的连接端可以与另一片集电光伏瓦或者普通屋面瓦的连接端相匹配，预制时与常规瓦的结构和宽度尺寸相同，可直接代替常规瓦；

同时，上瓦片的背阴面、下瓦片的顶边、太阳能电池板的上表面以及上瓦片的卡条之间围合形成屋面排水空隙，同时设置两道防水层，防止渗入屋面具有防水的效果，无漏水隐患，安全性高无脱落坍塌风险。

第二道防水层一方面起到防水的作用，另一方面隔离顺水条空气层与挂瓦条空气层，隔离两层空气层之间的空气交换，使得集电光伏瓦的散热通孔散出的热气通过挂瓦条空气层、檐口形成的通风散热通道直接与外部空气循环交替降低电池片表面温度。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明太阳能电池板的立体结构示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是本发明胎体的朝阳面结构示意图。

图4是图3的立体结构示意图。

图5是图4的局部放大图。

图6是图3的右视图。

图7是图3的左视图。

图8是图3的后视图。

图9是图3的前视图。

图10是本发明胎体的背阴面结构示意图。

图11是左右两块胎体拼接的示意图。

图12是本发明左右两块集电光伏瓦拼合后的连接结构示意图。

图13是图12的中部显示抗风搭扣安装凹槽的部分结构示意图。

图14是本发明上下左右四块集电光伏瓦拼合后的连接结构示意图。

图15是本发明施工方法步骤一的完成结构图。

图16是本发明施工方法步骤二的完成结构图。

图17是本发明施工方法步骤三的完成结构图。

图18是本发明施工方法步骤四的完成结构图。

图19是本发明施工方法步骤五的完成结构图。

图20是本发明施工方法步骤六的完成结构图。

图21是本发明屋面结构的示意图以及施工方法步骤七的完成结构图。

图22是图21的局部放大图。

图23是图21的侧视结构图。

附图标记：1－太阳能电池板、1a－电池片、2－胎体、3－接线盒避让孔、4－散热通孔、5－安装加强沟、6－连接加强筋、7－填槽、8－加强凸点、9－溢出空间、10－凹凸承槽、11－凹凸扣槽、12－抗风搭扣安装凹槽、13－顶边、14－卡边、15－卡条、16－通风槽、17－承槽凸起、18－承槽凹槽、19－扣槽凸起、20－扣槽凹槽、21－槽底面、22－上槽帮、23－下槽帮、24－胎体固定连接通孔、25－左瓦片、26－右瓦片、27－下瓦片、28－上瓦片、29－屋面基层、30－水泥砂浆找平层、31－防水卷材层、32－保温层、33－钢筋混凝土保护层、34－纵向顺水条、35－铝箔复合隔热防水垫层、36－横向挂瓦条、37－绝缘胶带。

具体实施方式

实施例参见图1-12所示，一种集电光伏瓦，包括太阳能电池板1和胎体2，所述太阳能电池板为矩形，所述胎体为高强耐候改性树脂胎体，胎体为平面板状，胎体的朝阳面设有太阳能电池板的安装凹槽。

所述安装凹槽包括槽底面21、横向的上槽帮22和横向的下槽帮23，所述上槽帮上开有两个胎体固定连接通孔24，所述安装凹槽的右边缘与胎体的右边缘平齐，所述槽底面的尺寸与太阳能电池板的外轮廓尺寸相同。

所述槽底面21的上部中央开有矩形的太阳能电池板的接线盒避让孔3，所述槽底面上避开接线盒避让孔的位置均布有一组散热通孔4。

沿槽底面的四侧边部设有一圈矩形环状安装加强沟5，所述安装加强沟5内设有连接加强筋6，所述连接加强筋6呈条状，连接加强筋6的上表面与槽底面21的表面平齐，连接加强筋6之间以及连接加强筋6与安装加强沟5边缘之间的空隙形成自粘防水密封胶的填槽7，

所述安装加强沟5的角部设有加强凸点8，所述加强凸点8的高度与连接加强筋6的高度相同，加强凸点8之间以及加强凸点8与连接加强筋6的端头之间的空隙形成自粘防水密封胶的溢出空间9，所述填槽7内涂抹有自粘防水密封胶，所述太阳能电池板背面的四侧边部通过自粘防水密封胶与槽底面21粘接。

自粘防水密封胶是终生不固化型胶，具有优良的粘接力，施工便捷，是一种极为先进的防水及修补用密封材料，在紫外线碳弧灯照射2000h表面无变色、变硬、龟裂现象，它具有优异的耐热，耐热化性能和极好的气密性，防水密封胶可以避免任何意外情况的发生，温度在5℃-45℃范围内将达到最佳效果。

所述胎体的朝阳面的左端边部沿纵向通长设有凹凸承槽10，所述胎体的背阴面的右端边部沿纵向通长设有凹凸扣槽11，所述凹凸承槽10与凹凸扣槽11的尺寸相配合，所述凹凸承槽10的下部预留有抗风搭扣安装凹槽12。

所述上槽帮22的上边缘横向通长设有向上凸出的顶边13，所述背阴面的上边缘横向通长设有向下凸出的卡边14，所述背阴面的下边缘横向通长设有向下凸出的卡条15，所述卡条15的横截面宽度大于上槽帮22的横截面宽度。

所述卡条15的背阴面纵向间隔设有一组通风槽16。

所述连接加强筋6与槽底面21的四侧分别平行，所述连接加强筋6的横截面为梯形，所述连接加强筋6在每侧的安装加强沟5内间隔设有两道，填槽7共形成三道，所述填槽7的宽度相同。

所述加强凸点8在每个角部共设置四个，所述加强凸点8设置在两侧连接加强筋6延长线上以及延长线的交点位置，加强凸点8的横截面形状与连接加强筋的横截面形状相同。

所述凹凸承槽包括两道承槽凸起17和两道承槽凹槽18，承槽凸起17和承槽凹槽18交替设置；

所述凹凸扣槽包括两道扣槽凸起19和两道扣槽凹槽20，扣槽凸起19和扣槽凹槽20交替设置，扣槽凸起19的横截面为矩形，

所述承槽凸起17的高度与扣槽凸起19的高度相同。

本实施例中，本发明中的太阳能电池板由高透钢化玻璃与单晶硅、多晶硅电池片、eva以及tpt背板经层压而成，每片电池片均使用与tpt背板颜色一致的绝缘胶带37覆盖电池板朝阳面上的所有白色焊带，实现太阳能电池板颜色整体化。所述太阳能电池板1的长度a为379.5mm，宽度b为290mm-299mm，所述电池片组包括两行三列共六块尺寸相同的矩形的电池片1a，每片的长度c为156.75mm，宽度d为78.35mm，相邻电池片的间距e为2mm，所述电池片组的在太阳能电池板的左右两侧居中设置，最下一行电池片在高透钢化玻璃的下边缘向上f=10mm-15mm处开始布置，

所述胎体2的长度g为420mm-400mm，宽度h为330mm；

所述接线盒避让孔3的长度j为107mm-163mm，宽度k为51mm-53mm；

所述抗风搭扣安装凹槽12的长度l为25mm，凹槽的深度m为3mm-7mm；

所述散热通孔为圆形，圆形的大小不同，直径n为10mm-22mm；

所述通风槽16设有5-7个，间隔设置距离s为58mm，最边侧通风槽与胎体左右两边缘的距离相同，本实施例中为u=29mm。通风槽的横截面为圆弧形，圆弧的宽度t为10mm，圆弧的高度r为4mm。

本实施例中，安装凹槽所在的凹槽区的宽度p为290mm-303mm，长度q为379.5mm-380mm。所述连接加强筋6的沿凹槽区宽度方向的长度为271.71mm-362mm，沿凹槽区长度方向的长度为285mm-362.57mm。填槽的宽度为7mm。

所述上槽帮22的高度为8mm，所述下槽帮23的高度为4mm，所述下槽帮23的厚度为1.5mm。

所述承槽凸起17的横截面为矩形，宽度v为5mm，高度w为5mm-6mm；承槽凹槽18的横截面宽度x为10mm-15mm，扣槽凸起19的宽度y为7mm-10mm，高度z为5mm-6mm，扣槽凹槽20的横截面宽度i为10mm-13mm。

参见图1-14所示，这种集电光伏瓦的连接结构，包括横向的左右连接，所述左右连接包括左右相邻的左瓦片25和右瓦片26，所述左瓦片的承槽凸起与右瓦片的扣槽凹槽上下咬合扣接，所述左瓦片的承槽凹槽与扣槽凸起上下咬合扣接。

这种集电光伏瓦的连接结构，还包括纵向的上下连接，所述上下连接包括上下相邻的下瓦片27和上瓦片28，所述上瓦片28的卡条15扣接在下瓦片27的太阳能电池板1的上表面，所述下瓦片27的顶边13顶在上瓦片28的背阴面表面。

参见图21-23所示，这种包括连接结构的屋面结构，由下至上依次包括屋面基层29、水泥砂浆找平层30、防水卷材层31、保温层32、钢筋混凝土保护层33、纵向顺水条34、铝箔复合隔热防水垫层35、横向挂瓦条36和集电光伏瓦组。

所述纵向顺水条34和横向挂瓦条36均为间隔设置的木方。

所述下瓦片27和上瓦片28的卡边挂在相对应的横向挂瓦条36上，上瓦片28的背阴面、下瓦片27的顶边、太阳能电池板1的上表面以及上瓦片28的卡条15之间围合形成屋面排水空隙。

所述胎体2的上部通过贯穿胎体连接孔的螺栓与横向挂瓦条36固定连接，所述胎体2的上部通过贯穿胎体固定连接通孔的连接件与横向挂瓦条36固定连接，所述胎体2的下部通过卡入抗风搭扣安装凹槽12的连接件与横向挂瓦条36固定连接。

本实施例中，所述防水卷材层31的厚度为1.5mm，保温层32为100mm厚的xps保温板，钢筋混泥土保护层33的厚度为30mm，纵向顺水条34和横向挂瓦条36均为木方，木方的横截面边长是40mm，左右相邻两道纵向顺水条34之间的距离为600mm，上下相邻两道横向挂瓦条36之间的距离为350mm。

这种连接结构的屋面结构的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，在屋面基层29上铺设水泥砂浆找平层30，然后在水泥砂浆找平层30上铺防水卷材层31作为第一道防水层。参见图15所示。

步骤二，在防水卷材层31上铺一层xps保温板作为保温层32。参见图16所示。

步骤三，xps保温板之上浇筑一层钢筋混泥土保护层33。参见图17所示。

步骤四，将纵向顺水条34通过膨胀螺丝固定在钢筋混泥土保护层33上。参见图18所示。

步骤五，在纵向顺水条34上铺铝箔复合隔热防水垫层35作为第二道防水，铝箔复合隔热防水垫层35覆盖纵向顺水条34之间的空气层，铝箔复合隔热防水垫层35向下铺设直至檐口密封连接。参见图19所示。

步骤六，在铝箔复合隔热防水垫层35上固定横向挂瓦条36，铝箔复合隔热防水垫层35使纵向顺水条34之间的空气层与横向挂瓦条36之间的空气层独立隔开，横向挂瓦条之间36的空气层逐层向下通过檐口形成通风散热通道，集电光伏瓦的散热通孔4通过通风散热通道与外部空气循环交替降低电池片表面温度。参见图20所示。

步骤七，在挂瓦条上固定连接集电光伏瓦完成屋面铺：先安装同层左右相邻两片集电光伏瓦，然后安装上下相邻的两片集电光伏瓦。参见图21-23所示。