用于平屋顶太阳能阵列的倾斜安装系统的制作方法

相关申请

本申请要求于2014年5月28日提交的、名称为“Ramp Mounting System for a Flat Roof Solar Array”的美国申请No.14/288,878(其于2014年11月4日公告为美国专利No.8,875,455)的优先权。本申请还要求于2014年9月26日提交的、名称为“Ramp Mounting System for a Flat Roof Solar Array”的美国申请No.14/497,379(其于2015年3月24日公告为美国专利No.8,984,819)的优先权。上述申请通过引用被全体并入本文。

技术领域

本申请涉及用于光伏太阳能面板阵列的安装系统。

背景技术：

平屋顶在美国西南各州特别普遍。当前存在用于把光伏太阳能模块的阵列安装到这些平屋顶上的各种系统。但是，现有的系统比较复杂并且都需要大量的时间来安装。现有系统的一个示例是“管式支架系统”，其中光伏模块被安装到由各种管件连接到一起而制成的巨大、笨重的结构上。管件共同构成了复杂、沉重的结构，其将光伏模块定向成与屋顶成一定角度。

期望形成一种简单、容易建立的系统，该系统支持光伏模块的阵列相对于屋顶成一定角度，但是利用屋顶的简单、平坦的几何形状能轻松的工作。理想地，这种安装系统应当允许使用最少的连接硬件和部件进行快速建立。同样重要地，这种理想的系统必须提供防水密封，使得在屋顶上为了使系统固定就位而钻出的任何孔都不会导致漏水。

理想地，期望的系统还应当对于不同的建筑物的椽子彼此间距不同的事实进行补偿(假设它直接连接到建筑物的椽子)。

如将要示出的那样，本申请的系统提供了一种快速、简单且轻松地建立安装系统的方式，其理想地适于在平屋顶的(包括但不限于)住宅平屋顶安装中使用。本申请的系统还直接连接到建筑物的椽子上，但是提供了优异的密封并且在这些连接点提供了支撑，使得水不会渗透进屋顶。

技术实现要素：

在优选的一些方面中，本申请的系统提供了一种用于太阳能模块的安装系统，其包括安装梁，该安装梁具有第一支脚部，第二支脚部以及在所述第一支脚部和第二支脚部之间延伸的中间部。第二支脚部比第一支脚部长，使得中间部与地面成一定角度被支撑。(理想地，该角度为5至14度，但是应当理解，本申请的系统还可以包含其他角度)。

第一支脚部和第二支脚部通过穿过屋顶的紧固件被固定到建筑物的椽子。在插入紧固件之前，可以向这些支脚的底部施加密封剂(把它们粘到屋顶。在这些紧固件连接点周围布置有容器。优选的，该容器由锁定到一起的一对部件构成。然后在该容器中填充密封剂，密封剂硬化以形成围绕支脚底部的防水密封。密封剂完全覆盖了紧固件穿过屋顶的孔(以及宽阔的周围区域)。有益地，容器中的密封剂还有助于把支脚固定到屋顶以及还对支脚提供了适度的横向支撑。

本申请的系统的一个优点是能够通过简单的方头螺栓附接到屋顶，但是仍提供了一种对这些方头螺栓进入屋顶导致的孔的密封和防水的机制。在屋顶和安装硬件之间提供防水密封快速且轻松。

本申请的系统的另一个优点是其能够被固定到建筑物的椽子，同时适应不同的椽子间距。(换言之，连续椽子之间的间距不必匹配模块自身之间的间距(或模块的宽度)。

本申请的系统的其它优点在于它使用非常低的硬件成本，需要非常少量的部件，并且使用标准紧固件，从而无需安装人员携带非标准工具。本申请的系统还避免了使用复杂的防水件或“树脂囊”连接。此外，本申请的系统具有短的安装时间。另外，安装梁自身的几何形状使其可堆叠，以便高包装密度和便于运输。

如将要示出的，安装梁的几何形状提供了优化的光伏模块角度(例如5至14度)，使得阵列中的模块行之间的间距可以最小化。

附图说明

图1是本申请的系统的安装梁的前视立体图。

图2是本申请的系统的安装梁的后视立体图。

图3是本申请的系统的安装梁的侧视投影示图。

图4是本申请的系统的安装梁的顶视平面图。

图5是示出在安装梁的前支脚和后支脚周围接收的容器的立体图。

图6是组装前的容器之一的立体图。

图7是示出填充了密封剂的图5的容器的立体图。

图8是太阳能模块阵列中的一行光伏模块的侧视投影示图。

图9是图8中的一行光伏模块的顶视平面图。

图10是示出两个安装梁共享同一个容器的立体图。

具体实施方式

图1至图4示出了用于提供光伏模块的倾斜安装系统的安装梁的各种示图。图5至图7示出了在支脚底部的容器中使用密封剂将安装梁固定就位(从而可以在其上安装光伏模块)并且在梁的紧固件穿过屋顶进入建筑物椽子的情况下提供防水密封。图8示出了其上支撑有光伏模块的系统的侧视投影视图。图9示出了本申请的系统的独特的特性和优点，其中一行光伏模块可以被快速且轻松地安装到屋顶，而椽子间距与光伏模块宽度/间距不同。最后，图10示出了两个安装梁的支脚共享同一个容器(当连续多行安装梁和光伏面板被前后布置时)。

参照图1至图4，本申请的太阳能安装系统被组装到多个安装梁上。图1至图4示出了这些安装梁10中的一个的示例性尺寸。安装梁10可以是具有被弯曲成优选形状的扁平的外形的单个连续梁(如图所示)或者可以是紧固或其它方式固定在一起的多个单独的梁或元件构成。

安装梁10具有第一支脚部20、第二支脚部30和中心部40。第二支脚部30比第一支脚部20长。因此，中心部40与地面成一定角度被支撑，如图所示。(在优选的实施例中，该角度为5-14度，但是应当理解，本申请还包含所有其他角度)。

每个支脚被紧固到屋顶。具体地说，第一紧固件22穿过第一支脚部20的底部，第二紧固件32穿过第二支脚部30的底部。紧固件22和32可以是简单的标准方头螺栓，其穿过屋顶并且进入到建筑物的椽子中。可选择地，建筑物密封剂可以被施加到支脚20和30的底部的下侧，使得支脚20和30基本上粘到屋顶。接下来，如图5、图6、图7所示，容器50可以被布置在支脚20和30的底部末端周围。容器50具有开放的底部并且(当组装时)形成包围支脚20和30的底部末端的壁。图6示出的示例性容器50包含两个半球形部分50A和50B。部分50A和50B实质上彼此是镜像，但是具有把它们保持在一起的小锁定槽51/槽口52。注意，虽然容器50被例示为圆形，但是本发明不受此限制。本申请的范围还包含其他形状和设计。

在紧固件22和32把安装梁10固定到屋顶之后，围绕支脚的底部组装容器50。然后把密封剂灌注到容器50中。在本申请的优选方面中，密封剂只是结构粘合剂。例如，所使用的密封剂可以是由密歇根的Chem Link of Schoolcraft生产的结构粘合剂密封剂。然而，应当理解，可以替换成其它合适的密封剂。使用这种可灌注的密封剂的一个优点在于，它消除了防水板或复杂的机械附接系统的必要性。

当密封剂硬化后，其在紧固件22和32把安装梁10附接到建筑物屋顶的整个区域上形成了防水密封。(注意，在一种典型的安装中，在安装紧固件22和32之前把容器50围绕支脚20和30布置)。还优选地，紧固件22和32可以仅仅是方头螺栓，其穿过支脚20和30的底部中的孔23和33。

在容器50中使用密封剂的优点在于其完全覆盖了紧固件22和32(以及它们在屋顶上形成的孔)。但是，另外，密封剂覆盖了相当大的区域，从而在较大区域上提供了漏水保护。此外，密封剂还有助于把支脚20和30的底部“粘”到屋顶。另外，通过覆盖紧固件22和32周围的较大区域，密封剂还对安装梁10本身提供适度的横向支撑。

接下来，如下所述，图8示出了位于由安装梁形成的斜坡上的光伏模块的侧视投影示图。安装梁10具有在安装梁10的中间部的相对末端附近安装的支撑脚60。在一个示例性的实施例中，支撑脚60是由加利福尼亚的Zep Solar of San Rafael生产的校平脚。但是，应当理解，可以根据期望替换成其它合适的模块附接件和/或校平机构，这些都在本申请的范围内。

通过穿过安装梁10中的孔62固定支撑脚/校平脚60。支撑脚/校平脚60支撑光伏模块70的相对末端。

最后转到图9，示出了本申请的一个独特的性质和优点。具体地说，针对每个光伏模块70使用大约一个安装梁10，可以形成一行光伏模块70。但是，重点在于，可以使得连续的安装梁10之间的间距符合连续的椽子之间的间距，而不考虑光伏模块70的宽度。

具体地说，图9示出了被定位成把椽子R1、R2、R3和R4(以虚线示出)对准的连续的安装梁10。这样，安装梁10直接定位在椽子R上方，并且通过紧固件22和32连接到椽子。另外，通过模块与模块间的互锁件80，可以把单独的光伏模块70固定到一起(并排)。如图所示，光伏模块70的侧边缘没有被定位成与建筑物的屋顶中的椽子对准。(这是因为椽子R之间的间距与光伏模块70的宽度/间距不同)。因此，阵列中连续的模块与模块间的互锁件80之间的间距不同于连续的安装梁10之间的间距。这样，连续的模块与模块间的互锁件80的间距对应于光伏模块70的宽度，而连续的安装梁10之间的间距对应于屋顶中椽子R之间的间距。从图中还可以看出，支撑脚/校平脚60还沿着不同光伏模块的顶部和底部边缘在不同位置附接到光伏模块70。

图9所示的组件的一个重要优点在于，对于一行中的每个模块70，平均只需使用一个安装梁10，而与椽子间距无关。这样，使得椽子中的连接点最少，并且椽子间距和模块宽度不必彼此对应。

最后，图10示出了本申请的系统的一个实施例，其中一个安装梁的第一支脚20和第二安装梁的第二支脚30共享同一个容器50A。在该实施例中，容器50可以具有可选的中间插入件53，以延长容器的尺寸(使得两个支脚部都适配在其中)。当要安装连续多行光伏模块时，该实施例是有利的。