专利名称：用于安装光伏模块的方法和光伏阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于安装光伏模块的方法，并且涉及欧洲专利申请EP 2 109 153 A2中描述的一般型光伏阵列。
背景技术：
欧洲专利申请EP 2 109 153 A2公开了一种用于光伏阵列的太阳能元件，光伏阵列背面具有若干附接元件，所述附接元件通过粘合剂结合到太阳能元件的基体上。已按照此方式预制的光伏模块随后被安装到静止的下层结构上，下层结构位于例如屋顶上，并且具有带有若干保持轨道的轨道系统。此类光伏阵列的一个缺点是光伏模块会被损坏或断裂，尤其是在光伏模块具有大表面积和由于存在部件应力而承受机械载荷的情况下。
发明内容
在此背景下，本发明建立在以下目标的基础上提出一种安装光伏模块的方法，该方法使模块具有高机械载荷承受能力，同时最大限度减少了生产技术方面的努力，并且具有低制造和组装成本。根据本发明，该目标通过一种用于安装光伏模块的方法实现，所述光伏模块具有能通过附接元件固定到静止的下层结构的至少一个光伏模块。在该方法中，首先计算光伏模块在日后实际运行过程中承受能够预期到的机械载荷的情况下的结构载荷，以确定附接元件的最优化的附接位置；然后，将附接元件布置在已作为载荷的函数最优化的附接点处， 使附接元件在光伏模块的部分段上部分地延伸；以及随后将光伏模块通过附接元件而附接到下层结构。相比现有技术，根据本发明发现，通过计算光伏模块在承受机械载荷时的结构载荷，并最优化附接元件到已作为载荷的函数被确定的附接点的附接的方式，可以提高光伏模块的附接的机械载荷承受能力。光伏模块在限定的附接点处实际上呈点状的附接允许改善与载荷相关的模块变形的分布。附接元件的数量和尺寸优选被确定为模块尺寸和模块形状的函数。这样，可以牢固附连具有特别大的表面积的模块，尤其是无框模块，以及被构造为表面积大于Im2的玻璃-玻璃光伏模块。根据本发明，利用最少的材料资源实现了光伏阵列高的总体载荷承受能力，从而最大限度减少了生产技术方面的努力，并降低了生产、运输和组装过程中的成本。根据本发明的建议，提供了一种与载荷相关的点状或部分线性光伏模块附接方式。优选地，在计算机实施的强度模型基础上确定附接点。已根据本发明最优化的附接方式允许更好地分布无框光伏模块与载荷相关的变形。已经证明，尤其有利的是，通过计算机实施的模拟，优选通过有限元分析(FEA)方法和/或ya应力分析，进行结构载荷计算。例如，通过计算机实施的强度模型确定附接元件的附接点。可以在附接点的区域内设置阻尼元件，尤其是由弹性体制成的阻尼元件，以进一步改善载荷的施加，并且使玻璃内的应力最小化，尤其是在承受载荷时使模块边缘区域内的应力最小化。下层结构可被构造为具有若干保持轨道的轨道系统，所述若干保持轨道基本上平行延伸，以附连光伏模块。此类轨道系统可被布置在例如屋顶上和/或建筑物等的墙壁上。优选地，光伏模块跨越若干个保持轨道，由此每个保持轨道使至少两个附接元件彼此相隔一定距离布置。在第一具体实施例中，每个光伏模块跨越三个保持轨道，由此每个保持轨道使三个附接元件彼此相隔一定距离布置。在变型形式中，附接元件基本上布置成一圈，由此每个附接元件布置在0°、45°、 90°、135°、180°、225°、270°和315°的角度范围上，其中所述角度范围中的0 °或 180°的轴线相对于保持轨道的纵向轴线大致呈90°延伸。这样使光伏模块内具有均勻的应力分布，并且最优化了施加在下层结构内的力。在该实施例中，已经证明在结构力学方面非常有利的是，位于90°的角度范围和 270°的角度范围上的附接元件的纵向轴线大致平行于保持轨道的所属纵向轴线延伸，而位于0°、45°、135°、180°、225°和315°的角度范围上的附接元件的纵向轴线大致垂直于保持轨道的所属纵向轴线延伸。此外，优选的是，至少一个附接元件位于圈中央的区域内。总之，这样允许实现进一步最优化的力流。根据本发明的一个可选实施例，每个光伏模块跨越四个保持轨道，由此每个保持轨道使至少两个附接元件彼此相隔一定距离布置，所述两个附接元件的纵向轴线优选相对于保持轨道的纵向轴线以大约90°的范围上的角度延伸。在一个优选实施例中，所有附接元件都附接到光伏模块，使得其每一个都相对于保持轨道的纵向轴线以大约90°的范围上的角度延伸。然而，还可能有利的是，将附接元件仅布置成相对于保持轨道平行和正交，由此使附接元件也可以在若干个保持轨道上延伸。根据本发明，尤其有利的是，附接元件通过粘合剂结合到光伏模块背面。这样，可以将附接元件快速方便地安装到光伏模块上。此外，就生产技术而言，可以在制造过程中将附接元件方便地例如自动地附连到光伏模块底部。不需要为了附接所述附接元件而在模块内设置钻孔和其他开口，这样可以提高模块的强度。尤其有利的是，通过硅或含有硅化合物的粘合剂将附接元件附接到光伏模块。粘合剂具有高强度的弹性性能，从而在下层结构和光伏模块之间没有或至少很少有例如因热膨胀系数不同而传递的机械应力。作为可选形式，可通过双面胶带将附接元件附接到光伏模块。除了便于涂覆之外， 这样还具有无需考虑粘合结合固化时间的优点。优选地，至少一个附接元件布置在光伏模块的边缘区域内，从而由于杠杆作用比率而尤其牢固地保持模块。根据本发明的光伏模块具有能通过附接元件而附接到静止的下层结构的至少一个光伏模块。根据本发明，光伏模块具有若干个部分地布置的附接元件，所述附接元件用于将模块附接到下层结构，所述附接元件仅仅在光伏模块的部分段上延伸，从而作为载荷的函数确定附接元件的附接点。
在光伏阵列的一个优选的实施例中，附接元件具有大致Ω形的轮廓横截面形状， 由此使附接元件的中段结合到下层结构，而自由的轮廓的腿部附接到光伏模块。同样可以想到可用来将光伏模块结合到下层结构的任何其他轮廓横截面。为了进一步减小附接元件与下层结构之间的机械应力，例如其因模块部分和下层结构的热膨胀系数不同而产生，优选在附接元件与下层结构之间布置阻尼元件。具体地讲， 可以提供作为阻尼元件的弹性体。本发明的其他有利改进是所附的从属权利要求的不可分割的一部分。
下面参考实施例更详细地说明本发明。附图内容如下图1是根据本发明的第一实施例内的安装光伏阵列的顶视图；图2是图1的光伏阵列的侧视图；图3是根据本发明的第二实施例内的所安装的光伏阵列的顶视图；以及图4是图3的光伏阵列的侧视图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的光伏阵列1，光伏阵列1具有平坦布置结构的光伏模块 2，光伏模块2通过设置在静止下层结构6上的若干附接元件附接。以示例方式示出的光伏模块2被构造为玻璃-玻璃叠层体，并且在所示实施例中通过下层结构6附接到建筑物屋顶8。根据本发明，在安装光伏模块2之前，对模块在日后的假设机械载荷下的结构载荷进行计算，以确定附接元件如_41的最优化附接点。通过计算机实施的有限元分析计算结构载荷。在此上下文中，已经证明，基于计算机实施的强度模型确定附接点尤其有利。随后，将附接元件如_41布置在已作为载荷的函数最优化的附接点，使附接元件在光伏模块2的部分段上部分地延伸。优选地，附接元件4a-4i各在包含模块长度的约10%至 20%的长度上延伸。随后，将光伏模块2通过附接元件而附接到下层结构6。即使是在承受高机械载荷的情况下，由于经计算的附接元件如-虹附接到已作为载荷的函数进行最优化的附接点的布置结构，确保了附接具有高机械强度。因此，可以牢固附连具有特别大的表面积的模块，尤其是无框模块，以及被构造为表面积大于Im2的玻璃-玻璃光伏模块。例如，所示模块2具有约5. 72m2的表面积。下层结构6被构造为具有若干保持轨道IOa-IOc的轨道系统，所述若干保持轨道 IOa-IOc基本上彼此平行延伸，以附连光伏模块2。在所示实施例中，光伏模块2各跨越三个保持轨道lOa-lOc，由此每个保持轨道IOa-IO使三个附接元件彼此相隔一定距离布置。 附接元件如-处基本上布置成一圈，由此在每种情况下，附接元件如-处位于0°、45°、 90°、135°、180°、225°、270°和315°的角度范围上，其中该角度范围中的0°或180° 的轴线相对于保持轨道的纵向轴线大致呈90°延伸。这里，已经证明在结构力学方面非常有利的是，位于90°的角度范围上的附接元件如和270°的角度范围上的附接元件4g的纵向轴线大致平行于保持轨道的所属纵向轴线延伸，位于0°、45°、135°、180°、225°和315°的角度范围上的附接元件^、4b、4d、4e、4f、4h的纵向轴线大致垂直于保持轨道的所属纵向轴线延伸，并且仅仅连接到边缘区域内的保持轨道10a、10c。附接元件4i布置在处于中间保持轨道IOb中间的圈的中央区域内。图2示出图1的光伏阵列1的侧视图，在图2中能够看到，附接元件如_41具有大致Ω形的轮廓横截面，其中附接元件的中段12结合到下层结构6，而自由的轮廓腿部14a、14b附接到光伏模块2。在附接元件中的每一个与下层结构6之间布置有具有大致矩形的横截面的弹性体阻尼元件16。这里，阻尼元件16的结合表面对应于附接元件 4a-4i的中段12的表面。附接元件4a-4i通过硅基粘合剂附接到光伏模块2背面，从而使得不产生或至少很少产生机械应力。不需要为了附接模块2而提供钻孔或其他开口，从而最终实现了较高的强度。应当明确指出的是，Ω形轮廓横截面可具有外表面被构造成彼此相反且平行的任何其他形状。图3示出了根据本发明的第二实施例的光伏阵列100，该实施例不同于上述实施例之处基本在于具有简化的附接元件布置结构。根据图3，这里的每个光伏模块102跨越四个保持轨道l(Ma-104d，由此每个保持轨道104a-104d使两个附接元件106a_l(Mi彼此相隔一定距离布置在模块102的边缘区域内。附接元件106a-106d和附接元件106e-l(^h 分别布置在具有共同纵向轴线的列内。附接元件106a-106h的纵向轴线相对于保持轨道 104a-104d的纵向轴线呈大约90°的角度延伸。以示例方式示出并按本发明的最优化方式固定的光伏模块102具有约2. 86m2的表面积。图4示出图3的光伏阵列100的侧视图，在图4中可以看到，附接元件106a-l(^h 被构造为图2已经说明的方式，因此这里参考说明书的这一部分。总之，根据本发明，使用最少的材料资源实现了光伏阵列1、100的高载荷承受能力，从而最大限度减少了生产技术方面的努力，并降低了生产、运输和组装过程中的成本。公开了一种用于安装光伏模块2、102的方法，所述光伏模块具有能通过附接元件 4、106固定到静止的下层结构6的至少一个光伏模块2、102，所述方法包括以下步骤a)计算光伏模块2、102在能够预期到的机械载荷下的结构载荷，以确定附接元件 4、106的最优化附接点；b)将附接元件4、106布置在已作为载荷的函数最优化的附接点处，使附接元件4、 106在光伏模块2、102的部分段上部分地延伸；以及c)将光伏模块2、102通过附接元件附接到下层结构6。此外，公开了一种光伏阵列，所述光伏阵列具有若干部分地布置的附接元件4、 106，其中附接元件的附接点4、106作为载荷的函数确定。附图标记列表
1光伏阵列
2光伏模块
4a-4i附接元件
6下层结构
8建筑物屋顶
IOa-IOc保持轨道
12中段
14a-14b轮廓腿部
16阻尼元件
100光伏阵列
102光伏模块
104a-104d保持轨道
106a-106h附接元件
权利要求
1.一种用于安装光伏模块O、102)的方法，所述光伏模块具有能通过附接元件(4、 106)固定到静止的下层结构(6)的至少一个光伏模块O、102)，所述方法包括以下步骤a)计算所述光伏模块(2、10幻在能预期到的机械载荷下的结构载荷，以确定所述附接元件(4、106)的最优化的附接位置；b)将所述附接元件(4、106)布置在已作为载荷的函数最优化的附接点处，由此使所述附接元件(4、106)在所述光伏模块O、102)的部分段上部分地延伸；以及c)将所述光伏模块(2、10幻通过所述附接元件而附接到所述下层结构(6)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在能预期到的机械载荷下通过有限元分析 (FEA)方法计算所述光伏模块O、102)的结构载荷。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述下层结构(6)被构造为具有若干保持轨道(10、104)的轨道系统，所述若干保持轨道(10、104)基本上平行延伸，以附连所述光伏模块(2、102)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于每个光伏模块(2、10幻跨越若干保持轨道 (10、104)，由此每个保持轨道(10、104)使至少两个附接元件(4、106)彼此相隔一定距离布置。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于所述附接元件基本上布置成一圈，由此使每个附接元件布置在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和 315°的角度范围内，且其中所述角度范围中的0°或180°的轴线相对于所述保持轨道的纵向轴线大致呈90°的角延伸。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于定位于90°的角度范围和270°的角度范围上的附接元件Gc、4g)的纵向轴线大致平行于所述保持轨道的所属纵向轴线延伸，而位于 0°、45°、135°、180°、225° 和 315° 的角度范围上的附接元件 Ga、4b、4d、4e、4f、4h) 的纵向轴线大致垂直于所述保持轨道的所属纵向轴线延伸。
7.根据权利要求3或4中的任一项所述的方法，其特征在于每个光伏模块(102)跨越四个保持轨道(104a-104d)，由此每个保持轨道(l(Ma-104d)使至少两个附接元件 (106a-106h)彼此相隔一定距离布置，所述至少两个附接元件(106a-106h)的纵向轴线优选相对于所述保持轨道(l(Ma_104d)的纵向轴线以大约90°的范围上的角度延伸。
8.一种光伏阵列，所述光伏阵列具有至少一个光伏模块0、102)，所述至少一个光伏模块O、102)能通过附接元件G、106)固定到静止的下层结构(6)，其特征在于所述光伏模块(2、10 具有若干部分地布置的附接元件G、106)，所述附接元件(4、106)用于将所述模块(2、10幻附接到所述下层结构(6)，所述附接元件仅在所述光伏模块(2、10幻的部分段上延伸，其中所述附接元件的附接点(4、106)作为载荷的函数来确定。
9.根据权利要求8所述的光伏阵列，其特征在于所述附接元件(4、106)具有大致Ω形轮廓的横截面，由此使所述附接元件G、106)的中段(12)结合到所述下层结构(6)，而自由的轮廓的腿部(14a、14b)附接到所述光伏模块0、102)。
10.根据权利要求8或9中的任一项所述的光伏阵列，其特征在于在所述附接元件(4、 106)和所述下层结构(6)之间布置有至少一个阻尼元件(116)，优选为弹性体阻尼元件。
全文摘要
本发明涉及一种用于安装光伏模块(2、102)的方法和一种光伏阵列，所述光伏模块具有能通过附接元件(4、106)固定到静止的下层结构(6)的至少一个光伏模块(2、102)，所述方法包括以下步骤a)计算所述光伏模块(2、102)在能预期到的机械载荷下的结构载荷，以确定所述附接元件(4、106)的最优化的附接位置；b)将所述附接元件(4、106)布置在已作为载荷的函数最优化的附接点处，由此使所述附接元件(4、106)在所述光伏模块(2、102)的部分段上部分地延伸；以及c)将所述光伏模块(2、102)通过所述附接元件而附接到所述下层结构(6)。
文档编号F16M7/00GK102244138SQ20111010287
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年4月28日
发明者哈拉尔德·布勒斯, 马尔科·沃格尔 申请人:马斯达尔光伏公司