CN103314264B - 太阳能收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于安装在建筑物屋顶倾斜的支架（3）上的太阳能收集装置（1）。该装置（1）包括覆盖该支架（3）的覆盖层（2），在支架倾斜的方向上在纵向(D1)上呈波浪形（2a）;固定机构（10）和太阳能收集面板（5）。该装置（1）还包括固定在固定机构(10)上的安装结构（20），它包括沿着纵向(D1)延伸的型材(21，22)和安装在所述安装结构（20）上的太阳能收集面板（5）。

Description

太阳能收集装置
技术领域
本发明涉及太阳能收集装置。
更具体地说，本发明涉及用于安装在建筑物屋顶倾斜支架上的太阳能收集装置，所述装置包括：
覆盖层，用于覆盖该支架，在所述支架的倾斜方向上在纵向上呈波浪形，适宜于把所述覆盖层固定在该支架上的固定机构，所述固定机构包括底部，具有一个与覆盖层的波浪形互补的形状，固定机构和覆盖层之间的弹性件，固定在所述固定机构上的安装结构，所述安装结构包括沿着纵向延伸的型材，和太阳能回收面板，安装在所述安装结构上。
背景技术
从文献AU2009245849已知这种类型的装置。
从文献FR2920453同样已知一种装置，它还包括安装在垂直于纵向的方向上的型材，直接由覆盖层支撑，该太阳能收集面板安装在所述型材上。
发明内容
本发明在目的在于改善该已知的装置。
为此，按照第一方面，本发明提出一种装置，其中每个固定机构都包括至少一个穿过螺杆的孔，用以把所述固定机构固定在该支架上，而每个弹性件都包括一个与所述孔对应的开孔，所述开孔被凸出的边缘包围。
由于这些安排，装置的密封性和覆盖层的尺寸分散允差得以改善。
另外，该装置能够更容易地安装在建筑物的支架上。
此外，该装置在垂直于纵向的方向上没有型材，装置的通风和换气得以改善。
另外，该支架在垂直方向上往往包括太阳能面板，所述檀条的间距往往较大，特别是大于1.5米。这时该装置可以安装在这样一种支架上，其型材之间的距离与该檀条之间距离无关。
在按照本发明装置不同的实施方式中，必要时还可以求助于下列一个或另一个安排：
两个相继的型材在纵向上彼此相对平移滑动，和太阳能收集面板（5）安装在所述安装结构上，使得任何一个太阳能收集面板在纵向上都不装配在两个相继的型材上；型材纵向上的长度为太阳能收集面板在同一纵向上尺寸的整数倍，加上约10%；型材纵向上的长度最好小于3米；型材在纵向上包括第一端和第二端，第一端用来放置在下方，并包括一个挡块，设计来挡住第一太阳能收集面板；
该挡块用该型材的材料制成；
一个杆件啮合在相继的型材的内部，以便该第二型材相对于第一型材滑动，所述杆件与相继的两个型材之一联成一体；
该固定机构还包括一个从底部延伸的侧壁，在上面远离该底部，所述侧壁用于固定安装结构；
该固定机构包括多个固定装置；
每个弹性件均覆盖于固定机构的下表面；
该太阳能收集面板是光伏打面板。
在参照附图对作为非限制性示例给出的实施方式的以下描述过程中，将会看到本发明的其他特征和优点。
附图说明
图1是按照本发明太阳能收集装置的结构示意图;
图2是图1装置中安装结构和固定机构的正视图；
图3是图1装置中安装结构型材一端的结构示意图；
图4是图1装置中安装结构型材另一端的结构示意图；
图5是图1装置中安装结构两个相继的型材之间连接的结构示意图；
图6是图1装置中固定机构的正视图。
具体实施方式
在这些附图中，同一引用号表示相同或相似的零件。在图1上显示方向X，Y和Z，方向Z是垂直方向。
图1表示按照本发明太阳能收集装置1一个实施方式的总视图。装置1用于安装在一个适宜于支撑太阳能收集装置的支架上。例如，该支架可以是建筑物屋顶的支架3。
支架3有一个顶点S，其位置示意地用箭头标示，一个斜面沿着第一方向D1由此向下延伸，所述斜面相对于垂直于方向Z的水平平面(平面XY)具有一个在4°和60°之间的角度，“向上”的方向指的是在第一方向D1上向该顶点S的方向，而“向下”是与此相反的方向。
支架3还包括被称作檩条的支撑件，未示出，沿着第一方向D1彼此平行延伸；和被称作木撑条或桁条4的支撑件，沿着垂直于第一方向D1的第二方向D2彼此平行延伸。附图所示的支架是一个金属支架，或木支架。
支架3支撑覆盖层2。覆盖层2基本上在一个对应于第一方向D1和第二方向D2的平面上延伸。覆盖层2有一个在第一方向D1上延伸的波浪形或者纵向变形2a。该覆盖层2由多个钢槽（bac）板构成。在这种情况下，波浪形2a往往如图所示，在垂直于第一方向D1的截面上具有形似梯形的轮廓。该轮廓在第二方向D2上相同。但是，所有带有正弦波浪形，呈部分圆形等类型的轮廓都均可。另外，所有板材类型均可使用：钢板、铝板、石棉水泥板、PVC板、塑料板、复合材料板等等。
覆盖层2在建筑的支架3上的取向使得波浪形指向屋面的斜面方向，第一方向D1。覆盖层2对建筑物起防雨作用，雨水轻易地从支架顶点S向下沿着覆盖层2波浪形顶点之间的凹处流动。
太阳能收集装置1包括：
上面已经描述的覆盖层2，
固定机构10，用于把覆盖层2固定在支架3或者架子上，
安装结构20，固定在固定机构10上，和几个太阳能收集面板5安装在所述安装结构20上。
图1表示两个太阳能收集面板5，彼此相邻地沿着第一方向D1排列。例如，太阳能收集面板5由光伏打面板5组成。每个光伏打面板5都可以包括诸如图1所示的光伏打电池网络5a，它从太阳光产生电能；和一个连接到该网络的电路，用以输送光伏打电池所产生的电能。在图1上，每个光伏打面板5都有一个矩形轮廓，带有两个沿着第一方向D1延伸的纵向边缘6和两个沿着第二方向D2延伸的横向边缘7。
该固定机构10包括：
底部11，具有一个与覆盖层2波浪形2a互补的形状，和
一个从底部11向上在垂直于另外两个方向的第三方向D3上延伸的侧壁12，由于底部11互补的形状，固定机构10可以是板，而且更准确地定位在覆盖层2波浪形2a上，而安装在覆盖层2同一波浪形上的两个固定机构10自然正确地彼此对齐，无需安装及其对准用的附加的工具。特别是，该底部11有一个梯形或者形似梯形的与标准钢槽（bac）的波浪形2a相配的形状。
固定机构10在其底部11上包括一个孔13，所述孔13定位在底部11采取互补波浪形的顶点上，它避免水通过该孔时通过覆盖层2渗透。螺杆13a穿过该孔13，以便把固定机构10紧固并固定在覆盖层2上，并把覆盖层2固定在支架3上，这时该覆盖层2处于所述固定机构10和该支架3之间的“夹心”中。
固定机构10的底部11具有一个与覆盖层2波浪形2a互补的形状，并包括一个顶点，与出现在波浪形2a顶点相适应；和两个彼此相反地向下延伸以便与波浪形2a的形状吻合的旁支。旁支一直延伸到凹处或者顶点两侧覆盖层2的“范围”。因此，固定螺杆13a时，覆盖层2的波浪形不会在固定机构10下变形，这时固定机构10在覆盖层2上的定位是正确的，没有对准缺陷。
正如图6所示，弹性件15具有板的形状，必要时适应波浪形的形状，安装在固定机构10的底部11和覆盖层2之间，以便实现密封性，并进一步避免雨水经由孔13通过覆盖层2渗透。该弹性件15在对应于底部11孔13的位置上包括一个开孔15a。
弹性件15可以完全覆盖固定机构的下表面。固定机构10和安装结构20，一般用铝材料制成，因此对一般钢制的覆盖层2进行电绝缘。于是避免金属材料之间通过电解引起的氧化现象。
弹性件15围绕开孔15a具有凸出的环形边缘15b，以便增大弹性件15围绕其开孔15a的材料压缩度，以便改善密封性和覆盖层2的尺寸分散允差。图6表示固定机构10和覆盖层2上的弹性件15，螺杆13a固定之前的情况，以便更清楚地看到边缘15b。弹性件最好由高弹材料，如橡胶、天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)构成。
固定机构10可以包括第二孔14，定位在采取互补形式的顶点上，并在第一方向D1上与第一孔13错开。这时第二螺杆14a穿过第二孔14，以改善该固定装置和覆盖层2在支架3上的固定。由于这种安排，该安装强度较高，而且更可靠。特别是，安装结构20在固定机构10上的安装没有引起固定机构10位移或者旋转的危险，固定机构10和覆盖层2之间的密封性不受损坏。
侧壁12从底部11向上，在垂直于第一和第二方向D1，D2的第三方向D3上延伸。它包括一个向着底部11顶点一侧的侧面16，而孔17用于啮合螺杆17a，以便把安装结构20固定在固定机构10上。孔17(图3)在垂直的方向(第三方向D3)上呈椭圆形，补偿了覆盖层2在第三方向D3上由于支架3中的变化而没有设置在平面D1-D2上造成的位置差。这种安排同样补偿覆盖层波浪形2a尺寸上的变化。安装结构20和太阳能收集面板5不再受上述变化和由此造成的机械应力的影响。
在图2至5中可见的安装结构20包括型材21，22，安装在固定机构10上并用螺杆17a固定。安装结构20的型材21，22沿着第一方向D1纵向延伸，安装在固定机构10上。于是，安装结构20轻易而迅速地安装在固定机构10上，所述固定机构10正确地在覆盖层2上定位和对准。另外，位于第一方向D1上的型材21，22，改善装置1的通风，因为空气可以轻易地在支架3的底部的这些型材下面或者支架3顶点S之间向上循环。
型材21，22排列成行，在第一方向D1上彼此平行，至少两行L1，L2型材支撑同一个太阳能收集面板5。
每行L1，L2都可以包括一个第一型材21和一个第二型材22，所述型材，例如，借助于杆件23或者夹板，在第一方向上相对于另一个平移滑动。杆件23啮合在第一型材21内部，并由闭锁装置23a，例如，至少部分地穿过第一型材21和杆件23来固定。另一方面，杆件23啮合在第二型材22内部而不必纵向固定。
由于这种安排，在第一和第二型材21，22之间存在一个间隔空间24，允许第一型材在温度改变的作用下在第一方向D1纵向上膨胀或者收缩，而不在相继的型材，第二型材22上施加应力。
每个型材21，22在第一方向D1上均小于5米，长度一般在1和5米之间。因此型材在第一方向D1上的膨胀或者收缩受到限制。型材的长度最好小于3米，以便当热膨胀或者收缩时出现更小的长度变化。
每个型材21，22都包括第一端21-1，22-1，用来放置在支架3下方(与屋顶S相反)，而与第一端相反的第二端21-2，22-2，就是说在上方，向着屋顶S。每个型材在第一端都包括一个挡块21a，22a，用以向挡住太阳能收集面板5。该挡块可以用螺丝固定在该型材上。该挡块与该型材连成一体或者用型材的同一材料制成：例如，它可以焊接在该型材上，或者该型材可以通过变形或折叠形成该挡块。于是该挡块与型材甚至当热膨胀和收缩周期时都不分离，能量收集面板5没有由于热膨胀作用而与安装结构20分离的危险。例如，每个挡块在上部都包括凸出部。这时能量收集面板5在第三方向D3上维持在该型材和所述凸出部之间。
于是，第一太阳能收集面板5的第一横向边缘7放置在每一行第一型材上面，并向下支撑在所述档块21a上。中间环箍21b被放置并用螺钉固定在第一型材21上第一能量收集面板5的第二横向边缘7后面，以便把第一面板固定在该安装结构20上。中间环箍21b一般呈U形，并且同样在上部包括一个凸出部，用以在第三方向D3上把面板5维持在型材和所述凸出部之间。
第二太阳能收集面板5的第一横向边缘7放置在每行的第一型材上，并向下支承在所述中间环箍21b上，如此类推。
与挡块21a，22a相对的末端环箍21c，22c(图4)放置在装配于第一型材21上的下一个太阳能收集面板5的第二边缘7后面。
在该实施方式中有三个面板安装在第一型材21上和在第二型材22上，但也可以安装任意数目的面板，这时第一和第二型材21，22在第一方向D1上的长度要适应，就是说，大致是一个太阳能收集面板5在第一方向D1上尺寸的整数倍。档块21a，22a、中间环箍21b，22b和末端环箍21c，22c在第一方向D1上的尺寸加上面板5在第一方向上D1的尺寸，得到型材21，22的长度。但是，这些附加的零件的尺寸很小，是型材长度的10%以下，以避免失去在面板5之间的表面上对太阳能回收没有贡献的空间。因而第一和第二型材21，22在第一方向D1上的长度是太阳能收集面板5在第一方向D1上尺寸整数倍并上下浮动5%-10%。
任何一个太阳能收集面板5都不能安装在两个纵向D1上相连接的型材21，22上，即交叉在第一和第二型材21，22之间间隔空间24上，因此，一方面安装结构20可以在第一方向D1上自我膨胀而不会在覆盖层2中产生应力，因为覆盖层2在同一方向D1上具有波浪形2a，而另一方面在太阳能收集面板5中不产生机械应力。于是，这样一种设备不仅较容易安装，而且在时间期限内中更可靠和更坚固。
第二型材22包括与第一型材21相同的零件：挡块22a、中间环箍22b和末端环箍22c。在第二型材22(L1和L2行)上安装太阳能收集面板5的方法与在第一型材21上安装太阳能收集面板5的方法一样。于是，太阳能收集面板5可以预先在工厂安装在这些型材21，22上，以便形成预装配构件。在实际现场安装中，第一模块装配在固定机构10上，在第一方向D1上用杆件23来延长行L1，L2。这时第二模块安装在第一模块后面下一个固定机构10上面，如此类推。
于是，装置1的安装更加方便，特别是在现场上，安装在建筑物的支架3上。
另外，型材21，22在第一方向D1上包括沟21d，21e。第一沟21d设计来接纳螺杆17a的头部，以便把该型材固定在固定机构10上。第二沟21e设计来接纳中间环箍21b，22b和末端环箍21c，22c的螺杆头部。
由于这种排列，型材21，22可以轻易地从装置1外部侧向固定在固定机构10上，而型材21，22在第一方向D1上的纵向位置可以容易地进行相应改变，固定机构10在这个第一方向上的位置变化对安装没有什么影响。
同样，环箍21b，22b，21c，22c可以从装置1外部在上面轻易地固定在这些型材上，这些环箍在第一方向D1上的纵向位置可以容易地适当修改，而这些环箍由于太阳能收集面板在方向D1上具有不同的长度而产生的位置变化对于装置的安装没有什么影响。
因此这个装置容易安装并且在第一方向D1上允许位置或者长度的变化。

Claims (11)

1.一种用于安装在建筑物屋顶倾斜支架(3)上的太阳能收集装置(1)，所述装置(1)包括：
覆盖层(2)，用以覆盖支架(3)，在所述支架倾斜的方向上在纵向(Dl)上呈波浪形(2a)，
固定机构(10)，用于把所述覆盖层(2)固定在支架(3)上，所述固定机构(10)包括具有与覆盖层(2)波浪形(2a)互补形状的底部(11)，
固定机构(10)和覆盖层(2)之间设有弹性件(15)，
安装结构(20)，固定在所述固定机构(10)上，所述安装结构(20)包括沿着纵向(Dl)延伸的型材(21，22)和太阳能收集面板(5)，安装在所述安装结构(20)上，
其特征在于：每个固定机构(10)都包括至少一个螺杆(13a)穿过的孔(13)，用以把所述固定机构固定在支架(3)上，而每个弹性件(15)都包括一个对应于所述孔(13)的开孔(15a)，所述开孔(15a)被凸出的边缘(15b)包围。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于：
两个连接的型材(21，22)可以在纵向上彼此相对平移滑动，太阳能收集面板(5)安装在所述安装结构(20)上，使得在纵向上没有任何一个太阳能收集面板(5)装配在两个相继的型材(21，22)上。
3.按照权利要求2的装置，其特征在于：型材(21，22)的纵向长度是一个太阳能收集面板(5)同一纵向尺寸的整数倍，标准差为±10％。
4.按照权利要求2的装置，其特征在于：型材(21，22)的纵向长度小于3米。
5.按照权利要求2的装置，其特征在于：型材在纵向(Dl)上包括第一端(21-1，22-1)和第二端(21-2，22-2)，该第一端(21-1，22-1)用来放置在下方，并包括挡块(2la，22a)，其用于支撑第一太阳能收集面板(5)。
6.按照权利要求5的装置，其特征在于：所述挡块(21a，22a)与型材(21，22)为同一材料制成。
7.按照权利要求2的装置，其特征在于：杆件(23)啮合在相继的型材(21，22)的内部，以便第二型材(22)相对于第一型材(21)滑动，所述杆件(23)与两个相继的型材(21，22)之一联成一体。
8.按照权利要求1的装置，其特征在于：固定机构(10)还包括从底部(11)向上延伸到远离该底部的侧壁(12)，所述侧壁(12)用于固定安装结构(20)。
9.按照权利要求1的装置，其特征在于：固定机构(10)包括多个固定装置(l3a，14a)。
10.按照权利要求1的装置，其特征在于：弹性件(15)覆盖于固定机构(10)的下表面上。
11.按照权利要求1的装置，其特征在于：太阳能收集面板(5)是光伏效应面板。
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