CN105003032A - 光伏屋面和光伏屋面瓦 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光伏屋面和光伏屋面瓦，该光伏屋面包括平面瓦和光伏屋面瓦，光伏屋面瓦在屋面落水方向呈单列设置，单列设置的光伏屋面瓦与左右两侧的平面瓦之间分别设有防水结构，其中，光伏屋面瓦以金属沥青复合板作为基体，其上敷设光伏薄膜。在本发明中，在确保屋面瓦片装饰效果及使用功能的情况下，提供了一种与现有平面瓦配套的单片大面积化的光伏屋面瓦，以至于沿屋面落水方向光伏屋面瓦单列排列即可获得足够的发电功率，从而降低使用和维修成本。

Description

光伏屋面和光伏屋面瓦

技术领域

本发明涉及一种光伏屋面和光伏屋面瓦。

背景技术

光伏发电是太阳能的一个典型应用，目前，屋面光伏发电的商业化产品是太阳能光伏电池板，将多个单晶硅或多晶硅发电模块集成在一板架中，整体通过支架支撑在瓦面上，不仅影响屋面防漏、而且覆盖在瓦面上破坏了屋面美观。

将光伏元件结合至瓦面上，形成光伏屋面瓦，正好能够克服光伏电池板的缺陷，愈来愈受到业者的关注。然而，屋面瓦的生产行业由来已久，在落后的生产技术现状的局限下，光伏元件和屋面瓦的结合受到很多挑战。目前，光伏屋面瓦仅处于探索阶段，还未有商业化的产品出现。

2015年6月24日公布的发明专利申请(CN104727494A)公开了一种混凝土分体组合式光伏瓦，包括瓦体和光伏组件，光伏组件固定安装在瓦体的向阳面上，在瓦体的向阳面上设有安装光伏组件的内凹区，在瓦体的内凹区设有底部密封的接线盒容腔。该光伏瓦的瓦体造价较低，具有一定的优势，然而，混凝土材质在满足防漏水处理、抗破损、以及美观高档等较高要求上有一定的难度。

2015年4月8日公告的实用新型专利(CN204252408U)公开了一种太阳能光伏瓦片，瓦片基板的一侧设置有防水条，瓦片基板的中部开有安装槽，安装槽内镶嵌设置有单晶硅电池。单晶硅电池的上表面上涂覆一层上部防水层，单晶硅电池的下表面涂覆有底部保温层，它的基板采用改性聚苯醚制成。该光伏瓦片解决了单晶硅电池的安放问题，然而作为瓦片，并不是独立使用的，该专利未披露如何将瓦片在屋面上与其他瓦片结合使用，如何走线等实际问题。

在研发商业化的光伏瓦的过程中，本发明人认识到瓦片在屋面上不是孤立使用的，需要与其他光伏瓦片和普通瓦片配合，因此应该将光伏瓦片放到光伏屋面中作为一个整体***来研究，如此才能研发出适合商业化应用的产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏屋面和光伏屋面瓦，以降低屋面光伏发电的使用成本。

为此，根据本发明的一方面，提供一种光伏屋面，包括平面瓦和光伏屋面瓦，光伏屋面瓦在屋面落水方向呈单列设置，单列设置的光伏屋面瓦与左、右两侧的平面瓦之间分别设有防水结构，其中，光伏屋面瓦以金属沥青复合板作为基体，其上敷设光伏薄膜。

进一步地，上述防水结构包括在平面瓦上安装的引流脊、第一柔性防水片、以及第二柔性防水片，其中，引流脊位于所述光伏屋面瓦和平面瓦二者的衔接处，并沿落水方向延伸，第一柔性防水片搭在引流脊上，同时与平面瓦的上表面边缘搭接，第二柔性防水片搭在第一柔性防水片上，同时与光伏屋面瓦的上表面边缘搭接，以形成防水密封。

进一步地，上述防水结构包括在平面瓦上固定安装的第一角形件、在光伏屋面瓦上固定安装的第二角形件、以及扣板，扣板与第一角形件和第二角形件可拆卸连接，以形成封闭空间，光伏薄膜的外接端子和走线位于封闭空间中。

进一步地，上述第一角形件压设在第一柔性防水片上，作为第一角形件与平面瓦之间的防水垫。

进一步地，上述光伏屋面瓦在铺装后的外露面积大于等于0.5平方米，光伏屋面瓦在落水方向上的尺寸小于光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸，光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸大于等于1米。

进一步地，上述光伏屋面瓦的长度为2～6米，光伏屋面瓦的宽度为0.29～0.51米，光伏屋面瓦的厚度为4～8毫米。

进一步地，上述平面瓦为金属沥青瓦或玻纤瓦。

进一步地，上述在屋面铺装后光伏屋面瓦沿屋面横向上的尺寸为平面瓦的尺寸的整数倍，和/或在屋面铺装后光伏屋面瓦沿屋面落水上的尺寸为平面瓦的尺寸的整数倍。

根据本发明的另一方面，提供了一种光伏屋面瓦，光伏屋面瓦以金属沥青复合板作为基体，其上敷设光伏薄膜，其中，光伏屋面瓦的左右两侧预留有布置防水结构的边缘。

进一步地，上述光伏屋面瓦在铺装后的外露面积大于等于0.5平方米，光伏屋面瓦在落水方向上的尺寸小于光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸，光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸大于等于1米。

进一步地，上述光伏屋面瓦的长度为2～6米，光伏屋面瓦的宽度为0.29～0.51米，光伏屋面瓦的厚度为4～8毫米。

进一步地，上述光伏屋面瓦的宽度为0.48米，光伏屋面瓦的长度为3米。

在本发明中，在确保屋面瓦片装饰效果及使用功能的情况下，提供了一种与现有平面瓦配套的单片面积较大的光伏屋面瓦，以至于沿屋面落水方向光伏屋面瓦单列排列即可获得足够的发电功率，从而降低使用和维修成本。采用金属沥青复合板作为基体铺设光伏薄膜，满足了光伏薄膜对瓦表面的平整度、大面积轻量化、以及大面积化后随之而来的屋面对瓦片挠曲度等方面的要求。

与现有技术的混凝土分体组合式光伏瓦相比，本发明光伏屋面瓦采用金属沥青复合板作为基体，瓦片造价较高，但是在相同光伏面积的情况下，由于瓦片大面积化，导致安装、使用、维护简化，综合使用成本反而较低。

与现有技术的太阳能光伏瓦片(CN204252408U)相比，本发明采用光伏屋面，解决了走线和防漏水等问题，满足了商业化的一般要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明的光伏屋面的平面图；以及

图2示出了图1所示的光伏屋面的A‐A剖视图。

附图标记说明

10、光伏屋面瓦；     20、金属沥青瓦；

30、防水结构；       40、第二防水结构；

11、基体；           12、光伏薄膜；

13、外接端子和走线；

31、扣板；           32、第一角形件；

33、第二角形件；     34、引流脊；

35、第一柔性防水片； 36、第二柔性防水片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在研发光伏屋面瓦的商业化产品的过程中，本发明人发现：目前在光伏屋面瓦研发生产领域由于受传统屋面瓦(水泥瓦、陶瓦、石板瓦等)的形状和尺寸影响，单片光伏瓦的外露面积较小，导致光伏瓦之间的串并联的接线较多。

如上情况带来的实际使用问题：1、接线较多、每平米产品成本高，不易大面积推广和应用。2、接线较多致使施工复杂程度增加，***使用故障率增加，后续维修保养成本增加。

图1是根据本发明的光伏屋面的平面图。如图1所示，本发明的光伏屋面包括光伏屋面瓦10和金属沥青瓦20，光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸大于金属沥青瓦的尺寸，光伏屋面瓦的在屋面横向上的尺寸远远大于其在落水方向上的尺寸。光伏屋面瓦在铺装屋面后的外露面积不小于0.5平方米。

光伏屋面整体为斜面，落水方向是指雨水滴落至屋面后沿斜面自然向下的流向。其中，光伏屋面瓦10在屋面上沿落水方向呈单列设置，上方的光伏屋面瓦的下沿搭接在下方的光伏屋面瓦的上沿，如此方便施工铺装、防水处理。

图2是图1所示光伏屋面的A‐A剖视图，其示出了光伏屋面瓦10和金属沥青瓦20之间的防水结构30。该防水结构30包括引流脊34，第一柔性防水片35搭在引流脊34上，同时与金属沥青瓦20的上表面边缘搭接，第二柔性防水片36叠置在第一柔性防水片35上，同时与光伏屋面瓦10的上表面边缘搭接，如此形成了可靠的防水密封。该引流脊安装在屋面支撑结构上。

该引流脊34包括在屋面支撑结构上安装的底座和突出于金属沥青瓦和光伏屋面瓦表面的顶脊，以供第一柔性防水片和第二柔性防水片搭接于其上，形成引流坡面。可选地，引流脊沿落水方向延伸，其截面为L型或倒丁字形。

该防水结构30还包括在金属沥青瓦20上固定安装的第一角形件32、在光伏屋面瓦10上固定安装的第二角形件33、以及扣板31，该扣板31与第一角形件32和第二角形件33通过螺钉等可拆卸地连接在一起，

扣板31内部形成了封闭空间，用于容纳光伏屋面瓦10的外接端子和走线13。该防水结构还具有抗风揭、在屋面横向和落水方向抗拉伸的作用。

优选地，第一角形件32压设在第一柔性防水片35上，作为与金属沥青瓦20之间的防水垫，以提高防水性能。

上述第一柔性防水片和第二柔性防水片可通过裁切防水卷材获得。

在本发明中，不仅光伏屋面瓦的左侧与金属沥青瓦之间形成防水结构30，而且光伏屋面瓦的右侧与金属沥青瓦之间也形成第二防水结构40，该第二防水结构40所形成的封闭空间可小于左侧的防水空间。

其中，光伏屋面还包括由金属沥青瓦按照施工要求切割成其他尺寸的瓦片，以方便屋面现场铺设。

本发明中在确保屋面瓦片装饰效果及使用功能的情况下，采用单片面积较大的光伏屋面瓦呈单列设置，在可获得足够的发电功率的同时，大幅降低了使用和维护成本。

下面对本发明的防水结构的铺装方法进行详细说明，包括以下步骤：

第一步，安装引流脊，由下而上顺次铺装金属沥青瓦，并在每铺设完一片金属沥青瓦后，在其上表面的边沿和引流脊之间铺设第一柔性防水片；

第二步，由下而上顺次铺装光伏屋面瓦，并在每铺设完一片光伏屋面瓦后，在光伏屋面瓦和引流脊之间铺设第二柔性防水片；

第三步，安装第一角形件和第二角形件；

第四步，光伏屋面瓦的接线；

第五步，最后安装扣板。

本发明的上述铺装方法，具有步步相扣，合理紧凑的特点，适合不同类型的平面瓦做防水处理。

本发明的光伏屋面瓦10以金属沥青复合板作为基体11铺设光伏薄膜12形成，同时满足了光伏薄膜对瓦表面的平整度、大面积轻量化、以及大面积化后随之而来的屋面对瓦片挠曲度等方面的要求。

金属沥青复合板由沥青基材和金属箔在预定温度和压力条件下压合形成，沥青基材和金属箔在压合时，预定的温度和压力使沥青基材表面软化并与融化的沥青基胶体融合在一起，以使金属箔与沥青基材很好地结合在一起。沥青基材从底层至顶层依次包括PE薄膜层、第一沥青层、胎基层、第二沥青层，其中，第二沥青层与金属箔之间设有沥青基专用胶层。该胎基层优选为玻纤胎基或聚酯胎基。

与其他结构同等光伏面积的光伏屋面瓦相比，虽然本发明的光伏屋面瓦单片瓦的制造成本较高，但是包括安装、维护等各环节的整体使用成本明显降低，解决了现有技术中的光伏瓦片外露面积小，瓦片之间需要大量的线路连接而造成产品本身不可靠、铺装繁琐的缺陷。

优选实施例：

光伏屋面瓦的规格尺寸：长度不小于1m，优选2～6米；宽度不小于0.29m，优选0.29～0.51米；厚度不超过8mm，优选4～8mm；光伏屋面瓦铺装后单片光伏屋面瓦的外露面积不小于0.5㎡，优选0.87㎡。作为一种优选搭配，光伏屋面瓦的长度为3米，宽度为0.48米。

如单片光伏屋面瓦铺装后外露部分的尺寸(长度、宽度)和配套的金属沥青瓦外露尺寸(长度、宽度)为等模数关系时装饰效果最佳。

本发明的光伏屋面瓦的好处如下：

1、通过扩大单片光伏瓦的外露面积，减少薄膜光伏电池组件中接线的数量来降低每平方米光伏瓦的使用成本；

2、由于单片光伏瓦的面积增大，铺装每平米需要的瓦片数量减少，铺装简易，施工费用降低；

3、由于每平方米光伏瓦的数量少，相互串并联的接线少，故障率降低，后续维护检修方便容易；

4、当单片光伏金属瓦铺装后外露部分的尺寸(长、宽)和配套的金属沥青瓦外露部分的尺寸(长、宽)为等模数设计时，装饰效果最佳、施工便捷；

5、由于金属沥青瓦和光伏薄膜均有一定的柔性特点，因此本发明的光伏屋面瓦适合处理如弧形屋面等一些特殊造型的屋面。

需要指出的是，上述与光伏屋面瓦配套的金属沥青瓦，可由其他平面瓦来代替，例如玻纤瓦，只要厚度不大于8mm、表面平整、能够与光伏屋面瓦一起安装本发明防水结构的屋面瓦均可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏屋面，其特征在于，包括平面瓦和光伏屋面瓦，所述光伏屋面瓦在屋面落水方向呈单列设置，单列设置的所述光伏屋面瓦与左右两侧的平面瓦之间分别设有防水结构，其中，所述光伏屋面瓦以金属沥青复合板作为基体，其上敷设光伏薄膜。

2.根据权利要求1所述的光伏屋面，其特征在于，所述防水结构包括引流脊、第一柔性防水片、以及第二柔性防水片，其中，所述引流脊位于所述光伏屋面瓦和平面瓦二者的衔接处，并沿落水方向延伸，所述第一柔性防水片搭在所述引流脊上，同时与所述平面瓦的上表面边缘搭接，所述第二柔性防水片搭在所述第一柔性防水片上，同时与所述光伏屋面瓦的上表面边缘搭接，以形成防水密封。

3.根据权利要求2所述的光伏屋面，其特征在于，所述防水结构包括在所述平面瓦上固定安装的第一角形件、在所述光伏屋面瓦上固定安装的第二角形件、以及扣板，所述扣板与所述第一角形件和所述第二角形件可拆卸连接，以形成封闭空间，所述光伏薄膜的外接端子和走线位于所述封闭空间中。

4.根据权利要求3所述的光伏屋面，其特征在于，所述第一角形件压设在所述第一柔性防水片上，作为所述第一角形件与所述平面瓦之间的防水垫。

5.根据权利要求1所述的光伏屋面，其特征在于，所述光伏屋面瓦在铺装后的外露面积大于等于0.5平方米，所述光伏屋面瓦在落水方向上的尺寸小于所述光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸，所述光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸大于等于1米。

6.根据权利要求1所述的光伏屋面，其特征在于，所述平面瓦为金属沥青瓦或玻纤瓦。

7.根据权利要求1所述的光伏屋面，其特征在于，在屋面铺装后所述光伏屋面瓦沿屋面横向上的尺寸为所述平面瓦的尺寸的整数倍，和/或在屋面铺装后所述光伏屋面瓦沿屋面落水上的尺寸为所述平面瓦的尺寸的整数倍。

8.一种光伏屋面瓦，其特征在于，所述光伏屋面瓦以金属沥青复合板作为基体，其上敷设光伏薄膜，其中，所述光伏屋面瓦的左右两侧预留有布置防水结构的边缘。

9.根据权利要求8所述的光伏屋面瓦，其特征在于，所述光伏屋面瓦在铺装后的外露面积大于等于0.5平方米，所述光伏屋面瓦在落水方向上的尺寸小于所述光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸，所述光伏屋面瓦在屋面横向上的尺寸大于等于1米。

10.根据权利要求1所述的光伏屋面，其特征在于，所述光伏屋面瓦的长度为2～6米，所述光伏屋面瓦的宽度为0.29～0.51米，所述光伏屋面瓦的厚度为4～8毫米。