CN111485681A - 光伏建筑一体化防水卷材 - Google Patents
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Abstract
一种光伏建筑一体化防水卷材，从下至上依次包括胶粘层，底层防水卷材层，金属反射层，光伏电池板层，亲水防水层，疏水保护层，其特征在于，所述疏水保护层由不连续的条状结构组成，相邻两个条状结构之间的间距为微米级，疏水保护层的材质为二氧化钛基疏水涂料层。通过在光伏防水卷材的表层设置亲水防水层和不连续的条状结构的疏水防水层，改善防水卷材表面的疏水性、自清洁性、抗菌性，确保光伏防水卷材表面的洁净性，保障太阳光的透过性，光伏并改善光电转换效率。
Description
技术领域
本发明属于建筑领域，同时涉及建筑领域的光伏应用分支和防水分支，具体涉及一种光伏建筑一体化防水卷材。
背景技术
光伏能源是以光伏效应为原理将太阳辐射能量转换为电能。因此，光伏能源具有无污染、可持续、维护成本低、使用寿命长等优点。目前，对于光伏能源的利用，主要是采用集中设置光伏发电站和在建筑物屋顶安装光伏电池板阵列两种方式。
对于在建筑物屋顶安装光伏电池板阵列以利用光伏能源这种方式，属于分散式利用，可以直接有效惠及千家万户，在我国农村地区应用十分广泛。然而，直接在建筑物屋顶安装光伏电池板阵列虽然可以让农村地区的千家万户直接享受到光伏能源所带来的好处，但是，仍然存在一些弊端。
其一，光伏电池板阵列的安装工艺相对复杂，通常还需要借助额外的安装支架来安装。农村地区的建筑物各式各样，需要配合格式的建筑物屋顶来调整对应的安装工艺，使得光伏电池板阵列在农村地区的应用难度变大，成本增加。其二，在农村地区，建筑物屋顶的漏水问题是普遍存在的，因此，绝大部分的建筑物屋顶都会额外设置防水层。光伏电池板阵列的安装支架会对建筑物屋顶的防水层造成损坏，破坏建筑物的防水效果，这也给光伏电池板阵列在农村地区的应用带来的阻碍。其三，光伏电池板阵列表面容易沉积灰尘等杂质，影响光电转换效率。近两年，光伏建筑一体化的设计理念在建筑节能领域得到迅速发展，如何具体实施这一设计理念成为了大家广泛研究和讨论的主题。
为此，本发明基于光伏建筑一体化的设计理念，并将柔性光伏材料直接设置在建筑物防水卷材中，实现光伏能源的利用和建筑物防水设计的一体化，并改善光电转换效率。
发明内容
针对现有的农村地区在光伏能源的利用方面所存在的问题和阻碍，本发明基于光伏建筑一体化的设计理念，提供了一种光伏建筑一体化防水卷材，通过直接将柔性光伏材料设置在防水卷材中，实现光伏能源的利用和建筑物防水设计的一体化，并改善光电转换效率。
一种光伏建筑一体化防水卷材，从下至上依次包括胶粘层，底层防水卷材层，金属反射层，光伏电池板层，亲水防水层，疏水保护层，其特征在于，所述疏水保护层由不连续的条状结构组成，相邻两个条状结构之间的间距为微米级，疏水保护层的材质为二氧化钛基疏水涂料层。
其中，所述二氧化钛基疏水涂料层的制备方法为：
将钛酸酯、水性树脂分散在水和乙醇的体积比为（1-2）：（2-1）的混合溶液中，搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的涂料溶液均匀涂敷在亲水防水层表面，进行原位水解，干燥固化，然后进行激光刻蚀，即可得到由不连续的条状结构形成的疏水保护层。
其中，钛酸酯与水性树脂的的质量比控制在1：（3-5）之间。所述钛酸酯选自钛酸四丁酯、钛酸四丙酯、四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙氧基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、三异硬脂酸钛酸异丙酯、双（乙酰丙酮基）异丁氧基异丙氧基钛酸酯中的一种或多种。所述水性树脂选自水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂中的一种。
本发明的防水卷材表面具有亲水防水层和不连续的条状结构的疏水防水层，底层的亲水层可以有效促进雨水等液体的铺展，表层的不连续的条状结构的疏水防水层又可以对雨水的铺展进行有效的限制，使得雨水按照定向的防水流动。同时，防水卷材应用在建筑物屋顶时，其铺设方式通常具有一定的倾斜角度，这种倾斜角度也有利于防水卷材表面的自清洁，可以有效防止杂质在卷材表面的富集，保障太阳光的透过性，确保光伏转换效率。
此外，表层的疏水层中，含有钛酸酯原位水解得到的纳米二氧化钛颗粒，其具有抗菌、光催化效果，配合超疏水表面，可以改善光伏防水卷材的抗菌效果，抑制表面细菌的滋生。
在本发明中，所述底层防水卷材层选自PVC防水卷材层、TPO防水卷材层、EVA防水卷材层、聚乙烯丙纶防水卷材层、沥青防水卷材层、改性沥青防水卷材层中的一种。所述金属反射层选自银、铝、钛、铬中的一种，考虑到成本，优选用铝膜。所述光伏电池板层为三结非晶硅薄膜太阳能电池，可以有效提高光电转换效率。
相对于传统的光伏电池阵列板和防水卷材，本发明将二者结合在一起，实现光伏能源的利用和建筑物防水设计的一体化，施工简单、方便。
同时，本发明通过在光伏防水卷材的表层设置亲水防水层和不连续的条状结构的疏水防水层，改善防水卷材表面的疏水性、自清洁性、抗菌性，确保光伏防水卷材表面的洁净性，保障太阳光的透过性，光伏并改善光电转换效率。
具体实施方式
下面，将结合具体的实例对本发明进行详细说明。当然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部份创造内容。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下所获得的其他实例均落入本发明的保护范围內。
实施例1
一种光伏建筑一体化防水卷材，从下至上依次包括胶粘层，底层防水卷材层，金属反射层，光伏电池板层，亲水防水层，疏水保护层，其特征在于，所述疏水保护层由不连续的条状结构组成，相邻两个条状结构之间的间距为微米级，疏水保护层的材质为二氧化钛基疏水涂料层。
二氧化钛基疏水涂料层的制备方法为：
将钛酸酯、水性树脂分散在水和乙醇的体积比为1：1的混合溶液中，搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的涂料溶液均匀涂敷在电池板层表面，进行原位水解，干燥固化，然后进行激光刻蚀，即可得到由不连续的条状结构形成的疏水保护层。
所述钛酸酯与水性树脂的的质量比控制在1：4之间。所述钛酸酯为钛酸四丁酯；所述水性树脂为水性丙烯酸树脂。
所述底层防水卷材层选自PVC防水卷材层。所述金属反射层为铝层。
实施例2
一种光伏建筑一体化防水卷材，从下至上依次包括胶粘层，底层防水卷材层，金属反射层，光伏电池板层，亲水防水层，疏水保护层，其特征在于，所述疏水保护层由不连续的条状结构组成，相邻两个条状结构之间的间距为微米级，疏水保护层的材质为二氧化钛基疏水涂料层。
二氧化钛基疏水涂料层的制备方法为：
将钛酸酯、水性树脂分散在水和乙醇的体积比为1：2的混合溶液中，搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的涂料溶液均匀涂敷在电池板层表面，进行原位水解，干燥固化，然后进行激光刻蚀，即可得到由不连续的条状结构形成的疏水保护层。
所述钛酸酯与水性树脂的的质量比控制在1：3之间。所述钛酸酯为三异硬脂酸钛酸异丙酯；所述水性树脂为水性聚氨酯树脂。
所述底层防水卷材层选自TPO防水卷材层。所述金属反射层为钛层。
实施例3
一种光伏建筑一体化防水卷材，从下至上依次包括胶粘层，底层防水卷材层，金属反射层，光伏电池板层，亲水防水层，疏水保护层，其特征在于，所述疏水保护层由不连续的条状结构组成，相邻两个条状结构之间的间距为微米级，疏水保护层的材质为二氧化钛基疏水涂料层。
二氧化钛基疏水涂料层的制备方法为：
将钛酸酯、水性树脂分散在水和乙醇的体积比为2：1的混合溶液中，搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的涂料溶液均匀涂敷在电池板层表面，进行原位水解，干燥固化，然后进行激光刻蚀，即可得到由不连续的条状结构形成的疏水保护层。
所述钛酸酯与水性树脂的的质量比控制在1：5之间。所述钛酸酯为四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯；所述水性树脂为水性环氧树脂。
所述底层防水卷材层选自EVA防水卷材层。所述金属反射层为铝层。
为了体现本发明的技术效果，设置以下两个对比例进行对比。
对比例1
参考实施例1，一种光伏防水卷材，从下至上依次包括胶粘层，底层PVC防水卷材层，金属反射层铝层，三结非晶硅薄膜太阳能电池层。
对比例2
参考实施例1，一种光伏防水卷材，从下至上依次包括胶粘层，底层PVC防水卷材层，金属反射层铝层，三结非晶硅薄膜太阳能电池层，面层防水层。面层防水层为普通透明涂料，不具有疏水性，同时也不具有波形沟槽结构。
将实施例1-3和对比例1-2的光伏防水卷材铺设在同一建筑物屋顶上进行使用。使用1个月、3个月后，测试各自的光电转换效率，结果如下表。
可以发现，本发明中，通过在光伏防水卷材的表层设置亲水防水层和不连续的条状结构的疏水防水层，改善防水卷材表面的疏水性、自清洁性、抗菌性，确保光伏防水卷材表面的洁净性，保障太阳光的透过性，光伏并改善光电转换效率。
Claims (8)
1.一种光伏建筑一体化防水卷材，从下至上依次包括胶粘层，底层防水卷材层，金属反射层，光伏电池板层，亲水防水层，疏水保护层，其特征在于，所述疏水保护层由不连续的条状结构组成，相邻两个条状结构之间的间距为微米级，疏水保护层的材质为二氧化钛基疏水涂料层。
2.如权利要求1所述的一种光伏建筑一体化防水卷材，其特征在于，所述二氧化钛基疏水涂料层的制备方法为：
将钛酸酯、水性树脂分散在水和乙醇的体积比为（1-2）：（2-1）的混合溶液中，搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的涂料溶液均匀涂敷在电池板层表面，进行原位水解，干燥固化，然后进行激光刻蚀，即可得到由不连续的条状结构形成的疏水保护层。
3.如权利要求2所述的一种光伏建筑一体化防水卷材，其特征在于，所述钛酸酯与水性树脂的的质量比控制在1：（3-5）之间。
4.如权利要求3所述的一种光伏建筑一体化防水卷材，其特征在于，所述钛酸酯选自钛酸四丁酯、钛酸四丙酯、四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙氧基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、三异硬脂酸钛酸异丙酯、双（乙酰丙酮基）异丁氧基异丙氧基钛酸酯中的一种或多种。
5.如权利要求3所述的一种光伏建筑一体化防水卷材，其特征在于，所述水性树脂选自水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂中的一种。
6.如权利要求1所述的一种光伏建筑一体化防水卷材，其特征在于，所述底层防水卷材层选自PVC防水卷材层、TPO防水卷材层、EVA防水卷材层、聚乙烯丙纶防水卷材层、沥青防水卷材层、改性沥青防水卷材层中的一种。
7.如权利要求1所述的一种光伏建筑一体化防水卷材，其特征在于，所述金属反射层选自银、铝、钛、铬中的一种。
8.如权利要求1所述的一种光伏建筑一体化防水卷材，其特征在于，所述光伏电池板层为三结非晶硅薄膜太阳能电池。
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