CN117353635B - 一种bipv光伏防水安全冗余结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种BIPV光伏防水安全冗余结构及其施工方法，所述BIPV光伏防水安全冗余结构包括若干支撑组件、支撑层、光伏组件、替代板、第一散热组件及第二散热组件，所述支撑层通过所述支撑组件安装于彩钢瓦屋顶，以使所述支撑层与所述彩钢瓦屋顶之间留有通道，所述光伏组件、所述替代板及所述第二散热组件均安装于所述支撑层上，且所述替代板的边缘、所述光伏组件的边缘及所述第二散热组件的边缘相互贴靠，以使所述替代板、所述光伏组件和所述第二散热组件形成第一层防水结构，其中，所述第二散热组件包括第二散热通道，以使所述光伏组件的底侧与外界相通，起到有效的防水效果。

Description

一种BIPV光伏防水安全冗余结构及其施工方法

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体地涉及一种BIPV光伏防水安全冗余结构及其施工方法。

背景技术

光伏组件安装在现有彩钢瓦建筑屋顶的围护结构上，简称“构建型光伏建筑***（BAPV安装方式）”，由光伏组件+檩条支架***+逆变电气***等构成，与建筑的配电交流侧相连并网，单一发电功能，不具有建筑或建材功能；BAPV安装光伏组件一般先采用金属夹具通过螺栓固定在屋顶彩钢瓦的波峰上，在金属夹具上固定金属材质的檩条，再通过金属压块和螺栓固定锁紧光伏组件，以实现光伏组件在彩钢瓦上的固定。首先，在这种安装方式下，彩钢瓦屋顶光伏组件在风力的拔、拉、吸等作用下，日积月累，金属夹具与屋顶彩钢瓦的波峰的固定连接处，彩钢瓦波峰产生形变、甚至撕裂，在雨雪天气，导致屋顶漏水，除雪困维，压塌屋顶，影响建筑安全和空间的使用，造成生命财产损失，影响自用部份的光伏电费的收取。其次，在这种安装方式下，金属夹具与彩钢瓦波峰会产生磨擦效用，导致彩钢瓦波峰的防水、防腐涂层损坏，从而加速生锈和老化氧化腐蚀，最终缩短彩钢瓦屋顶的使用年限。

最后，一般在彩钢瓦建筑屋顶上安装构建型光伏建筑产品，需要在屋顶现有的承载基础上新增加恒荷载12-15公斤/平方米，若彩钢瓦建筑屋顶的恒荷载余量不够，则需要加固，而加固影响企业正常生产，且现有的构建型光伏建筑产品方案，没有全部解决彩钢瓦屋顶漏水和彩钢瓦屋顶剩余使用寿命与光伏电站25年运营周期不匹配问题，各种因素综合在一起，市场认可度低、推广难度大、导致大量的彩钢瓦建筑屋顶无法安装光伏发电***和资源闲置、浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种BIPV（光伏建筑一体化）光伏防水安全冗余结构及其施工方法，用于解决金属夹具与彩钢瓦波峰会产生磨擦效用，使彩钢瓦波峰损坏，导致彩钢瓦屋顶漏水的技术问题。

一方面，该发明提供以下技术方案，一种BIPV光伏防水安全冗余结构，包括若干支撑组件、支撑层、光伏组件、替代板、第一散热组件及第二散热组件，所述支撑层通过所述支撑组件安装于彩钢瓦屋顶，以使所述支撑层与所述彩钢瓦屋顶之间留有通道，所述光伏组件、所述替代板及所述第二散热组件均安装于所述支撑层上，且所述替代板的边缘、所述光伏组件的边缘及所述第二散热组件的边缘相互贴靠，以使所述替代板、所述光伏组件和所述第二散热组件形成第一层防水结构，其中，所述第二散热组件包括第二散热通道，以使所述光伏组件的底侧与外界相通；

所述第一散热组件包括第一散热通道及进气挡板，所述第一散热通道与所述通道的一端连通，所述进气挡板与所述通道的另一端连通，所述支撑组件包括固定件及支架，所述固定件用于将所述支架固设于所述支撑层与所述彩钢瓦屋顶之间，以形成第二层防水结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过第一层防水结构、第二层防水结构、及自身的原有的彩钢瓦屋顶，形成的第三层防水结构，以在构建型的屋顶形成三层独立的防水结构***，起到有效的防水安全冗余效果；通过固定件与支架的配合设置，代替了现有技术中通过螺栓将金属夹具夹固在屋顶彩钢瓦的波峰上的效果，从而防止了金属夹具与彩钢瓦波峰产生磨擦的效用，减少了彩钢瓦波峰的损坏，进一步起到防水安全冗余的效果。

进一步的，所述第二散热组件还包括承载板，所述承载板的顶部开设有若干进气口，所述承载板的顶部固设有第一挡雨板，且若干所述第一挡雨板与若干所述进气口一一对应，所述承载板的底部开设有若干出气口，所述第二散热通道开设于所述承载板内，所述第二散热通道的两端分别与所述出气口和所述进气口连通。

进一步的，所述第二散热通道内自所述进气口向所述出气口的方向上依次设置有防水通风散热膜和金属网。

进一步的，

所述防水通风散热膜由若干孔径为0.1μm-10μm的防水透气材料构成；

所述防水通风散热膜包括膨体聚四氟乙烯膜或者聚四氟乙烯膜中的任意一种。

进一步的，所述第一散热通道由屋脊盖板及屋顶合围形成，所述屋脊盖板上设置有散热风帽，所述屋脊盖板内设置有屋脊通风进气挡板，所述屋脊盖板包括本体部、对称设置在本体部两侧的支撑部及固定部。

进一步的，所述支撑部上开设有若干第三通孔，且所述第三通孔与所述第一散热通道连通，所述支撑部的一侧开设有若干第二挡雨板，若干所述第二挡雨板与若干所述第三通孔一一对应。

进一步的，所述支架的横截面呈“几”字型结构，所述“几”字型结构的两端开设有第一通孔，所述“几”字型结构的顶部开设有第二通孔，所述第二通孔的横向尺寸大于其纵向尺寸，所述固定件为膨胀螺栓。

进一步的，所述支撑层包括T形彩钢瓦、角驰型彩钢瓦、直立锁边型彩钢瓦、波浪型彩钢瓦、360度咬合型彩钢瓦、暗扣型彩钢瓦、咬边型彩钢瓦或彩色金属压型瓦中的任意一种；

所述彩色金属压型瓦的波峰与波峰间距小于12cm，所述波峰与所述波峰中间压有凹槽，所述凹槽内涂抹耐候型结构胶层，所述耐候型结构胶层与所述光伏组件相接触；

所述支架的高度与所述支撑层的波峰高度相对应，以使所述支架安装所述支撑层时，所述支撑层部分支撑于所述彩钢瓦屋顶。

进一步的，所述进气挡板的横截面呈“U”字型结构，所述进气挡板的一侧设有若干进风口和若干第三挡雨板，若干所述进风口与若干所述第三挡雨板一一对应。

另一方面，本发明还提出一种BIPV光伏防水安全冗余结构施工方法，所述制备方法包括以下步骤：

在原有屋顶彩钢瓦波谷内间隔排列安装若干支架，通过固定件将支撑层铺设于所述支架上；

在原有彩钢瓦屋檐安装进气挡板，用点胶或连续打胶工艺将耐候性结构胶按预设的厚度涂抹在所述支撑层上，通过涂抹后的所述耐候性结构胶将多块光伏板安装于所述支撑层上，根据预设的位置在相邻的两块所述光伏板之间安装第二散热组件；

在所述支撑层上没有安装所述第二散热组件及所述光伏板的位置处安装替代板；

在所述原有屋顶的两侧安装进气挡板，并使所述进气挡板抵挡所述支撑层与所述原有屋顶形成的通道的一端，在所述原有屋顶的屋脊处安装第一散热通道，并使所述第一散热通道与所述通道的另一端相通。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的BIPV光伏防水安全冗余结构的结构示意图。

图2为本发明第一实施例图1中的局部侧视图。

图3为本发明第一实施例支架立体结构示意图。

图4为本发明第一实施例图1中A处放大结构示意图。

图5为本发明第一实施例图1中B处放大结构示意图。

图6为本发明第一实施例图4中C处放大结构示意图。

图7为本发明第一实施例屋脊盖板的立体结构示意图。

图8为本发明第一实施例进气挡板的立体结构示意图。

图9为本发明第一实施例承载板的立体结构示意图。

图10为本发明第一实施例图9中D处放大结构示意图。

图11为本发明第一实施例承载板的主视图。

图12为本发明第一实施例承载板的侧面剖视图。

图13为本发明第一实施例图12中E处放大结构示意图。

图14为本发明第一实施例第二散热组件处的局部示意图。

图15为本发明第二实施例中BIPV光伏防水安全冗余结构施工方法流程图。

主要元件符号说明：100、防水层；10、支撑组件；11、通道；12、支架；121、第一通孔；122、第二通孔；13、固定件；20、支撑层；21、保温层；22、骨架；23、彩钢瓦；30、光伏组件；40、替代板；50、第一散热组件；51、第一散热通道；52、进气挡板；521、进风口；522、第三挡雨板；53、屋脊盖板；531、本体部；532、支撑部；533、固定部；54、散热风帽；544、第三通孔；545、第二挡雨板；55、屋脊通风进气挡板；60、第二散热组件；61、第二散热通道；62、承载板；63、进气口；64、出气口；65、防水通风散热膜；66、金属网；67、第一挡雨板。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2所示，所示为本发明第一实施例中的BIPV光伏防水安全冗余结构，包括若干支撑组件10、支撑层20、光伏组件30、替代板40、第一散热组件50及第二散热组件60，所述支撑层20通过所述支撑组件10安装于彩钢瓦屋顶，以使所述支撑层20与所述彩钢瓦屋顶之间留有通道11，所述光伏组件30、所述替代板40及所述第二散热组件60均安装于所述支撑层20上，且所述替代板40的边缘、所述光伏组件30的边缘及所述第二散热组件60的边缘相互贴靠，以使所述替代板40、所述光伏组件30和所述第二散热组件60形成一防水层100；其中，彩钢瓦屋顶包括保温层21、用于支撑保温层21的骨架22及安装于所述保温层21上的彩钢瓦23。

值得说明的是，通过在屋顶形成第一层防水结构，支撑层20通过所述支撑组件10安装于彩钢瓦屋顶，形成第二层防水结构，另外通过自身的原有的彩钢瓦屋顶，形成第三层防水结构，通过上述三层防水结构，起到有效的防水效果。

所述光伏组件为轻质背接触电池组件、P型电池组件、N型电池组件或叠瓦型电池组件中的任意一种。具体的，P型电池组件：原材料为P型硅片，P型硅：硅片制作PN结扩散工艺过程中渗入3价元素硼；N型电池组件：原材料为N型硅片，N型硅：硅片制作PN结扩散工艺过程中渗入5价元素磷；叠瓦型电池组是叠瓦结构工艺将一片电池片切割成五至六片长条小片，再用导电胶将多个小电池片边缘重叠组装成光伏组件。另外选用所述光伏组件为轻质背接触电池组件、P型电池组件、N型电池组件或叠瓦型电池组件中的任意一种，相对于传统采用玻璃光伏组件的 BIPV ***增加15公斤平方米恒荷载，BIPV光伏防水安全冗余结构仅增加4-9公斤/平方米恒荷载减少40%-73%的恒荷载具有显著可见的减重效果，对建筑的结构安全更友好。

在本实施例中，替代板40设置于屋顶的边缘处，以将所述光伏组件30合围在屋顶的中部起到对其进行保护的效果，另外在具体安装时，替代板40也可以起到替代光伏组件的效果，比如说屋顶有部分面积就是一天中都没有太阳，则可以在该面积部分也安装替代板40。BIPV光伏防水安全冗余结构可以有效规避阴影遮挡对光伏组件带来的热斑效用危害，在不能铺设光伏组件的区域，铺设光伏组件替代板，实现屋顶 100%满铺，与光伏组件一起形成防水密闭结构，所述替代板为聚碳酸醋 PC耐力板、聚偏二氟乙烯氟碳树脂复合板（PVDE）、铝塑复合板等耐候性轻质材料。

如图3所示，所述支撑组件10包括固定件13及支架12，所述固定件13用于将所述支架12固设于所述支撑层20与所述彩钢瓦屋顶之间。所述支架12的横截面呈“几”字型结构，所述“几”字型结构的两端开设有第一通孔121，所述“几”字型结构的顶部开设有第二通孔122，所述第二通孔122的横向尺寸大于其纵向尺寸，所述固定件13为膨胀螺栓。具体的，所述支架12包括板支撑部，所述板支撑部在第一方向具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端向下延伸有第一腿支撑部，所述第二端向下延伸有第二腿支撑部，所述第一腿支撑部和所述第二腿支撑部上均开设有与所述固定件13相适配的第一通孔121，以使所述支架12固设于所述屋顶，所述板支撑部上开设有与所述固定件13相适配第二通孔122，以使所述彩钢瓦23固设于所述支架12上，在所述固定件13***所述第二通孔122内时，所述固定件13可在所述第一方向上移动。

在本实施例中，所述第二通孔122的横截面的所述第一方向上的尺寸大于其第二方向上的尺寸，所述第二方向与所述第一方向垂直。所述固定件13为膨胀螺栓。

值得说明的是，通过所述第二通孔122的横截面的所述第一方向上的尺寸大于其第二方向上的尺寸，以使所述固定件13可在所述第一方向上移动，使固定件13可以安装在板支撑部上不同多个位置处，从而使第一彩钢瓦更好安装于支架12上。比如说，在相邻的两个第一彩钢瓦进行搭接时，两个第一彩钢瓦的搭接区域是均设置于在所述支架12的板支撑部上，但是在安装的误差上，此时搭接区域一般不会正好在板支撑部的固定的一个位置上，所以此时固定件13在所述第一方向上有一定的移动空间是必要的。通过固定件13与支架12的配合设置，代替了现有技术中通过螺栓将金属夹具夹固在屋顶彩钢瓦的波峰上的效果，从而防止了金属夹具与彩钢瓦23波峰产生磨擦的效用，减少了彩钢瓦23波峰的损坏，进一步起到防水安全冗余的效果。

在本实施例中，所述第一腿支撑部包括第一支撑段及第一固定段，所述第二腿支撑部包括第二支撑段及第二固定段，两所述第一通孔121分别设置于所述第一固定段和第二固定段；所述第一支撑段与所述第一固定段之间形成角度设置，所述第二支撑段与所述第二固定段之间形成角度设置，以使所述第一固定段及所述第二固定段分别与所述板支撑部平行。

在本实施例中，所述第一支撑段与所述第一固定段之间形成钝角，所述第二支撑段与所述第二固定段之间形成钝角，所述第一支撑段与所述板支撑部之间形成钝角，所述第二支撑段与所述板支撑部之间形成钝角。

请参阅图4至图8所示，所述第一散热组件50包括第一散热通道51及进气挡板52，所述第一散热通道51与所述通道11的一端连通，所述进气挡板52与所述通道11的另一端连通。更进一步的，所述第一散热通道51由屋脊盖板53及屋顶合围形成，所述屋脊盖板53上设置有无动力风帽，所述屋脊盖板53内设置有屋脊通风进气挡板55，所述屋脊盖板53包括本体部531、对称设置在本体部531两侧的支撑部532及固定部533。所述支撑部532上开设有若干第三通孔544，且所述第三通孔544与所述第一散热通道51连通，所述支撑部532的一侧开设有若干第二挡雨板545，若干所述第二挡雨板545与若干所述第三通孔544一一对应；具体的，所述进气挡板52的横截面呈“U”字型结构，所述进气挡板52的一侧设有若干进风口521和若干第三挡雨板522，若干所述进风口521与若干所述第三挡雨板522一一对应；

可以理解的是，所述的BIPV光伏防水安全冗余结构是安装在现有的彩钢瓦屋顶上，所以所述的BIPV光伏防水安全冗余结构的结构是跟随彩钢瓦屋顶的形状进行安装的；

在本实施例中，屋脊盖板53安装于现有的彩钢瓦屋顶的屋脊，同时以使屋脊盖板53及屋顶合围形成的第一散热通道51与通道11的一端连通，进气挡板52安装于现有的彩钢瓦23屋屋檐边上，进气挡板52采用金属板冲压冲孔成型，进气挡板52具有防风直灌内部功能；同时，当第一层光伏组件防水结构出现轻微漏水时，将会流入到第二层防水结构，进气挡板52可以有效的将第二层收集的漏水排出到***外部，防止第一层的漏水在第二层防水层的积蓄。所述第三层防水层具有与第二层防水层同样的防水及排漏水效果， 本发明BIPV光伏防水安全冗余结构从***本质安全设计出发，利用光伏建筑一体化多层防水结构的安全冗余技术，解决轻钢结构建筑彩钢瓦屋顶的漏水风险。

值得说明的是，通过无动力风帽的设置，可以使外界的空气进入到第一散热通道51内，再由第一散热通道51进入到通道11内，以对所述光伏组件30进行散热。同样的通过进气挡板52上设置的若干进风口521，也可以使外界空气进入到通道11内，以对所述光伏组件30进行散热。另外通过进气挡板52的设置，可以有效的阻挡外界风力直接灌入到通道11内，有效防止支撑层20被风力掀起。

请参阅图9至图14所示，所述第二散热组件60包括第二散热通道61，以使所述光伏组件30的底侧与外界相通，所述第二散热组件60还包括承载板62，所述承载板62的顶部开设有若干进气口63，所述承载板62的顶部固设有第一挡雨板67，且若干所述第一挡雨板67与若干所述进气口63一一对应，所述承载板62的底部开设有若干出气口64，所述第二散热通道61开设于所述承载板62内，所述第二散热通道61的两端分别与所述出气口64和所述进气口63连通。所述第二散热通道61内自所述进气口63向所述出气口64的方向上依次设置有防水通风散热膜65和金属网66。

所述防水通风散热膜由若干孔径为0.1μm-10μm的防水透气材料构成；

若干孔径为0.1μm-10μm的防水透气材料可以为膨体聚四氟乙烯膜或者聚四氟乙烯膜中的任意一种。

值得说明的是，通过第二散热通道61的设置，以使所述光伏组件30的底侧与外界相通，可以使外界的空气进入到光伏组件30的底部，构成散热风道，利用热对流原理，有效对光伏组件30进行散热，进而提高轻质BIPV***的发电效率，且通过第二散热通道61内的防水通风散热膜65的设置，既可以保证与外界相通，又能够防止雨水进入到第二散热组件60内，达到防水效果。第一挡雨板67，能够防止雨水落入进气口63，保证第二散热组件60的防水性能。

在本实施例中，金属网66与防水通风散热膜65相互粘接，防水通风散热膜65与第二散热通道61的上端内壁粘接，金属网66与第二散热通道61的下端内壁粘接；金属网66与防水通风散热膜65通过结构胶固定粘接，能够有效对防水通风散热膜65定位，防水通风散热膜65设在金属网66上端，使得进气口63到防水通风散热膜65的距离较短，难以在第二散热通道61内存积水珠，提高防水通风散热膜65的使用寿命；可以理解为，第二散热通道61的尺寸与所述防水通风散热膜65加金属网66的尺寸相对应，以使第二散热通道61正好可容纳所述防水通风散热膜65及金属网66。

本实施例中，防水通风散热膜65采用膨体聚四氟乙烯膜（ePTFE），该膜是一种新型高分子材料，具有微米或亚微米级的多孔立体网状微观结构，这种网状结构形成的最小孔径达0.1μm，每平方厘米面积上微孔个数高达数十亿个，这些微孔直径是最小水珠（轻雾）直径（约20μm）的百分之一，又比水分子大千倍，由于表面张力的存在，它能够阻挡液态水或固体颗粒的通过，同时又能让空气或水蒸汽通过，因此具有良好的防水防尘和透气透湿功能，可以很好的平衡BIPV***密封腔体的内外压力，避免因为发热等问题带来的内部压力积聚、鼓包膨胀等。另外其还具有高度化学稳定性、耐高低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑、良好的不粘附性、电绝缘性、生物相容性佳等优良特性，能够保证其使用寿命。

在本实施例中，且金属网66的网孔横截面积小于进气口63及出气口64的横截面积；金属材质的金属网66具有一定的强度，能够避免承载板62因设置第二散热通道61导致承载板62自身出现形变，而且金属材质能够保证其使用寿命，金属网66的网孔较小，从而才能达到支撑防水通风散热膜65并使防水通风散热膜65不朝进气口63或出气口64形变的效果；本实施例中，金属网66具体为不锈钢材质，其网孔呈菱形。

在本实施例中，第一挡雨板67的横截面呈弧形设置，进气口63的截面与第一挡雨板67的开口为结构一致的半圆形；第一挡雨板67的结构使其不会产生类似挡板将雨水阻挡的作用，使得承载板62上端面的雨水能够顺畅的流过，不会有雨水在承载板62的上端面累积残留，可避免雨水在承载板62上端面累积从而灌入进气口63的情况；进气口63及第一挡雨板67的开口均最大化设置，其半圆形的直径与第一挡雨板67的内径一致，从而可以有效保证进气口63的通风散热效果。

在本实施例中，第一挡雨板67在承载板62的上端面呈规则的行列分布；规则的行列分布使得在承载板62上的两两相邻的第一挡雨板67之间有间隔，从而能够形成类似排水渠一样的结构，将雨水快速引导向下流走，若第一挡雨板67为错位设置，则容易在承载板62上形成阻挡区，雨势较大时，存在承载板62上累积雨水，使得雨水灌入进气口63的风险。

在本实施例中，承载板62为不锈钢薄板，第二散热通道61由一块不锈钢薄板冲压弯折形成，以使进气口63与出气口64的位置相对应；出气口64的孔径大于进气口63的孔径；进气口63与出气口64的位置相对应，使之能够产生对流，通风效果好，出气口64的尺寸不受外界环境影响，因此可以设置较大，从而提高通风散热效果，但是太大也容易影响承载板62的强度，因此适当设置即可。

在本实施例中，光伏组件30为轻质光伏组件，所述第二散热组件60由若干块承载板62排列形成，且相邻的两块承载板62相互贴靠，在铺设光伏组件30时，相邻的两光伏组件30会预留至少一条间隔通道，所述间隔通道用于铺设若干承载板62形成第二散热组件60，以使光伏组件30之间至少留有一道第二散热组件60，对其进行散热。第二散热组件60置于屋顶斜面的相邻轻质光伏组件之间，承载板62的长边侧壁通过结构胶与光伏组件30密封连接，承载板62的短边侧壁通过结构搭接密封连接，再与替代板配合，对轻质光伏组件进行分割安装，并将屋顶彩钢瓦铺满，形成防水层，可避免光伏组件30安装长度过大而导致中间凹陷，出现裂片的风险；第一挡雨板67的开口沿屋顶斜面朝下设置，使得雨水能够绕过承载板62上的进气口63，避免进气口63有雨水流入。

优选的，所述支撑层20包括T形彩钢瓦、角驰型彩钢瓦、直立锁边型彩钢瓦、波浪型彩钢瓦、360度咬合型彩钢瓦、暗扣型彩钢瓦、咬边型彩钢瓦或彩色金属压型瓦中的任意一种；

在本实施例中，支撑层20为彩色金属压型瓦，所述彩色金属压型瓦的波峰与波峰间距小于12cm，所述波峰与所述波峰中间压有凹槽，所述凹槽内涂抹耐候型结构胶层，所述耐候型结构胶层与所述光伏组件相接触；第二散热组件60置于屋顶斜面的相邻轻质光伏组件之间，承载板62的长边侧壁通过结构胶与轻质光伏组件密封连接，承载板62的短边侧壁通过结构搭接密封连接，再与轻质光伏组件替代板配合，对轻质光伏组件进行分割安装，并将屋顶彩钢瓦铺满，形成防水层，可避免轻质光伏组件安装长度过大而导致中间凹陷，出现裂片的风险；防水罩的开口沿屋顶斜面朝下设置，使得雨水能够绕过承载板62上的进气口63，避免进气口63有雨水流入。

具体的，所述支撑层为彩色金属压型瓦，波峰与波峰间距小于12cm，波峰中间压有凹槽，涂抹耐候型结构胶，可以有效增强支撑层与光伏组件的黏接力度，提高抗风揭和抗位移的性能。通过“几”字型结构支架规格、尺寸的调整，可适配既有轻钢建筑中的所有彩钢瓦型号，包括T形彩钢瓦、角驰型彩钢瓦、直立锁边型彩钢瓦、波浪型彩钢瓦、360度咬合型彩钢瓦、暗扣型彩钢瓦、咬边型彩钢瓦或彩色金属压型瓦中的任意一种，全面满足彩钢瓦屋顶安装光伏发电***的要求。

在本实施例中，所述支架的高度与所述支撑层的波峰高度相对应，以使所述支架安装所述支撑层时，所述支撑层部分支撑于所述彩钢瓦屋顶。具体的，所述支架的高度与彩色金属压型瓦的波峰高度一致，在通过支架安装支撑层（彩色金属压型瓦）时，不仅支架可以受力，由于高度一致，则原有彩钢瓦屋顶的波峰也可以受力；所述支撑层搭叠在既有钢结构建筑原彩钢瓦波峰上，增加支撑受力点，具有与檩条相同的力学作用。

可选择的，所述支撑层可替代、拆除原有彩钢瓦屋顶的面瓦，以解决因增加BIPV***而带来既有钢结构建筑的恒荷载余量不足和原有彩钢瓦锈蚀新增彩钢瓦面瓦。

实施例二

请参阅图15，所示为本发明第二实施例中的一种BIPV光伏防水安全冗余结构施工方法，所述方法包括以下步骤：步骤S01~步骤S04；

S01，在原有屋顶彩钢瓦波谷内间隔排列安装若干支架，通过固定件将支撑层铺设于所述支架上；

可选择的，在安装支撑层时，可先将所述原有屋顶彩钢瓦，然后在用支撑层去代替原有屋顶彩钢瓦，若将原有彩钢瓦拆除，则形成第二层防水结构***；新增“T型”彩钢瓦可替代、拆除原有彩钢瓦屋顶的面瓦，以解决因增加BIPV***而带来既有钢结构建筑的恒荷载余量不足和原有彩钢瓦锈蚀新增“T型”彩钢瓦面瓦。

具体的，1.首先在原有屋顶彩钢瓦波谷内铺设安装“几字型”支架，支架沿檩条方向铺设，间距小于350mm，并结合新增“T型”彩钢瓦的波谷位置调整“几字型”支架的铺设位置；“几字型”支架采用防水膨胀螺栓固定；若拆除原有屋顶彩钢瓦面瓦，可以减少“几字型”支架的铺设安装，拆除原有屋顶彩钢瓦面瓦后，直接安装新增“T型”彩钢瓦，替代原有的屋顶彩钢瓦面瓦。

2.“几字型”支架采用防水膨胀螺栓打穿原有彩钢瓦屋顶固定在檩条上，防水膨胀螺栓膨胀爆开后形成倒勾卡住檩条，提高轻质BIPV***的抗风揭性能；

3.完成 “几字型”支架铺设后，安装新增“T型”彩钢瓦，使用防水膨胀螺栓打穿新增“T型”彩钢瓦波谷将其固定在“几字型”支架上，形成支撑点，满足轻质光伏光伏组件受力均衡的要求，减少光伏电池片受压隐裂，实现轻质光伏组件可上人运维检修；另外，相对的水平面设计，在日常运营维护和大雪天时，可以使用机器人清洗组件和及时同步扫雪，减少人工的使用，提高工作效率，避免雪荷载积聚，压塌彩钢瓦建筑屋顶，更好的保证钢结构建筑屋顶的使用安全。

4.新增“T型”彩钢瓦安装方式为搭接，两块新增“T型”彩钢瓦的搭接区域波峰铺设第一道双面防水胶条，波谷搭接区域铺设第二道具有防水和粘贴性能的防水胶条，搭接区域形成双道防水屏障，减少漏水隐患。波谷搭接区域采用防水膨胀螺栓固定在“几字型”支架上。若新增“T型”彩钢瓦的搭接区域波谷正好位于原有屋顶彩钢瓦波峰上，通过调整“几字型”支架安装位置或增加一个“几字型”支架来实现调节安装，新增加的“几字型”支架非对称安装在原有屋顶彩钢瓦波峰上，其安装固定方式与其他“几字型”支架安装固定方式一致；安装完后，将两块新增“T型”彩钢瓦的搭接区域波谷打穿，用防水膨胀螺栓固定在“几字型”支架上。

“几字型”支架的形状可以根据屋顶彩钢瓦波峰的具体形状来调整匹配“几字型”支架结构形状及高度，以吻合实际应用现场彩钢瓦波峰的特征，如“T形”、角驰型、直立锁边型、波浪型、360度咬合型、暗扣型、咬边型等彩钢瓦或彩色金属压型瓦的其他任意一种瓦形。

S02，在原有彩钢瓦屋檐安装进气挡板，用点胶或连续打胶工艺将耐候性结构胶按预设的厚度涂抹在所述支撑层上，通过涂抹后的所述耐候性结构胶将多块光伏板安装于所述支撑层上，根据预设的位置在相邻的两块所述光伏板之间安装第二散热组件；

具体的，1.先将进气挡板（屋檐通风进气挡板）安装固定在屋檐边上，屋檐通风进气挡板采用金属板冲压冲孔成型，屋檐通风进气挡板具有防风直灌内部和将漏水排出的功能。

2.将耐候性结构胶装入打胶枪内，用点胶或连续打胶工艺，涂抹在新增“T型”彩钢瓦的波峰上，结构胶厚度一般2-15mm左右，也可根据实际要求，涂抹不同厚度的耐候性结构胶；打胶的范围根据轻质光伏组件的安装区域进行涂抹，避免结构胶涂抹后未及时安装轻质光伏组件而提前固化。

3.轻质光伏组件自屋檐通风进气挡板向屋脊方向安装，屋檐第一块轻质光伏组件搭在屋檐通风进气挡板上并齐平，后一块轻质光伏组件搭接在前一块轻质组件上方，双块轻质光伏组件的搭接区域为10-15mm，搭接区域内铺设具有防水和粘贴性能的防水胶条，前、后两块轻质光伏组件的搭达处涂抹防水耐候性结构胶并刮平；两块轻质光伏组件横向接驳处在新增“T型”彩钢瓦波峰上，间距10mm，采用耐候性结构胶粘贴固定并刮平。

4.若两块轻质光伏组件横向接驳位置正好处于新增“T型”彩钢瓦波峰与波峰的中间处，则需要在新增“T型”彩钢瓦的两个波峰与波峰位置铺设一块“U形”彩钢瓦光伏组件搭接板，用于调节两块轻质光伏组件横向接驳位置“U形”彩钢瓦光伏组件搭接板采用防水膨胀螺栓或耐候性结构胶固定在新增“T型”彩钢瓦的波峰侧边沿处。

5.为提高轻质BIPV***的发电效率，需要在轻质BIPV***的轻质光伏组件铺设的过程中选择适当的位置铺设轻质BIPV***散热通风防水模块，散热通风防水模块由冲孔金属面板结构件和防水通风散热膜组成，铺设在中间内层，防水通风散热膜可采用膨体聚四氟乙烯膜（ePTFE膜）、聚四氟乙烯膜或真空防水硅胶等材料制作；散热通风防水模块铺设在轻质光伏组件上方并排，铺设方式与轻质光伏组件铺设方式一致。轻质BIPV***由轻质光伏组件、轻质光伏组件替代面板和散热通风防水模块等三大件组成，形成第三层防水结构***（第一层防水结构是原有彩钢瓦；第二层防水结构是新增“T型”彩钢瓦），若将原有彩钢瓦拆除，则形成第二层防水结构***。

S03，在所述支撑层上没有安装所述第二散热组件及所述光伏板的位置处安装替代板。

具体的，在物体阴影遮挡处和屋顶采光带处不铺设轻质光伏组件，为实现将原有彩钢瓦屋顶100%的覆盖，形成增加轻质BIPV***的结构性防水层，在不铺设轻质光伏组件区域铺设轻质光伏组件替代面板（替代板），屋顶采光带区域铺设透明光伏组件替代面板，光伏组件替代面板及透明光伏组件替代面板的铺设安装方式和轻质光伏组件铺设方式一致；光伏组件替代面板可采用聚碳酸酯PC耐力板、聚偏二氟乙烯氟碳树脂复合板(PVDF)、铝塑复合板等耐候性轻质材料加工制作。

S04，在所述原有屋顶的两侧安装进气挡板，并使所述进气挡板抵挡支撑层与所述原有屋顶形成通道的一端，在所述原有屋顶的屋脊处安装第一散热通道，并使所述第一散热通道与所述通道的另一端相通。

具体的，1.进气挡板安装在屋顶两侧，用防水膨胀螺栓或结构胶固定，防止脱落，主要起美观、装饰作用；假若屋顶两侧有女儿墙，则视具体情况安装屋顶两侧遮挡板。

2.将原有彩钢瓦屋顶的屋脊盖板拆除，采用结构胶将屋脊挡水板固定在“T型”彩钢瓦上，屋脊最后安装铺设的轻质光伏组件或轻质光伏组件替代面板将屋脊挡水板压住，屋脊挡水板采用金属材料、冲孔折弯“半工型”设计，其铺设安装方式和轻质光伏组件等部件铺设方式一致；

3. 将“U字型”屋脊盖板（屋脊盖板）用防水膨胀螺栓固定在屋脊上，以形成第一散热通道，两侧用耐侯型结构胶固定在屋脊最后安装铺设的轻质光伏组件或轻质光伏组件替代面板上，“U字型”屋脊盖板采用金属材料、冲孔折弯，“U字型”屋脊盖板的冲孔洞采用防水罩一体设计，具有通风散热和防水功能。

4.在“U字型”屋脊盖板上铺设通风散热风帽，为减少通风散热风帽的阴影遮挡，将其布置在屋顶采光带相连接处。新增“T型”彩钢瓦的波峰与波峰、波谷与轻质光伏组件组合构成多个密闭贯通空间，利用冷热空气对流原理，形成轻质BIPV***的通风散热风道。通风散热风帽可采用无动力风帽或有动力风帽，以弥补轻质BIPV***的冷热空气对流风道的通风散热能力不足，进而提高整个轻质BIPV***的发电效率。

综上，本发明上述实施例当中的BIPV光伏防水安全冗余结构及其施工方法，通过第一层防水结构、第二层防水结构、及自身的原有的彩钢瓦屋顶，形成的第三层防水结构，以在构建型的屋顶形成三层独立的防水结构***，起到有效的防水安全冗余效果；通过固定件与支架的配合设置，代替了现有技术中通过螺栓将金属夹具夹固在屋顶彩钢瓦的波峰上的效果，从而防止了金属夹具与彩钢瓦波峰产生磨擦的效用，减少了彩钢瓦波峰的损坏，进一步起到防水安全冗余的效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种BIPV光伏防水安全冗余结构，其特征在于，包括：若干支撑组件、支撑层、光伏组件、替代板、第一散热组件及第二散热组件，所述支撑层通过所述支撑组件安装于已有彩钢瓦的彩钢瓦屋顶，以使所述支撑层与所述彩钢瓦屋顶之间留有通道，所述光伏组件、所述替代板及所述第二散热组件均安装于所述支撑层上，且所述替代板的边缘、所述光伏组件的边缘及所述第二散热组件的边缘相互贴靠，以使所述替代板、所述光伏组件和所述第二散热组件形成第一层防水结构，其中，所述第二散热组件包括第二散热通道，以使所述光伏组件的底侧与外界相通；

所述第一散热组件包括第一散热通道及进气挡板，所述第一散热通道与所述通道的一端连通，所述进气挡板与所述通道的另一端连通，所述支撑组件包括固定件及支架，所述固定件用于将所述支架固设于所述支撑层与所述彩钢瓦屋顶之间，以形成第二层防水结构；

所述光伏组件为轻质背接触电池组件、P型电池组件、N型电池组件或叠瓦型电池组件中的任意一种；

所述第二散热组件还包括承载板，所述承载板的顶部开设有若干进气口，所述承载板的顶部固设有第一挡雨板，且若干所述第一挡雨板与若干所述进气口一一对应，所述承载板的底部开设有若干出气口，所述第二散热通道开设于所述承载板内，所述第二散热通道的两端分别与所述出气口和所述进气口连通，所述承载板为不锈钢薄板，所述第二散热通道由所述不锈钢薄板冲压弯折形成，以使所述进气口与所述出气口的位置相对应，所述支架的横截面呈“几”字型结构，所述“几”字型结构的两端开设有第一通孔，所述“几”字型结构的顶部开设有第二通孔，所述第二通孔的横向尺寸大于其纵向尺寸，所述固定件为膨胀螺栓。

2.根据权利要求1所述的BIPV光伏防水安全冗余结构，其特征在于，所述第二散热通道内自所述进气口向所述出气口的方向上依次设置有防水通风散热膜和金属网。

3.根据权利要求2所述的BIPV光伏防水安全冗余结构，其特征在于，

所述防水通风散热膜由若干孔径为0.1μm-10μm的防水透气材料构成；

所述防水通风散热膜包括膨体聚四氟乙烯膜或者聚四氟乙烯膜中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的BIPV光伏防水安全冗余结构，其特征在于，所述第一散热通道由屋脊盖板及屋顶合围形成，所述屋脊盖板上设置有散热风帽，所述屋脊盖板内设置有屋脊通风进气挡板，所述屋脊盖板包括本体部、对称设置在本体部两侧的支撑部及固定部。

5.根据权利要求4所述的BIPV光伏防水安全冗余结构，其特征在于，所述支撑部上开设有若干第三通孔，且所述第三通孔与所述第一散热通道连通，所述支撑部的一侧开设有若干第二挡雨板，若干所述第二挡雨板与若干所述第三通孔一一对应。

6.根据权利要求1所述的BIPV光伏防水安全冗余结构，其特征在于，所述支撑层包括T形彩钢瓦、角驰型彩钢瓦、直立锁边型彩钢瓦、波浪型彩钢瓦、360度咬合型彩钢瓦、暗扣型彩钢瓦、咬边型彩钢瓦或彩色金属压型瓦中的任意一种；

所述彩色金属压型瓦的波峰与波峰间距小于12cm，所述波峰与波峰中间压有凹槽，所述凹槽内涂抹耐候型结构胶层，所述耐候型结构胶层与所述光伏组件相接触；

所述支架的高度与所述支撑层的波峰高度相对应，以使所述支架安装所述支撑层时，所述支撑层部分支撑于所述彩钢瓦屋顶。

7.根据权利要求1所述的BIPV光伏防水安全冗余结构，其特征在于，所述进气挡板的横截面呈“U”字型结构，所述进气挡板的一侧设有若干进风口和若干第三挡雨板，若干所述进风口与若干所述第三挡雨板一一对应。

8.一种根据权利要求1~7所述的BIPV光伏防水安全冗余结构的施工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在原有屋顶彩钢瓦波谷内间隔排列安装若干支架，通过固定件将支撑层铺设于所述支架上；

在原有彩钢瓦屋檐安装进气挡板，用点胶或连续打胶工艺将耐候性结构胶按预设的厚度涂抹在所述支撑层上，通过涂抹后的所述耐候性结构胶将多块光伏板安装于所述支撑层上，根据预设的位置在相邻的两块所述光伏板之间安装第二散热组件；

在所述支撑层上没有安装所述第二散热组件及所述光伏板的位置处安装替代板；

在所述原有屋顶的两侧安装进气挡板，并使所述进气挡板抵挡所述支撑层与所述原有屋顶形成的通道的一端，在所述原有屋顶的屋脊处安装第一散热通道，并使所述第一散热通道与所述通道的另一端相通。