建筑用太陽能構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種新型建筑用太陽能構(gòu)件，包括光伏組件、接線盒、連接器、邊框、填充材料和構(gòu)件背板；本實(shí)用新型用太陽能集熱器或金屬板材作為光伏組件背板，發(fā)熱電子器件與邊框或光伏組件背板接觸散熱；光伏組件與構(gòu)件背板安裝在邊框?qū)?yīng)的固定槽上形成封閉空間，并用填充材料粘合成整體構(gòu)件模塊；邊框外側(cè)面設(shè)有散熱器與導(dǎo)熱熱管，將太陽能傳導(dǎo)至太陽能集熱系統(tǒng)；光伏組件背板及構(gòu)件背板上集成制冷與制熱裝置，光伏組件背板與構(gòu)件背板之間夾有隔離層。本實(shí)用新型既可用于光伏發(fā)電和太陽能集熱及溫度調(diào)節(jié)，又可直接替代建筑屋頂或墻體的裝飾材料、保溫材料、防水材料、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料及空調(diào)設(shè)備；也可與已有建筑的屋頂或墻體一體化安裝，實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化。
【專利說明】建筑用太陽能構(gòu)件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種具有光伏發(fā)電及太陽能集熱和建筑外圍護(hù)功能的工業(yè)化構(gòu)件產(chǎn)品，即可用于光伏發(fā)電和太陽能集熱及溫度調(diào)節(jié)，又可直接替代建筑屋頂或墻體的裝飾材料、保溫材料、防水材料、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料及空調(diào)設(shè)備；也可以與既有建筑的屋頂或墻體一體化安裝固定，實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化及太陽能建筑一體化。

【背景技術(shù)】
[0002]因能源需求和人類可持續(xù)發(fā)展的需要，光伏發(fā)電和太陽能集熱特別是太陽能建筑一體化是重要的技術(shù)手段之一?，F(xiàn)有技術(shù)中的光伏組件和太陽能集熱裝置，通過復(fù)雜的支架系統(tǒng)固定在建筑物上，光伏組件之間通過電纜連接，破壞建筑結(jié)構(gòu)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全和建筑漏水隱患多；光伏組件不可避免的熱斑效應(yīng)及溫升嚴(yán)重的接線盒，以及光伏組件易燃的背板材料和系統(tǒng)電纜暴露，導(dǎo)致光伏系統(tǒng)火災(zāi)隱患嚴(yán)重?，F(xiàn)有技術(shù)中的光伏系統(tǒng)和太陽能集熱裝置成本高，不能替代任何建筑材料，并是建筑的附加累贅，導(dǎo)致光伏系統(tǒng)和太陽能集熱裝置性價(jià)比低。
[0003]如何實(shí)現(xiàn)真正的太陽能建筑一體化及光伏建筑一體化？結(jié)合建筑工業(yè)化和建筑新材料的發(fā)展，設(shè)計(jì)出符合光伏發(fā)電和太陽能集熱與建筑領(lǐng)域相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的跨界產(chǎn)品，直接替代建筑屋頂或墻體的裝飾材料、保溫材料、防水材料和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，將是光伏系統(tǒng)和太陽能集熱系統(tǒng)提高性價(jià)比的重要途徑，甚至可實(shí)現(xiàn)零投入建筑光伏發(fā)電和太陽能集熱。
[0004]解決上述技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)太陽能建筑一體化的關(guān)鍵內(nèi)容，也是光伏發(fā)電和太陽能集熱發(fā)展成為建筑外圍護(hù)構(gòu)件的基礎(chǔ)條件。
[0005]中國專利CN201210051482.4公開了一種用于光伏蜂窩組件模塊的接線盒，包括接線盒內(nèi)殼和接線盒外殼，接線盒內(nèi)殼中設(shè)若干金屬連接片和若干個(gè)二極管，二極管兩端跨接在相鄰金屬連接片之間，并經(jīng)導(dǎo)帶連接端與光伏電池導(dǎo)帶連接；接線盒外殼中部位置設(shè)置散熱窗口，二極管散熱面通過散熱窗口凸出接線盒外殼；或接線盒內(nèi)殼側(cè)邊設(shè)置散熱窗口，二極管散熱面通過散熱窗口凸出接線盒內(nèi)。此專利雖然能有效解決接線盒內(nèi)部二極管的散熱問題，但需要多個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬連接片和外殼與內(nèi)殼，二極管與金屬連接片和外殼及外部導(dǎo)熱體的固定復(fù)雜，整個(gè)接線盒結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高；在接線盒內(nèi)部需要集成控制電路和電源轉(zhuǎn)換電路時(shí)，發(fā)熱器件數(shù)量多時(shí)則無法采用金屬連接片方式來固定。
[0006]中國專利CN201210051481.x公開了一種光伏熱管蜂窩組件模塊，包括:由光伏板、連接器和接線盒構(gòu)成的光伏組件，光伏板的下層依次為太陽能集熱管、蜂窩芯層和背板，彼此間用熱融膠膜粘接，構(gòu)成組件模塊的主體結(jié)構(gòu)；所述組件模塊的主體結(jié)構(gòu)周邊設(shè)鋁合金邊框；所述連接器的正負(fù)連接頭和太陽能集熱管的出口與入口連接頭，分別設(shè)在該組件模塊的兩側(cè)；所述接線盒內(nèi)置于蜂窩芯層中。此專利雖然能實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電與太陽能集熱功能，但太陽能集熱管通過光伏組件背板與太陽能電池接觸，因光伏組件背板熱阻高，不能有效吸收太陽能電池工作時(shí)產(chǎn)生的大量熱能，影響光伏組件發(fā)電效率和太陽能集熱管的熱能吸收；太陽能集熱管的出入口設(shè)在組件模塊兩側(cè)，相鄰組件模塊的出入口直接連接，系統(tǒng)中大量的集熱管連接導(dǎo)致連接復(fù)雜，密封難度大和維護(hù)工作量大；太陽能集熱管與光伏組件通過熱融膠膜粘接，工作時(shí)產(chǎn)生的高溫直接影響材料的粘接可靠性與壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于以最低的成本解決光伏系統(tǒng)的電氣連接需要，為發(fā)熱器件和控制電路及電源轉(zhuǎn)換提供連接和散熱及絕緣需要。用金屬板材或塊狀的太陽能集熱器替代光伏組件背板，改善太陽能電池的散熱性能和提高太陽能集熱器的吸熱效率；改進(jìn)太陽能集熱系統(tǒng)的連接方式，建筑用太陽能構(gòu)件與外部太陽能集熱系統(tǒng)相互獨(dú)立，解決大量管路連接的密封問題。將建筑用太陽能構(gòu)件設(shè)計(jì)成符合建筑防水、保溫和防火要求的模塊；并可以增加制冷與制熱裝置，為太陽能電池與太陽能集熱系統(tǒng)和建筑提供溫度調(diào)節(jié)功能。
[0008]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案:建筑用太陽能構(gòu)件，包括光伏組件、接線盒、連接器和邊框；所述的光伏組件外表層為玻璃，下面依次為太陽能電池和由太陽能集熱器或金屬板材替代的光伏組件背板，各層材料之間用膠劑粘合；用印刷電路板替代接線盒內(nèi)金屬連接片，發(fā)熱器件安裝在印刷電路板上，發(fā)熱器件與印刷電路板固定在光伏組件背板或邊框上并替代接線盒，發(fā)熱器件與印刷電路板通過光伏組件背板或邊框傳導(dǎo)散熱；太陽能電池的匯流條從光伏組件背板鑲嵌了絕緣嵌片的開孔處引出，或從玻璃與光伏組件背板的夾層之間引出，與印刷電路板連接；所述連接器與印刷電路板連接；光伏組件背板與邊框內(nèi)側(cè)固定連接；邊框外側(cè)面設(shè)有散熱器和太陽能集熱系統(tǒng)的導(dǎo)熱熱管，邊框、散熱器與導(dǎo)熱熱管三者依次接觸，將光伏組件背板的熱能經(jīng)導(dǎo)熱熱管傳導(dǎo)至太陽能集熱系統(tǒng)。
[0009]進(jìn)一步，建筑用太陽能構(gòu)件還包括構(gòu)件背板，所述光伏組件背板或構(gòu)件背板上增設(shè)集成封裝的半導(dǎo)體熱電制冷器件或制冷制熱管路；或在光伏組件背板和構(gòu)件背板上分別增加集成的制冷與制熱裝置，光伏組件背板與構(gòu)件背板之間夾有隔離層；制冷與制熱的能源從接線盒獲取或從外部獲??；或由建筑用太陽能構(gòu)件與外部的能源共同驅(qū)動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步，所述光伏組件和構(gòu)件背板安裝在邊框?qū)?yīng)的固定槽上形成封閉空間，用填充材料將封閉空間內(nèi)的光伏組件、邊框及構(gòu)件背板固定或粘合成整體構(gòu)件模塊，在光伏組件背板與構(gòu)件背板之間形成隔離層。
[0011]進(jìn)一步，所述接線盒固定在邊框上或固定在光伏組件的背面，或固定在構(gòu)件背板上；盒內(nèi)發(fā)熱器件的散熱面凸出接線盒外殼與邊框、或構(gòu)件背板、或光伏組件背板接觸構(gòu)成傳導(dǎo)散熱結(jié)構(gòu)；或?qū)l(fā)熱器件的散熱面與導(dǎo)熱的接線盒外殼直接固定安裝，接線盒外殼與邊框、或構(gòu)件背板、或光伏組件背板接觸構(gòu)成傳導(dǎo)散熱結(jié)構(gòu)；所述太陽能電池的匯流條和連接器分別與接線盒連接。
[0012]進(jìn)一步，所述邊框的內(nèi)側(cè)設(shè)有光伏組件安裝槽與背板定位凸臺(tái)，以及固定接線盒用的限位凸臺(tái)和防滑凸臺(tái)；邊框的外側(cè)設(shè)有清洗裝置安裝導(dǎo)軌槽及安裝弧形密封條的弧形安裝槽和密封膠填充區(qū)，弧形密封條與弧形安裝槽兩者構(gòu)成相鄰兩個(gè)建筑用太陽能構(gòu)件的結(jié)構(gòu)變形部位；或邊框外側(cè)設(shè)有與之相鄰邊框的相互卡扣及壓接的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)；當(dāng)邊框?yàn)榱紝?dǎo)熱的材料時(shí)，在邊框型材截面的中部與頂層和底層之間，增加隔熱斷橋?qū)印?br> [0013]進(jìn)一步，所述連接器分為正極L形連接器、負(fù)極L形連接器、正極直形連接器、負(fù)極直形連接器和U形連接器；所述正極L形連接器和負(fù)極L形連接器固定在邊框上，分別通過電纜與印刷線路板或接線盒內(nèi)的金屬片連接；所述U形連接器分別與兩個(gè)相鄰建筑用太陽能構(gòu)件的正極L形連接器和負(fù)極L形連接器連接，并固定在相鄰建筑用太陽能構(gòu)件邊框?qū)雍笮纬傻陌疾壑校煌獠侩娎|通過正極直形連接器和負(fù)極直形連接器與建筑用太陽能構(gòu)件串聯(lián)陣列兩側(cè)的正極L形連接器和負(fù)極L形連接器連接，并內(nèi)置于所述凹槽中。
[0014]進(jìn)一步，所述的太陽能集熱器或金屬板材與太陽能電池之間夾有絕緣膜，各層材料之間用膠劑粘合；或在光伏組件背板的表面制作絕緣層，與太陽能電池之間直接用膠劑粘合。
[0015]進(jìn)一步，所述光伏組件背板凸出邊框與所述導(dǎo)熱熱管直接接觸，將光伏組件背板的熱能經(jīng)導(dǎo)熱熱管傳導(dǎo)至太陽能集熱系統(tǒng)。
[0016]由上述技術(shù)方案可知:為了改善光伏組件的散熱性能和降低成本，將光伏組件的背板材料改為金屬板材或太陽能集熱器時(shí):晶體硅光伏組件表層為玻璃，向下依次為膠黏齊U、太陽能電池、膠黏劑、絕緣膜、膠黏劑、金屬板材或太陽能集熱器；其中用PVB粘合玻璃與太陽能電池，用EVA粘合太陽能電池與絕緣膜及金屬背板；也可全部用EVA或全部用PVB或全部用透明有機(jī)硅粘合玻璃、太陽能電池、絕緣膜、金屬板材或太陽能集熱器。薄膜光伏組件表層為玻璃，向下依次為太陽能電池、膠黏劑、絕緣膜、膠黏劑、金屬板材或太陽能集熱器；全部用EVA或全部用PVB或全部用透明有機(jī)硅粘合玻璃、太陽能電池、絕緣膜、金屬板材或太陽能集熱器。也可用上述膠劑組合使用粘合玻璃、太陽能電池、絕緣膜、金屬板材或太陽能集熱器，或用丙烯酸、呋喃、聚氨酯、聚合物合金膠或樹脂替代上述膠劑。
[0017]當(dāng)用太陽能集熱器作為光伏組件背板時(shí)，太陽能集熱器與絕緣膜和邊框內(nèi)側(cè)面緊密接觸，其吸收太陽能電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱能和透過太陽能電池輻射的熱能，將熱能傳導(dǎo)至邊框。太陽能集熱器與絕緣膜和邊框內(nèi)側(cè)接觸構(gòu)成光伏組件的吸熱與散熱結(jié)構(gòu)，在相鄰構(gòu)件邊框外側(cè)的凹槽中，安裝熱管與系統(tǒng)的熱交換器連接構(gòu)成太陽能集熱系統(tǒng)；或用集成了邊框功能的太陽能集熱器或太陽能集熱器凸出邊框，與邊框外側(cè)的熱管及熱交換器連接構(gòu)成太陽能集熱系統(tǒng)。在相鄰構(gòu)件邊框形成的凹槽中，安裝的散熱器與兩側(cè)邊框的外側(cè)面緊密接觸，通過散熱器內(nèi)部熱管的導(dǎo)熱介質(zhì)將熱能傳導(dǎo)至系統(tǒng)熱交換器；或太陽能集熱器熱管內(nèi)部的導(dǎo)熱介質(zhì)直接將熱能傳導(dǎo)至熱交換器供外部裝置使用。當(dāng)太陽能集熱器內(nèi)部使用導(dǎo)熱介質(zhì)時(shí)，可選擇從光伏組件的接線盒取電直接驅(qū)動(dòng)介質(zhì)流動(dòng)及控制，或由外部電源驅(qū)動(dòng)流動(dòng)及控制，構(gòu)件內(nèi)部的太陽能集熱器和外部的熱管系統(tǒng)可以構(gòu)成相對獨(dú)立的封閉熱能交換循環(huán)系統(tǒng)。通過熱交換器可以直供熱水，也可以為空調(diào)系統(tǒng)提供熱能，或作為工業(yè)及農(nóng)業(yè)的熱能供應(yīng)，或?yàn)閮?chǔ)熱系統(tǒng)及斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供熱能等。
[0018]在光伏組件背板或構(gòu)件背板上集成的制冷與制熱裝置，用半導(dǎo)體熱電制冷器件或制冷制熱管路與光伏組件背板或構(gòu)件背板集成封裝。也可以在光伏組件背板上和構(gòu)件背板上分別集成制冷與制熱裝置，光伏組件背板與構(gòu)件背板之間夾有隔離層。制冷制熱管路內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)與外部調(diào)溫系統(tǒng)連接；或與壓縮機(jī)連接；壓縮機(jī)安裝在建筑用太陽能構(gòu)件外部時(shí)，可將多個(gè)建筑用太陽能構(gòu)件的制冷制熱管路與壓縮機(jī)連接；壓縮機(jī)嵌在建筑用太陽能構(gòu)件內(nèi)部時(shí)，建筑用太陽能構(gòu)件的制冷制熱管路與壓縮機(jī)直接連接。溫度調(diào)節(jié)的控制器封裝在接線盒內(nèi)部或由外部控制，制冷與制熱的能源從接線盒獲取或從外部獲取，也可以由建筑用太陽能構(gòu)件與外部的能源共同驅(qū)動(dòng)。溫度調(diào)節(jié)控制器控制溫度及制冷與制熱端的換向轉(zhuǎn)換。光伏組件背板或構(gòu)件背板上集成的制冷與制熱裝置，其送風(fēng)系統(tǒng)可在建筑用光伏構(gòu)件上集成固定，也可以由外部的送風(fēng)裝置提供。制熱端為太陽能集熱器加熱及建筑取暖，制冷端為太陽能電池及建筑降溫。
[0019]為了改善現(xiàn)有光伏組件和接線盒的散熱不良問題，特別是當(dāng)光伏組件的背板和接線盒面對密封及保溫帶來的散熱挑戰(zhàn)，必須采用新的措施加以解決。采用太陽能集熱器或金屬背板替代傳統(tǒng)的有機(jī)材料背板或玻璃背板，并與金屬邊框連接構(gòu)成散熱良好的傳導(dǎo)散熱結(jié)構(gòu)，通過與邊框緊密接觸的熱管將熱能傳導(dǎo)至外部的熱交換器；或通過邊框及表層玻璃與空氣熱交換，有效改善光伏組件的散熱條件和局部過熱現(xiàn)象。發(fā)熱器件等電子元器件(光伏組件配套的旁路保護(hù)二極管及防雷保護(hù)器件；嵌入在光伏組件接線盒內(nèi)的微型逆變器及光伏組件監(jiān)測控制模塊內(nèi)部的二極管、防雷保護(hù)器件、MOSFET、IGBT、IPM和功率1C等)安裝在替代接線盒內(nèi)金屬支架的印刷電路板上，印刷電路板與發(fā)熱器件固定在光伏組件背板或邊框上并替代接線盒，發(fā)熱器件與印刷電路板通過光伏組件背板或邊框傳導(dǎo)散熱；夕卜部電纜與印刷電路板直接連接，填充材料將發(fā)熱器件與電子線路板密封隔離；太陽能電池的匯流條從光伏組件背板鑲嵌了絕緣嵌片的開孔處引出，或從玻璃與光伏組件背板的夾層之間引出，與印刷電路板連接?；?qū)⒐夥M件接線盒內(nèi)的發(fā)熱器件散熱面凸出接線盒，與光伏組件的金屬邊框或金屬板材或太陽能集熱器接觸構(gòu)成傳導(dǎo)散熱結(jié)構(gòu)；可在發(fā)熱器件的散熱面與光伏組件的金屬邊框或光伏組件背板之間用絕緣膜隔離，增強(qiáng)電氣絕緣安全。也可以將發(fā)熱器件的散熱面與導(dǎo)熱性能好的接線盒外殼固定安裝，接線盒外殼與建筑用太陽能構(gòu)件的邊框或金屬背板或太陽能集熱器接觸構(gòu)成良好的傳導(dǎo)散熱結(jié)構(gòu)。
[0020]光伏組件和構(gòu)件背板安裝在邊框內(nèi)側(cè)對應(yīng)的固定槽上形成封閉空間，采用粘合性能良好與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高的填充材料將封閉空間內(nèi)的光伏組件背板、接線盒、連接器、邊框和構(gòu)件背板黏合成整體構(gòu)件模塊，在光伏組件背板與構(gòu)件背板之間形成隔離層；或通過螺絲或卡槽結(jié)構(gòu)，將構(gòu)件背板和光伏組件背板及填充材料與邊框等部件固定。填充材料可選用工程塑料、泡沫塑料、植物纖維、聚氨酯、酚醛、聚苯、發(fā)泡水泥、水泥、石棉、珍珠巖、蜂窩芯結(jié)構(gòu)材料，或基于以上材料混合的復(fù)合材料；或通過膠劑將成品填充板材與光伏組件背板、邊框及構(gòu)件背板黏合在一起。構(gòu)件背板采用水泥板材、石材、金屬板材、金屬塑料復(fù)合板材、木制品板材、石膏板材、陶瓷、玻璃或塑料板材，也可以用水泥等填充材料替代建筑用太陽能構(gòu)件的背板。光伏組件背板可選用鋁或各類鋁合金板材、銅或各類銅合金板材、不銹鋼板材、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚氟乙烯、聚對苯二甲酸類塑料、聚丙烯膜、TPT、云母、玻璃或有機(jī)硅膜材料等。當(dāng)選用水泥作為填充材料時(shí)，構(gòu)件背板可以省略不用。系統(tǒng)中所有的有機(jī)材料用無機(jī)材料密封，解決系統(tǒng)火災(zāi)隱患和提高耐候性能。
[0021]太陽能集熱器或金屬板材與太陽能電池間夾有絕緣膜，材料之間用膠劑粘合；絕緣膜可選用聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚氟乙烯、聚對苯二甲酸類塑料、聚丙烯膜、TPT、云母、玻璃或有機(jī)硅膜材料等；膠劑可選用PVB、EVA、丙烯酸、呋喃、聚氨酯、聚合物合金膠、樹脂或有機(jī)硅膠等。改變絕緣膜顏色和光伏組件邊框及密封條的顏色，以及對應(yīng)調(diào)整太陽能電池顏色或光伏組件表層玻璃的顏色或膠黏劑的顏色，可獲得建筑需要的色彩搭配，滿足建筑色彩多樣性要求。
[0022]本實(shí)用新型有益效果:本實(shí)用新型中的光伏組件采用的太陽能集熱器或金屬板材通過絕緣膜與太陽能電池接觸，可有效降低太陽能電池溫度和緩解太陽能電池?zé)岚邌栴}，并能通過構(gòu)件外部的熱管將熱能傳導(dǎo)至系統(tǒng)的熱交換器。太陽能熱交換器或金屬板材比傳統(tǒng)的TPT等高分子材料背板，具有更好的耐候性能與使用壽命，并能有效阻燃和抵抗水氣滲透，為光伏組件提供更好的安全防護(hù)性能。當(dāng)太陽能集熱器內(nèi)部使用導(dǎo)熱介質(zhì)時(shí)，從光伏組件的接線盒取電直接控制及驅(qū)動(dòng)介質(zhì)流動(dòng)，外部的導(dǎo)熱介質(zhì)由外部電源驅(qū)動(dòng)流動(dòng)及控制，構(gòu)件內(nèi)部的太陽能集熱器和外部的熱管系統(tǒng)構(gòu)成相對獨(dú)立的封閉熱能交換循環(huán)系統(tǒng)。絕緣膜和絕緣嵌片為金屬板材或太陽能集熱器與太陽能電池及匯流條提供了安全可靠的電氣絕緣，而封閉使用的絕緣材料不與空氣接觸，絕緣性能更加穩(wěn)定可靠。在太陽能集熱器或金屬板材或構(gòu)件背板上集成的制冷與制熱裝置，可以為太陽能電池與太陽能集熱器和建筑調(diào)節(jié)溫度。
[0023]配套的接線盒解決了傳統(tǒng)接線盒內(nèi)發(fā)熱器件散熱不良的問題，密封在保溫材料中使用也不會(huì)產(chǎn)生溫升異常問題。L型連接器和U型連接器配套使用，使得建筑用光伏構(gòu)件可以獨(dú)立拆裝，便于維護(hù)。專用的接線盒與連接器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的電氣部件及線纜封閉使用，為光伏組件實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件化提供了電氣條件支持。
[0024]建筑用太陽能構(gòu)件填充高保溫材料，可實(shí)現(xiàn)良好的保溫性能。在填充材料中加入蜂窩芯結(jié)構(gòu)材料時(shí)，可以獲得高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性能。當(dāng)填充材料使用水泥、珍珠巖或石棉等無機(jī)材料，建筑用太陽能構(gòu)件可以獲得良好的防火性能?；谏鲜鲞@些填充材料的組合使用，可以獲得適應(yīng)不同環(huán)境條件下的產(chǎn)品性能要求。
[0025]本實(shí)用新型中的建筑用太陽能構(gòu)件及系統(tǒng)組成，系統(tǒng)性的解決了防火、防水、隔熱保溫、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐候性等建筑功能要求，可替代相應(yīng)的建筑材料，直接構(gòu)建建筑的屋頂或外墻，也可以直接在既有建筑的屋頂或外墻安裝。建筑用太陽能構(gòu)件系統(tǒng)中的所有材料作為建筑屋頂或外墻的組成部分，解決了普通的光伏系統(tǒng)和太陽能集熱裝置是建筑附加累贅的問題，真正做到了太陽能建筑一體化，以最低的成本投入實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電和太陽能集熱的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]圖1為本實(shí)用新型以金屬板材作為光伏組件背板的結(jié)構(gòu)截面示意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型以太陽能集熱器作為光伏組件背板的結(jié)構(gòu)截面示意圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型的構(gòu)件正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4-1為本實(shí)用新型的光伏組件的匯流條引出方式示意圖；
[0031]圖4-2為圖4-1中A的放大圖；
[0032]圖5為本實(shí)用新型的構(gòu)件接線盒安裝側(cè)面剖視圖；
[0033]圖6為本實(shí)用新型的構(gòu)件接線盒去蓋主視示意圖；
[0034]圖7為本實(shí)用新型的構(gòu)件接線盒安裝示意圖；
[0035]圖8為本實(shí)用新型的構(gòu)件接線盒中發(fā)熱器件貼靠在邊框上散熱示意圖；
[0036]圖9為本實(shí)用新型的構(gòu)件接線盒中發(fā)熱器件貼靠在帶斷橋的邊框上散熱示意圖；
[0037]圖10為本實(shí)用新型的構(gòu)件接線的方式示意圖；
[0038]圖11為本實(shí)用新型的構(gòu)件接線的方式側(cè)視圖；
[0039]圖12為本實(shí)用新型的不含斷橋結(jié)構(gòu)的邊框截面圖；
[0040]圖13為本實(shí)用新型的含斷橋的邊框截面圖；
[0041]圖14為本實(shí)用新型的構(gòu)件之間U形連接器串聯(lián)安裝示意圖；
[0042]圖15為本實(shí)用新型的每串構(gòu)件正極連接器引出線安裝示意圖；
[0043]圖16為本實(shí)用新型的每串構(gòu)件負(fù)極連接器引出線安裝示意圖；
[0044]圖17為本實(shí)用新型的構(gòu)件固定在專用龍骨上的安裝正面示意圖；
[0045]圖18為本實(shí)用新型的構(gòu)件固定在建筑型材上的安裝正面示意圖；
[0046]圖19為本實(shí)用新型的構(gòu)件與天溝結(jié)合的正面示意圖；
[0047]圖20為本實(shí)用新型的構(gòu)件與屋脊結(jié)合的正面示意圖；
[0048]圖21為本實(shí)用新型的熱能交換循環(huán)系統(tǒng)示意圖；
[0049]圖22為本實(shí)用新型的導(dǎo)熱熱管與邊框安裝的截面圖。
[0050]附圖中:1、邊框，2、玻璃面板，3、膠黏劑，4、太陽能電池，5、絕緣膜，6.1、金屬板材，6.2、太陽能集熱器,7、填充材料,8、構(gòu)件背板,9、絕緣嵌片，10、匯流條,11、接線盒，12、發(fā)熱器件，13、絕緣膜，14、構(gòu)件背板的定位凸臺(tái)，15、接線盒限位凸臺(tái)，16、接線盒防滑凸臺(tái)，17、組件安裝下槽板，18、光伏組件安裝槽，19、組件安裝上槽板，20、密封條安裝槽，21、邊框結(jié)構(gòu)凹槽，22、邊框安裝板，23、邊框斷橋，24、負(fù)極L形連接器，25、正極L形連接器，26、邊框安裝板，27、構(gòu)件安裝區(qū)，28、邊框安裝孔，29、U形連接器，30、直形正極連接器，31、直形負(fù)極連接器，32、電纜，33、密封膠，34、泡沫棒，35、邊框密封條，36、固定螺栓，37、龍骨，38、隔熱條，39、龍骨型材，40、散熱器，41、熱管，42、導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)控制泵，43、天溝，44、收邊型材，45、建筑用光伏構(gòu)件，46、建筑型材，47、斷橋材料，48、通用螺絲，49、屋脊，50、熱交換器，51、熱管連接器，52、印刷電路板
[0051]【具體實(shí)施方式】:
[0052]實(shí)施例1:
[0053]參見圖1、3及圖8-11，本實(shí)用新型包括光伏組件、負(fù)極連接器24、正極連接器25，接線盒11和邊框1，光伏組件由玻璃面板2、太陽能電池4、膠黏劑3、絕緣膜5、金屬板材6.1構(gòu)成(金屬板材作為光伏組件背板)；金屬板材6.1與太陽能電池4的接觸面做絕緣層處理或粘接絕緣膜5 ;玻璃面板2、太陽能電池4、絕緣膜5和金屬板材6.1通過膠粘劑3粘接形成為一個(gè)整體，并封裝在邊框1中；金屬板材6.1與邊框1緊密接觸。接線盒11內(nèi)的發(fā)熱器件，或發(fā)熱器件12安裝在印刷電路板52上，并緊貼在邊框1上(或緊貼在金屬板材6.1)上固定；正極L形連接器25和負(fù)極L形連接器24經(jīng)與印刷電路板52連接，連接器分別固定在構(gòu)件兩側(cè)的邊框1上，一端伸出邊框外。根據(jù)工程需要在光伏組件的背面選擇增加填充材料7和構(gòu)件背板8。
[0054]為了保護(hù)太陽能電池的匯流條10與印刷電路板52的安全連接，在金屬背板的開孔處鑲嵌了絕緣嵌片9，并在絕緣嵌片9的中部開孔處引出太陽能電池的匯流條，確保電氣絕緣安全和材料復(fù)合的可靠性。如圖4-1、4-2所示。
[0055]實(shí)施例2:
[0056]參見圖2、3及圖8-11，本實(shí)用新型包括光伏組件、負(fù)極連接器24、正極連接器25，接線盒11和邊框1，光伏組件由玻璃面板2、太陽能電池4、膠黏劑3、絕緣膜5、太陽能集熱器6.2構(gòu)成(太陽能集熱器作為光伏組件背板)；太陽能集熱器6.2與太陽能電池4的接觸面做絕緣層處理或粘接絕緣膜5 ;玻璃面板2、太陽能電池4、絕緣膜5和太陽能集熱器6.2通過膠粘劑3粘接形成為一個(gè)整體，并封裝在邊框1中；太陽能集熱器6.2與邊框1緊密接觸。接線盒11內(nèi)的發(fā)熱器件，或發(fā)熱器件12安裝在印刷電路板52上，并緊貼在邊框1上(或緊貼在太陽能集熱器6.2)上固定；正極L形連接器25和負(fù)極L形連接器24與接線盒11的金屬片連接，或與印刷電路板52連接，連接器分別固定在構(gòu)件兩側(cè)的邊框1上，一端伸出邊框外。根據(jù)工程需要在光伏組件的背面選擇增加填充材料7和構(gòu)件背板8。
[0057]太陽能集熱器可選用鋁或各類鋁合金、銅或各類銅合金、玻璃或不銹鋼等金屬材料加工而成，表面可覆蓋玻璃。用金屬材料加工成吸熱與散熱性能較好的異形塊狀結(jié)構(gòu)，或在塊狀金屬中加工管路，或?qū)⒐苈饭潭ㄔ诮饘倨桨迳?。太陽能集熱器與光伏組件的接觸面平整和吸熱習(xí)性能好，表面可以加工一層絕緣層，直接替代光伏組件的絕緣膜。密閉的管路中填充了導(dǎo)熱介質(zhì)材料，并在管路中設(shè)置導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)控制泵，循環(huán)控制泵的電源由接線盒供給，其控制電路也可集成在接線盒內(nèi)。太陽能集熱器與邊框的接觸面填充導(dǎo)熱介質(zhì)材料，集成了散熱器的熱管與邊框的接觸面也填充導(dǎo)熱介質(zhì)材料。
[0058]為了保護(hù)太陽能電池的匯流條10與印刷電路板52的安全連接，在太陽能集熱器的開孔處鑲嵌了絕緣嵌片，并在絕緣嵌片的中部開孔處引出太陽能電池的匯流條，確保電氣絕緣安全和材料復(fù)合的可靠性。如圖4-1、4-2所示。
[0059]上述兩例中，太陽能集熱器或金屬板材與太陽能電池間夾有絕緣膜，材料之間用膠劑粘合；絕緣膜可選用聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚氟乙烯、聚對苯二甲酸類塑料、聚丙烯膜、TPT、云母、玻璃或有機(jī)硅膜材料等；膠劑可選用PVB、EVA、丙烯酸、呋喃、聚氨酯、聚合物合金膠、樹脂或有機(jī)硅膠等。改變絕緣膜顏色和光伏組件邊框及密封條的顏色，以及對應(yīng)調(diào)整太陽能電池顏色或光伏組件表層玻璃的顏色或膠黏劑的顏色，可獲得建筑需要的色彩搭配，滿足建筑色彩多樣性要求。
[0060]實(shí)施例3:
[0061]參見圖12、13，本實(shí)用新型中，改變傳統(tǒng)光伏組件邊框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適應(yīng)建筑外圍護(hù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)需要和光伏組件的功能需要。在邊框的內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)了光伏組件安裝凹槽和構(gòu)件背板的定位凸臺(tái)。在邊框內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)了兩個(gè)垂直的凸臺(tái)，即接線盒限位凸臺(tái)15和接線盒防滑凸臺(tái)16，與接線盒外殼對應(yīng)的凹槽配合固定接線盒。邊框的外側(cè)設(shè)計(jì)了多個(gè)凹槽，即邊框結(jié)構(gòu)凹槽21，增加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，填充密封膠時(shí)增加密封膠與邊框表面的接觸面。邊框外側(cè)的弧形凹槽，密封條安裝槽20與專用的密封條對應(yīng)，相鄰建筑用太陽能構(gòu)件的邊框采用專用的密封條卡扣，密封條的弧形凸出與邊框的弧形凹槽形成可變形的安裝結(jié)構(gòu)。當(dāng)邊框?yàn)閷?dǎo)熱性能好的材料時(shí)，為了降低熱傳導(dǎo)及避免因溫差形成的凝露，在邊框型材截面的中部與頂層和底層之間，可以增加隔熱斷橋?qū)?3。密封條作為建筑用光伏構(gòu)件可選擇的安裝組成部分，保護(hù)邊框密封膠不受環(huán)境影響，其材料可選用鋁或鋁合金、銅或銅合金、工程塑料或橡月父制品等。
[0062]實(shí)施例4:
[0063]參見圖14-16，正極L形連接器25和負(fù)極L形連接器24分別固定在邊框的側(cè)面，伸入邊框的一端通過電纜與接線盒連接，伸出邊框的一端與相鄰的L形連接器伸出處分被U形連接器29連接相通，構(gòu)成多個(gè)建筑用光伏構(gòu)件的串聯(lián)。每串建筑用光伏構(gòu)件兩側(cè)的正極L形連接器和負(fù)極L形連接器，分別與對應(yīng)的直形正極連接器30或直形負(fù)極連接器31連接，通過電纜將每串建筑用光伏構(gòu)件與外部設(shè)備連接。當(dāng)使用通用的連接器時(shí)(不采用正極L形連接器和負(fù)極L形連接器、U形連接器和直形連接器)，電纜與接線盒連接和連接器相連，相鄰建筑用太陽能構(gòu)件通過連接器連接相同。所有連接器及電纜都被密封膠密封在相鄰的建筑用太陽能構(gòu)件邊框凹槽中。
[0064]實(shí)施例5:
[0065]如圖17、18所示，基于配套的邊框，將建筑用太陽能構(gòu)件固定安裝在龍骨37或建筑型材46上，用密封膠和泡沫條填充密封安裝縫隙，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)防水，封閉連接器與線纜及熱管。密封條將有機(jī)材料膠劑和線纜與連接器及熱管隔離密封防護(hù)，可有效延長密封膠和線纜與連接器及熱管的使用壽命，也使建筑用太陽能構(gòu)件的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用無機(jī)材料封閉有機(jī)材料。
[0066]實(shí)施例6:
[0067]參見圖21、22，用例1或例2的建筑用太陽能構(gòu)件安裝，邊框1之間形成的凹槽中，安裝的散熱器40與邊框外側(cè)面緊密接觸，散熱器40中封裝了熱管41。熱管41通過內(nèi)部的導(dǎo)熱介質(zhì)和導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)控制泵42，將熱能傳導(dǎo)至外部的熱交換器50，供外部裝置使用。
[0068]實(shí)施例7:在例1或例2中建筑用太陽能構(gòu)件的金屬板材或太陽能集熱器6背面增加封裝半導(dǎo)體熱電制冷器件，用太陽能電池驅(qū)動(dòng)或外部電源驅(qū)動(dòng)制冷制熱，控制半導(dǎo)體熱電制冷器件的電源正負(fù)極性，為金屬板材或太陽能集熱器6與建筑制冷或制熱。或用雙層半導(dǎo)體熱電制冷器件封裝在金屬板材或太陽能集熱器6上，用太陽能電池驅(qū)動(dòng)或外部電源驅(qū)動(dòng)制冷制熱，控制半導(dǎo)體熱電制冷器件的電源正負(fù)極性，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)為太陽能電池與建筑制冷與制熱。
[0069]實(shí)施例8:
[0070]參見圖2，在例1或例2中建筑用太陽能構(gòu)件的金屬板材或太陽能集熱器6背面增加封裝制冷制熱管路，與外部壓縮機(jī)和制冷制熱管路連接，用太陽能電池或外部電源驅(qū)動(dòng)，為太陽能電池與建筑制冷或制熱。或在光伏組件背板(金屬板材或太陽能集熱器6)及構(gòu)件背板8上分別封裝制冷制熱管路，光伏組件背板(金屬板材或太陽能集熱器6)與構(gòu)件背板8間夾有隔熱的填充材料，制冷制熱管路與外部的壓縮機(jī)連接，為太陽能電池和建筑制冷或制熱。當(dāng)壓縮機(jī)嵌在建筑用太陽能構(gòu)件內(nèi)部時(shí)，建筑用太陽能構(gòu)件的制冷制熱管路與壓縮機(jī)直接連接。
[0071]實(shí)施例9:
[0072]如圖17-20所示，建筑用太陽能構(gòu)件的安裝，可采用專用的T形螺栓將建筑用光伏構(gòu)件固定在專用的龍骨上。也可以采用通用螺絲(如:鉚釘、自鉆螺絲等)將建筑用光伏構(gòu)件固定在通用的建筑型材上(如方形鋼材、T形鋼材、C形鋼材、工形鋼材或木質(zhì)型材等)。當(dāng)系統(tǒng)需要具備傳熱斷橋功能時(shí)，可在專用龍骨或通用的建筑型材與建筑用光伏構(gòu)件之間，插入斷橋材料(如:水泥板、石膏板、塑料板、木工板、復(fù)合板或石棉等材料)，隔離建筑用光伏構(gòu)件傳熱性能好的材料，提高系統(tǒng)保溫性能及防止因溫差產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。也可以將通用建筑板材固定在龍骨的下面或上面，并在建筑板材及龍骨上面增加防水層結(jié)構(gòu)，建筑板材的下面作為建筑室內(nèi)裝飾層使用。T形螺栓或通用螺絲采用防松動(dòng)螺帽固定。
[0073]建筑用太陽能構(gòu)件與建筑部位結(jié)合處的收邊處理，采用專用的收邊型材和通用建筑材料與建筑用光伏構(gòu)件和建筑物連接，構(gòu)成建筑部位與建筑用太陽能構(gòu)件的結(jié)合處。該結(jié)合處與屋檐包括天溝、屋脊和其它建筑部位形成整體建筑結(jié)構(gòu)，并形成完整的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)。
[0074]基于專用的收邊型材，可以將通用的建筑材料于建筑用太陽能構(gòu)件可靠連接。通用建筑材料與通用的屋脊和屋檐及其它建筑構(gòu)件制品配合使用，可以構(gòu)建完整的建筑屋頂及墻體，實(shí)現(xiàn)完整的建筑外圍護(hù)功能。
[0075]上述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例而已，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型有多種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的發(fā)明思想和原則之內(nèi)，作出任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.建筑用太陽能構(gòu)件，包括光伏組件、接線盒、連接器和邊框；其特征在于:所述的光伏組件外表層為玻璃，下面依次為太陽能電池和由太陽能集熱器或金屬板材替代的光伏組件背板，各層材料之間用膠劑粘合；用印刷電路板替代接線盒內(nèi)金屬連接片，發(fā)熱器件安裝在印刷電路板上，發(fā)熱器件與印刷電路板固定在光伏組件背板或邊框上替代接線盒，發(fā)熱器件與印刷電路板通過光伏組件背板或邊框傳導(dǎo)散熱；太陽能電池的匯流條從光伏組件背板鑲嵌了絕緣嵌片的開孔處引出，或從玻璃與光伏組件背板的夾層之間引出，與印刷電路板連接；所述連接器與印刷電路板連接；光伏組件背板與邊框內(nèi)側(cè)固定連接；邊框外側(cè)面設(shè)有散熱器和太陽能集熱系統(tǒng)的導(dǎo)熱熱管，邊框、散熱器與導(dǎo)熱熱管三者依次接觸，將光伏組件背板的熱能經(jīng)導(dǎo)熱熱管傳導(dǎo)至太陽能集熱系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用太陽能構(gòu)件，其特征在于:還包括構(gòu)件背板，所述光伏組件背板或構(gòu)件背板上增設(shè)集成封裝的半導(dǎo)體熱電制冷器件或制冷制熱管路；或在光伏組件背板和構(gòu)件背板上分別增加集成的制冷與制熱裝置，光伏組件背板與構(gòu)件背板之間夾有隔離層；制冷與制熱的能源從接線盒獲取或從外部獲??；或由建筑用太陽能構(gòu)件與外部的能源共同驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的建筑用太陽能構(gòu)件，其特征在于:所述光伏組件和構(gòu)件背板安裝在邊框?qū)?yīng)的固定槽上形成封閉空間，用填充材料將封閉空間內(nèi)的光伏組件、邊框及構(gòu)件背板固定或粘合成整體構(gòu)件模塊，在光伏組件背板與構(gòu)件背板之間形成隔離層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用太陽能構(gòu)件，其特征在于:所述接線盒固定在邊框上或固定在光伏組件的背面，或固定在構(gòu)件背板上；盒內(nèi)發(fā)熱器件的散熱面凸出接線盒外殼與邊框、或構(gòu)件背板、或光伏組件背板接觸構(gòu)成傳導(dǎo)散熱結(jié)構(gòu)；或?qū)l(fā)熱器件的散熱面與導(dǎo)熱的接線盒外殼直接固定安裝，接線盒外殼與邊框、或構(gòu)件背板、或光伏組件背板接觸構(gòu)成傳導(dǎo)散熱結(jié)構(gòu)；所述太陽能電池的匯流條和連接器分別與接線盒連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用太陽能構(gòu)件，其特征在于:所述邊框的內(nèi)側(cè)設(shè)有光伏組件安裝槽與背板定位凸臺(tái)，以及固定接線盒用的限位凸臺(tái)和防滑凸臺(tái)；邊框的外側(cè)設(shè)有清洗裝置安裝導(dǎo)軌槽及安裝弧形密封條的弧形安裝槽和密封膠填充區(qū)，弧形密封條與弧形安裝槽兩者構(gòu)成相鄰兩個(gè)建筑用太陽能構(gòu)件的結(jié)構(gòu)變形部位；或邊框外側(cè)設(shè)有與之相鄰邊框的相互卡扣及壓接的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)；當(dāng)邊框?yàn)榱紝?dǎo)熱的材料時(shí)，在邊框型材截面的中部與頂層和底層之間，增加隔熱斷橋?qū)印?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用太陽能構(gòu)件，其特征在于:所述連接器分為正極L形連接器、負(fù)極L形連接器、正極直形連接器、負(fù)極直形連接器和U形連接器；所述正極L形連接器和負(fù)極L形連接器固定在邊框上，分別通過電纜與印刷線路板或接線盒內(nèi)的金屬片連接；所述U形連接器分別與兩個(gè)相鄰建筑用太陽能構(gòu)件的正極L形連接器和負(fù)極L形連接器連接，并固定在相鄰建筑用太陽能構(gòu)件邊框?qū)雍笮纬傻陌疾壑?；外部電纜通過正極直形連接器和負(fù)極直形連接器與建筑用太陽能構(gòu)件串聯(lián)陣列兩側(cè)的正極L形連接器和負(fù)極L形連接器連接，并內(nèi)置于所述凹槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用太陽能構(gòu)件，其特征在于:所述的太陽能集熱器或金屬板材與太陽能電池之間夾有絕緣膜，各層材料之間用膠劑粘合；或在光伏組件背板的表面制作絕緣層，與太陽能電池之間直接用膠劑粘合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用太陽能構(gòu)件，其特征在于:所述光伏組件背板凸出邊框與所述導(dǎo)熱熱管直接接觸，將光伏組件背板的熱能經(jīng)導(dǎo)熱熱管傳導(dǎo)至太陽能集熱系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02S40/34GK204068845SQ201420518805
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
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