屋盖结构及光伏发电屋面系统的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能建筑技术领域，特别涉及一种屋盖结构及光伏发电屋面系统。


背景技术：

2.光伏发电也称作太阳能发电，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串并联后进行封装保护，壳形成大面积的太阳能电池组件，再配合功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电由于具有不受环境污染、无枯竭危险、不受资源分布地域的限制以及能源质量高等优点，越来越引起人们的重视。利用太阳能代替常规能源满足建筑物对电力的要求即为太阳能建筑。太阳能建筑将成为住宅产业现代化的发展趋势之一。
3.为了取光方便，一般将光伏发电装置放置于屋面。现有屋面光伏发电技术中，基本是将光伏发电组件通过之间安装在现有建筑屋面上。对于大跨度料场等拱形屋面结构，当屋盖跨度较大的情况下，在屋面设置太阳能发电光伏板比较困难，常常还需要增设许多支架，支架在安装时还需要找坡，不仅施工难度高、周期长，而且成本高。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种屋盖结构及光伏发电屋面系统，其能够大大降低在拱形屋面铺设太阳能光伏板的难度，且缩短施工周期、降低成本。
5.本实用新型实施例的具体技术方案是：
6.一种屋盖结构，所述屋盖结构整体呈拱形或至少局部呈弧形结构，所述屋盖结构包括：主体结构，所述主体结构包括相对的内侧和外侧，设置在所述主体结构外侧的多个搭接件，所述搭接件根据所述主体结构的网格间距设置；设置在所述搭接件上的屋面板，所述屋面板在屋面角度在20
°
以内且用于安装太阳能光伏板的位置设置有弯折结构。
7.在一个优选的实施方式中，当所述屋盖结构具有屋面角度在10度至20度的第一位置时，所述屋面板在所述第一位置形成两次弯折结构。
8.在一个优选的实施方式中，当所述屋盖结构所对应的第二位置具有小于10度的屋面角度时，所述屋面板在所述第二位置形成一次弯折结构。
9.在一个优选的实施方式中，所述主体结构的形式包括下述中的任意一种：管桁架结构、网架结构、曲面型网壳结构。
10.在一个优选的实施方式中，所述主体结构包括呈v型的钢梁组件，所述钢梁组件包括多个钢梁，多个钢梁的连接位置形成节点，所述搭接件包括主檀条，所述主檀条设置在所述节点处。
11.在一个优选的实施方式中，所述主体结构为管桁架结构，所述搭接件仅包括主檀条，所述屋面板每间隔3个所述主檀条设置一个弯折结构。
12.在一个优选的实施方式中，所述主体结构为所述网架结构或所述曲面型网壳结构，所述搭接件还包括次檀条，所述主檀条沿着第一方向延伸，所述次檀条搭接在相邻两个主檀条之间，所述次檀条沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸，所述屋面板每间隔2个所述主檀条设置一个弯折结构。
13.在一个优选的实施方式中，当所述屋面板形成有两次弯折结构时，所述两次弯折结构包括第一弯折结构和第二弯折结构，所述第一弯折结构与所述第二弯折结构之间在沿着所述第二方向的间距与两个所述次檀条的长度相匹配。
14.在一个优选的实施方式中，所述太阳能光伏板为刚性光伏板；所述屋面板为彩钢板，所述彩钢板上用于安装所述刚性光伏板，设置所述弯折结构位置处的主檩条采用上翼缘异形的焊接工字型钢或者双槽钢。
15.一种光伏发电屋面系统，所述光伏发电屋面系统包括上述任一所述的屋盖结构，设置在所述屋盖结构上的太阳能光伏板。
16.在一个优选的实施方式中，所述主体结构包括多个节点，相邻两个节点之间形成网架节间，所述太阳能光伏板具有预定模数，所述太阳能光伏板的模数组合与施工间隙之和等于所述网架节间。
17.在一个优选的实施方式中，所述预定模数包括2090毫米和1050毫米，所述施工间隙在50毫米至100毫米之间。
18.本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：
19.本技术所提供的屋盖结构将普通圆滑的拱形屋面或至少局部呈弧形结构的屋面，在坡度位置设置折弯结构，以保证屋面局部为平面，方便太阳能光伏板的安装，减少光伏板调平支架。利用本技术所提供的屋面结构，能够大大降低了光伏板的安装难度，减少了安装时间，光伏板的安装按照正常的坡屋面的安装即可。
20.参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
21.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
22.图1为本技术实施方式中提供的一种光伏发电屋面系统的结构示意图；
23.图2为图1中屋面角度在20
°
以内的b位置太阳能光伏板局部铺设的示意图；
24.图3为图1中屋面角度大于20
°
的a位置屋面结构的局部示意图。
25.以上附图的附图标记：
26.1、主体结构；
27.10、节点；
28.11、钢梁；
29.21、主檀条；
30.22、次檀条；
31.3、屋面板；
32.4、太阳能光伏板。
具体实施方式
33.下面将结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围内。
34.需要说明的是，当元件被称为“设置于”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”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/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。
36.目前，太阳能光伏板有两种，一种是柔性光伏板，一种是刚性光伏板。本屋面系统是应用于刚性光伏板铺设。由于刚性光伏板本身不能弯折，切割不方便，因此当在拱形屋面上安装刚性光伏板时，施工难度、复杂度将非常高。具体的，当拱形屋面需要铺设光伏板时，由于屋面为拱形，光伏板不能弯折，通常做法是在屋面彩钢板上设置支架支撑光伏板。
37.本技术所提供的技术方案是在屋盖结构设计时，提前考虑未来安装光伏板，将屋面系统做成折线形式，屋面系统局部本身就是一个平面，光伏板不需要额外的支架，只需要直接连接在屋面板(例如彩钢板)上即可，能够大大降低在拱形屋面铺设太阳能光伏板的难度，且缩短施工周期、降低成本。
38.请参阅图1、图2和图3所示，本技术实施方式中提供一种屋盖结构，该屋盖结构应用于光伏发电屋面系统中。所述屋盖结构整体呈拱形或至少局部呈弧形结构。所述屋盖结构可以包括：主体结构1，所述主体结构1包括相对的内侧和外侧，设置在所述主体结构1外侧的多个搭接件，所述搭接件根据所述主体结构1的网格间距设置；设置在所述搭接件上的屋面板3，所述屋面板3在屋面角度在20
°
以内且用于安装太阳能光伏板4的位置设置有弯折结构。
39.由于拱形屋面或至少局部呈弧形的屋面坡度的变化，之前安装太阳能光伏板4时，需要根据坡度的不同，每排太阳能光伏板4均需设置调平支架；且随着坡度的变化，支架高度也需要变化，支架型号也比较多。
40.一般屋面坡度在20度以下时，太阳能光伏板4的发电效率较高，屋面坡度大于20度，太阳能光伏板4的效率就会比较低。如图2所示，在本实施方式中，该屋面板3在屋面角在20
°
以内的位置设置弯折结构，即可以将屋面板3制作成折线型。如图3所示，当屋面角大于
20
°
时，不再铺设太阳能光伏板4，因此不再设置弯折结构。
41.本技术所提供的屋盖结构将普通圆滑的拱形屋面或至少局部呈弧形的屋面，在坡度位置设置折弯结构，以保证屋面局部为平面，方便太阳能光伏板4的安装，减少光伏板调平支架。利用本技术所提供的屋面结构，能够大大降低了光伏板的安装难度，减少了安装时间，光伏板的安装按照正常的坡屋面的安装即可。
42.在一个实施方式中，当所述屋盖结构具有屋面角度在10度至20度的第一位置时，所述屋面板3在所述第一位置形成两次弯折结构。当所述屋盖结构所对应的第二位置具有小于10度的屋面角度时，所述屋面板3在所述第二位置形成一次弯折结构。
43.屋面板3(例如彩钢板，或者称为屋面彩钢板)在屋面坡度较小的位置(例如在10度到20度范围内)处弯折可以采用三段式弯折(即设置有两个弯折结构)，以保证屋面彩钢板不破坏。屋面坡度更小(例如小于10度内)时，屋面彩钢板弯折比较容易，正常一个弯折就可以了。当屋面坡度大于20度时，由于光伏板效率较低，仍采用原来的拱形屋面，屋面彩钢板不做折线弯折。
44.在一个实施方式中，所述太阳能光伏板4为刚性光伏板所述屋面板3为彩钢板，所述彩钢板上用于安装所述刚性光伏板。弯折位置的檩条可采用上翼缘异形的焊接工字型钢或者双槽钢。
45.具体的，刚性光伏板包括两种形式，一种是bipv(building integrated pv，pv即photovoltaic)，另一种是bapv(building attached photovoltaic)形式。bipv即屋面板3和光伏板一体化系统；bipv光伏板的尺寸以隆基光伏为例，为：2089*698mm。另一种是bapv形式，即屋面板3和光伏板为独立的两套系统。bapv光伏板的尺寸，一般有两种，即：1038*2094mm和1133*2256mm。
46.在本实施方式中，所述屋盖结构可以包括：主体结构1。所述主体结构1包括相对的内侧和外侧，设置在所述主体结构1外侧的多个搭接件，所述搭接件根据所述主体结构1的网格间距设置。
47.所述主体结构1的形式包括下述中的任意一种：管桁架结构、网架结构、曲面型网壳结构。当然，该主体结构1可能还可以为其他形式，本技术在此并不作具体的限定。上述不同的主体结构1适用不同的应用场景中。具体的，随着屋面跨度的不同，可以匹配对应的主体结构1。
48.其中，当跨度较大时，例如跨度达到150多米时，该主体结构1可以选用管桁架结构；当跨度相对减小，例如在40多米时，该主体结构1可以选用网架结构。此外，当屋面的形状为半圆球型时，该主体结构1可以选用网壳结构。
49.在一个实施方式中，所述主体结构1可以包括呈v型的钢梁11组件。所述钢梁11组件包括多个钢梁11，多个钢梁11的连接位置形成节点10，所述搭接件包括主檀条21，所述主檀条21设置在所述节点10处。
50.在本实施方式中，该主体结构1可以包括多个呈v型的钢梁11组件，多个v型钢梁11组件中的钢梁11相固定连接(例如相焊接)，在连接位置形成节点10。该节点10可以作为后续搭接件的支撑位置。
51.所述搭接件可以为檀条的形式。具体的，所述搭接件可以包括设置在所述节点10处主檀条21。
52.随着主体结构1形式的不同，屋面板3的弯折结构的设置位置与主檀条21的对应关系也不同。
53.所述主体结构1为管桁架结构，所述搭接件仅包括主檀条21，所述屋面板3每间隔3个所述主檀条21设置一个弯折结构。
54.所述主体结构1为所述网架结构或所述曲面型网壳结构，所述搭接件还可以包括次檀条22。所述主檀条21沿着第一方向延伸，所述次檀条22搭接在相邻两个主檀条21之间，所述次檀条22沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸。所述屋面板3每间隔2个所述主檀条21设置一个弯折结构。
55.其中，该第一方向可以为该主体结构1整体延伸的方向。该第二方向为垂直与该第一方向，即在两个主檀条21之间可以间隔设置多个次檀条22。当然，檀条的具体设置方式可以根据该主体结构1的排布方式进行设置，本领域技术人员可以根据需要进行合理性设置。
56.例如，屋盖结构采用拱形平面，所述主体结构1为曲面型网壳结构时，根据网架的网格间距设置檩条，通常2个主檩条设置一道屋面板3的弯折点。在本说明书附图中，主要以该主体结构1为网架结构进行举例说明。
57.如图2所示，在一个具体的实施方式中，当所述屋面板3形成有两次弯折结构时，所述两次弯折结构包括第一弯折结构和第二弯折结构，所述第一弯折结构与所述第二弯折结构在沿着所述第二方向的间距与两个所述次檀条22的长度相匹配。
58.其中，该屋面板3可以为具有一定厚度的彩光板。所述第一弯折结构和第二弯折结构可以在在所述彩光板上形成的两个弯折。每个弯折结构的夹角可以与屋面角互补或接近互补，从而在实现方便设置太阳能光伏板4的同时可以使得局部屋面顺利过渡。
59.以下将该屋面结构应用在光伏发电屋面系统中为例进行举例说明。
60.在本说明书中还提供一种光伏发电屋面系统，所述光伏发电屋面系统可以包括上述任一所述的屋盖结构，设置在所述屋盖结构上的太阳能光伏板4。
61.具体的，所述主体结构1包括多个节点10，相邻两个节点10之间形成网架节间，所述太阳能光伏板4具有预定模数，所述太阳能光伏板4的模数组合与施工间隙之和等于所述网架节间。
62.其中，所述预定模数可以包括2090毫米和1050毫米，所述施工间隙在50毫米至100毫米之间。
63.在本说明书中，该屋盖结构包括主体结构1，例如该屋盖结构采用网架结构。当该屋盖结构采用网架结构时，网架结构的网格尺寸可以与太阳能光伏板4的模数或模数组合相匹配，从而使得太阳能光伏板4不需要切割，可以直接进行铺设，进而方便施工。
64.以bapv光伏板1038*2094mm的尺寸为例；采用网架结构形式时，网架结构的网格尺寸取为2100或者4200mm(与2094mm邻近或者为2094邻近数的整数倍)时，整片光伏板就可以直接铺设，不需要再做额外的支架。
65.在一个具体的场景中，当铺设太阳能光伏板4的时候，按照太阳能光伏板4的模数，例如：2090mm或者1050mm，进行模数组合，并考虑一定的施工间隙，躲开天窗(天窗位置处，直接根据实际情况，太阳能光伏板4可以直接铺设在天窗顶部)及采光带布置位置，来排布太阳能光伏板4，以保证屋面系统尽量多的铺设太阳能光伏板4，做到最大化利用。其中，施工间隙是考虑屋面系统热胀冷缩时，对太阳能光伏板4的影响，一般是根据当地的温差计算
确定，正常可采用50～100mm。
66.屋面彩钢板的弯折布置结构型式可以见图2或图3，当屋面角度在20
°
以内时，屋面彩钢板的弯折布置结构型式可以参见图2，当屋面角度大于20
°
时，屋面彩钢板的弯折布置结构型式可以参见图3。
67.此外，该主体结构1可以管桁架结构，屋面结构的檩条可以尽量采取2090mm或者1050mm的模数进行铺设，适当留出安装间隙，尽量减少太阳能光伏板4的铺设组合。
68.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
69.本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
70.以上仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。