[发明专利]用于生产太阳能屋顶的固定和密封系统以及由此得到的太阳能屋顶

说明书

技术领域

本发明涉及用于安装太阳能屋顶的固定和密封系统，且该太阳能屋顶以这样的方式安装并固定，太阳能屋顶包括能够捕获太阳能以提供电能和热能的装置，例如产生电力的光伏电池以及相应地，用于产生热水和热空气的太阳能收集器。

背景技术

若干年来，出于经济原因，对于使用太阳能来部分地满足私人住宅或商业处所中对于电力和/或热水消耗的需求有着持续增加的兴趣。

为了满足对电力的需求，已知在屋顶上布置光伏模块，所述模块包括彼此串联并且当它们暴露于光时产生DC电流的光伏电池。

光伏模块通常由结合了光伏电池的光伏面板以及包围并承载该面板的框架形成，所述框架还结合电气分配缆线。光伏面板至少在其面向外部环境的前面上设计带有玻璃基底。作为示例，面板包括从而形成其前面的玻璃基底，形成其后面的塑料基底（塑料膜）或玻璃基底；在前面和后面上的基底之间的一个或更多聚合物中间层以及插入、夹持在两个金属电极之间的光伏元件（半导体材料堆层）。半导体材料例如基于晶体硅或薄膜。

对于特定的热水需求（家庭使用以及可能地板或墙壁加热），也已知给屋顶提供太阳能收集器。所述收集器以模块形式存在，模块包括诸如玻璃基底的透明盖板以及吸收器。吸收器是在其中循环传热流体的元件，传热流体诸如仅仅是要加热的水。透明盖板允许太阳能辐射穿过直至吸收器以便加热在其中循环的流体，并且有利地限制红外辐射，从而最小化吸收器的冷却。此外，为了防止来自吸收器的热损失，对后部并且在模块的周边上布置了隔热。

此外，已知使用太阳能资源的更多系统，诸如提供热空气的热学模块。为此目的，美国专利申请US 2006/0118163不仅提出在屋顶上布置光伏模块，还提出在屋顶上布置热空气热学模块。所述热空气热学模块或收集器包括允许太阳能穿过的基底，以及其中限制要使用所述能量加热的空气的空间。分配导管连接到所述模块上以捕获热空气，并且在限定的空间中提供要加热的空气供应。

为了节省能量并尊重环境，对于未来认真设想了通过在屋顶上布置光伏模块和热空气以及热水热学太阳能收集器的组合而使用太阳能。这样的太阳能屋顶构成“热调节器”屋顶，其允许在冬季收集最多的能量，并且该能量最佳地在夏季使用，同时调节热的吸收。

当前，大部分模块、光伏电池和热学收集器都包括金属框架，其形成用于形成电池和收集器的所有元件的支撑。所述框架还提供能够以简单的方式将所述模块附接并固定到屋顶上的好处。然而，所述框架具有一些缺点，诸如附加的制造成本，一旦安装在屋顶上后接地的需求，以及对于屋顶附加的重量和不吸引人的外观。

这是为何近来模块的制造商提出了带有能够固定到屋顶上的系统的无边框模块的原因。

应该记住屋顶包括屋顶结构、覆盖物、屋脊和边缘，屋顶结构通常是木质的，覆盖物通常是瓦片或石片，边缘通常由与覆盖物相同的材料构成。总体上，屋顶结构包括两个桁架，它们位于屋顶的每个侧面端处且搁置在结构的承载墙上，墙板在所述屋顶结构的下端处并放置在结构的墙壁上，桁条连接桁架并固定在桁架上，屋脊连接桁架的每个上端并放置在其上，椽横向地固定在沿屋顶的斜坡布置的桁条上，且板条固定在平行于桁条的椽上，在板条上布置覆盖物。

用来将无框光伏模块固定到屋顶上的一个解决方案例如是由CONERGY以名称“Solar Roof III”提出的方案。覆盖物包括形成光伏模块的多个玻璃基底，其具有正方形或矩形形状。

此解决方案包括金属轨道和与轨道配合的固定系统，以组合邻近的侧面基底和下基底及上基底。在说明书的剩余部分，用于形成屋顶的覆盖物的玻璃基底的定性术语“邻近的侧面”涉及相对于屋顶的斜坡沿横向方向并列布置的基底；而术语“上”和“下”定性依照屋顶的斜坡朝上定位以及相应地朝下定位的元件。

根据此解决方案，轨道布置并固定到屋顶结构的板条上。它们隔开对应于模块的宽度的距离。每个轨道都具有设有橡胶元件的支撑表面，以通过施加两个邻近的侧面玻璃基底的侧面端部的面而接纳。橡胶元件也构成用于基底的侧面部分的密封件。

固定系统包括安全固定装置，每个安全固定装置都包括板和固定螺丝，板设计成与两个邻近的侧面模块重叠，而固定螺丝设计成穿过该板，以便被插入两个模块之间的连接区域中，并与轨道的中心螺纹壳体配合。螺丝在螺纹壳体中的紧固产生抵靠两个模块的板的挤压，从而确保模块抵靠轨道的牢固保持。