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屋面墙面通用型一体化发电建材产品设计田国庆

发表时间：2020/4/30 来源：《基层建设》2020年第1期作者：田国庆

[导读] 摘要：本文是将光伏发电技术与屋面墙面建材形式相结合，利用新的技术设计的全新建筑材料。

        保定嘉盛光电科技股份有限公司河北保定 071051
        摘要：本文是将光伏发电技术与屋面墙面建材形式相结合，利用新的技术设计的全新建筑材料。本文介绍了光伏建筑一体化的发展背景，详细阐述了一体化建材的结构设计及加工方法，可利用工厂自动化技术生产，降低产品成本，快速简单的安装结构，降低安装费用。
        关键词：一体化；发电；建材；光伏发电
        0 引言
        建筑作为人类日常生活必需的物质载体，每年消耗着大量的能源，约占一个国家总能耗的40％到50％，建筑能耗的总量还在逐年上升。光伏建筑一体化是将太阳能光伏发电同建筑结合起来,既美观又环保,将是未来城市建筑节能的热点。
        1 技术背景
        光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成。
        在这两种方式中，光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，特别是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。光伏方阵与建筑的集成是光伏建筑一体化的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。
        2 方案设计
        本设计是将光伏发电技术与屋面墙面建材形式相结合，利用新的技术设计的全新建筑材料。利用工厂自动化技术生产，降低产品成本；一体化热复合技术，减少能源消耗；快速简单的安装结构，降低安装费用；新型材料运用，延长了使用寿命。
        2.1 结构设计
        光伏建筑一体化产品是未来建筑领域节能的主要方向和趋势，光伏与建筑两个领域必定是两种技术的深度融合，而不是简单的集成，本发明是一种光伏与建筑构件一体化生产的技术，将光伏技术与建筑构件一体化结合，成品即可进行安装使用，简化了工序，优化了工艺。产品结构简单，可以屋面代替常规瓦片，也可在墙面使用代替传统的装饰面板。同时本发明具有发电功能。产品分为7层复合结构，
        面板玻璃，高投光钢化玻璃，结构强度大于普通玻璃，主要作用是透过光线，保护发电芯片。同时玻璃外表面可以有装饰的凸起和纹路，起到美观的作用。
        粘接片材，透光粘接材料，在温度加热到120-200度时会有固态变为熔融状态，将光伏电池与面板玻璃粘接在一起，起到缓冲作用，保护光伏电池避免震动引起的破损。同时能透过光线，不影响发电性能；光伏电池，将太阳能转化为电能的芯片；粘接片材：作用同粘接片材，将电池芯片和底板玻璃粘接；底板玻璃：高强度钢化玻璃，起到支撑结构的作用，底板玻璃可以视使用环境，更换为其他高分子膜材料或者塑料材质；接片材：将底板玻璃与结构构件进行粘接固定；结构构件，具有安装结构、导水槽等功能，可以将产品固定安装。
        本文设计的高集成度一体化建材，功能构件与光伏发电一体化制作成型，建材与发电功能融为一体。产品组合图如下：

        复合一体成型的单块产品2-1一体化建材，具有发电、防水、抗压等功能。1-7结构构件上设置有安全勾，防止1-6粘接片材失效后，可以有效防止玻璃的滑落，双保险安全设计；左右上三个边缘设计有导水槽，起到疏导雨水的作用；2-1组合使用时，2块产品使用2-4弹性防水密封条连接，可以防水，同时建立柔性连接，有效的避免了房屋沉降对产品结构的影响。2-5挂钩设计为“L”型，并有安装孔，可以起到悬挂的作用，安装孔可以通过螺丝固定产品，更加稳固。
        2.2 生产工艺
        生产流程如下：面板玻璃上料、材料敷设、底板玻璃敷设、结构构件敷设、热压复合、成品检查及入库。
        面板玻璃上料：将面板玻璃远离光伏电池的一面朝下，放置在物料台，物料台上设置有工装模板，便于物料定位。
        材料敷设：在上好料的面板玻璃上，依次放置粘连片材，电池片，粘连片材材料。
        底板玻璃敷设：将底板玻璃放置在敷设好的材料之上，底板玻璃上有导线引出孔，将光伏电池导线引出。
        结构构件敷设：在底板玻璃之上覆盖粘接片材，再放置结构构件，利用底部工装模板进行准确定位。
        热压复合：将以上步骤敷设的所有材料和工装底板送入热复合设备，利用温度加热和真空负压，将7层材料制成一体式复合结构。
        成品检查及入库：将热压复合好的产品冷却后，检查外观，无问题后安装导线盒后即可入库。
        3 技术优势
        本设计集成度高，安全性好，工艺时间短，适用范围更广，可以在屋面和墙面同时使用。七层复合一体式结构，将光伏电池和具有功能性的安装构件一体制作成型，产品集成度高。热压复合的安装结构构件比硅胶粘接构件，更加牢固，安全性能更好；避免了二次安装构件，减少施工部件和工序，节省成本；挂钩式安装结构，单块损坏可进行快速更换；弹性防水密封胶条连接，避免房屋建筑沉降对产品结构产品的影响；安全勾双保险安全设计，防止玻璃滑落；产品可以使用在屋顶和墙面，代替瓦片和墙面装饰板，功能性更强。