一種光伏遮陽系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏遮陽系統，包括支撐架和固定于其上的遮陽板（1），在所述遮陽板（1）上固定有光伏層（2），所述光伏層（2）從下至上依次包括柔性薄膜電池組件（3）、膜層（4）和涂料層（5），所述遮陽板（1）為碳纖維板。本實用新型中的所述光伏遮陽板輕質安全、防火絕緣，耐久性好，將遮陽板與太陽能光伏組件有機的結合在一起，既可以遮陽，又可以光伏發電，符合節能減排及零能耗等綠色建筑的理念；本實用新型光伏遮陽系統既能利用太陽能電池輸出電能，又能起到雨搭和遮陽的作用，同時也為家庭使用太陽能提供一種新的安裝方式。
【專利說明】一種光伏遮陽系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及建筑節能和光電建筑領域，具體涉及一種光伏遮陽系統。
【背景技術】
[0002]目前，與建筑有關的節能技術主要分為被動式節能和主動式節能兩大類。前者如與建筑有關的外遮陽系統，雖然可有效阻擋光線進入室內，減少室外陽光在室內形成光熱效應，使室內保持適宜溫度，降低室內空調能耗，達到節能效果，但屬于被動節能，如中國專利號201110003373.0的《電動可伸縮遮陽蓬》及專利號201210213173.2的《一種免安裝的立柱式滑動擺臂遮陽蓬》。在綠色建筑發展和光伏建筑一體化發展的大背景下，歐、美、日等發達國家已經開始將太陽能光伏技術與建筑遮陽系統結合在一起，共同實現建筑的主動節能，如國外專利 JP63067788 ((Outdoor casting structure for solar cell system))公開了一種固定外置式的太陽能遮陽板，把太陽能電池加裝在遮陽板上，為固定式結構，該結構不能使電池隨日照的變化而變化。我國光伏遮陽技術方興未艾，屬于開創時期，目前大部分技術還僅限于晶硅玻璃太陽能光伏板的遮陽。如中國專利號20111000的《電動可伸縮遮陽蓬》及專利號201210213173.2的《一種免安裝的立柱式滑動擺臂遮陽蓬》該種系統使用中安裝困難，成本高，僅限于低層建筑使用，大大限制了光伏遮陽技術的普及和推廣。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種輕質安全、防火絕緣，耐久性好，將遮陽板與太陽能光伏組件有機的結合在一起的光伏遮陽系統。
[0004]一種光伏遮陽系統，包括支撐架和固定于其上的遮陽板，在所述遮陽板上固定有光伏層，所述光伏層從下至上依次包括柔性薄膜電池組件、膜層和涂料層，所述遮陽板為碳纖維板。
[0005]本實用新型所述的光伏遮陽系統，其中在所述系統的左右兩側、前部和頂部均設置有遮陽板，其中，頂部的所述遮陽板為傾斜設置，在其傾斜面上固定有所述光伏層。
[0006]本實用新型所述的光伏遮陽系統，其中頂部的所述遮陽板與地面的夾角為30?60°，在所述遮陽板的四周緊密固定有邊框，所述邊框由鋁合金或碳纖維材料制成。
[0007]本實用新型所述的光伏遮陽系統，其中所述光伏層為條狀結構，若干所述光伏層平行布置并粘接于所述遮陽板上，在所述柔性薄膜電池組件上覆蓋有所述膜層，在所述膜層上涂覆有涂料層，所述光伏層的面積為整個遮陽板面積的60%?80%。
[0008]本實用新型所述的光伏遮陽系統，其中所述碳纖維板是由碳纖維加固補強的單向板材，是將碳纖維浸潰環氧樹脂后在模具內固化并連續拉擠成型的；所述碳纖維板的面密度為2000g/m2，樹脂含量為42%，纖維含量為1050g/m2，纖維體積含量> 65%，密度為100±2mm，抗拉強度為2950N/mm2，彈性模量為185000N/mm，碳纖維板的厚度為5?10mm，所述碳纖維板的長寬為 400 X 500mm, 500 X 500mm, 500 X 600mm 或 1000 X 1200mm。
[0009]本實用新型所述的光伏遮陽系統，其中所述柔性薄膜電池組件是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池，染料敏化電池或有機薄膜電池；所述膜層為含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度為250微米；所述涂料層由防污自潔涂料涂覆而成，所述防污自潔涂料為粒徑為納米級的有機硅改性丙烯酸涂料或納米級氟碳涂料，厚度為30?70微米。
[0010]本實用新型所述的光伏遮陽系統，其中所述柔性薄膜電池組件與遮陽板之間通過阻燃型聚合物粘結劑進行粘結固定。
[0011]本實用新型所述光伏遮陽系統與現有技術不同之處在于:本實用新型提供了一種光伏遮陽系統，其包括在建筑窗戶外部斜向支撐的矩形框架上安放由輕質碳纖維薄板和柔性薄膜電池復合而成的太陽能光伏板；所述光伏遮陽系統中的具有光伏發電功能的遮陽板輕質安全、防火絕緣，耐久性好，將遮陽板與太陽能光伏組件有機的結合在一起，既可以遮陽，又可以光伏發電，符合節能減排及零能耗等綠色建筑的理念；本實用新型光伏遮陽系統既能利用太陽能電池輸出電能，又能起到雨搭和遮陽的作用，同時也為家庭使用太陽能提供一種新的安裝方式。
[0012]本實用新型遮陽裝置中的支撐架為碳纖維材料或鋁合金材料，該兩種材料堅固耐用，外表面吸收系數小、內表面輻射系數小；本實用新型還采用了邊框對遮陽光伏板進行保護；碳纖維板材采用優質碳纖維原料與良好基本樹脂，具有重量輕、柔韌性好、拉伸強度高、彈性模量優、抗蠕變性能，耐腐蝕性、抗震性、良好的耐久性、耐腐蝕性抗沖擊性等良好性能，同時，碳纖維板還具有很好的電氣和熱傳導的縱向低和具有負的熱膨脹系數等性質。
[0013]下面結合附圖對本實用新型的光伏遮陽系統作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型光伏遮陽系統在安裝狀態下的立體圖；
[0015]圖2為圖1的正視圖；
[0016]圖3為圖2沿D-D方向的剖面圖；
[0017]圖4為圖3中K部分的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]如圖1?圖4所示，一種光伏遮陽系統，包括支撐架和固定于其上的遮陽板1，在遮陽板I上固定有光伏層2，光伏層2從下至上依次包括柔性薄膜電池組件3、膜層4和涂料層5。
[0020]優選的是，遮陽板I為碳纖維板，在系統的左右兩側、前部和頂部均設置有遮陽板1，其中，頂部的遮陽板I為傾斜設置，在其傾斜面上固定有光伏層2。頂部的遮陽板I與地面的夾角為60°，在遮陽板I的四周緊密固定有邊框，邊框由碳纖維材料制成，光伏層2為條狀結構，三條光伏層2平行布置并粘接于遮陽板I上，光伏層2的尺寸和使用個數根據現場情況具體設置，在柔性薄膜電池組件3上覆蓋有膜層4，在膜層4上涂覆有涂料層5，光伏層2的面積為整個遮陽板I面積的80%。碳纖維板是由碳纖維加固補強的單向板材，是將碳纖維浸潰環氧樹脂后在模具內固化并連續拉擠成型的；碳纖維板的面密度為2000g/m2，樹脂含量為42%，纖維含量為1050g/m2，纖維體積含量> 65%，密度為100±2mm，抗拉強度為2950N/mm2，彈性模量為185000N/mm，碳纖維板的厚度為5~10mm，碳纖維板的長寬為1000X 1200mm。柔性薄膜電池組件3是在可彎曲的柔性襯底上如塑料采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽能薄膜電池；膜層4為含氟TPT聚酯膜，厚度為250微米；涂料層5由防污自潔涂料涂覆而成，防污自潔涂料為粒徑為納米級的有機硅改性丙烯酸涂料，厚度為30微米。柔性薄膜電池組件3與遮陽板I之間通過阻燃型聚合物粘結劑進行粘結固定。
[0021]實施例2
[0022]與實施例1的區別為:涂料層5為納米氟碳涂料，柔性薄膜電池組件3為染料敏化電池；碳纖維板的厚度為9mm,長寬為500 X 500mm。
[0023]實施例3
[0024]如圖1~圖4所示，一種光伏遮陽系統，包括支撐架和固定于其上的遮陽板1，在遮陽板I上固定有光伏層2，光伏層2從下至上依次包括柔性薄膜電池組件3、膜層4和涂料層5。
[0025]優選的是，遮陽板I為碳纖維板，在系統的左右兩側、前部和頂部均設置有遮陽板1，其中，頂部的遮陽板I為傾斜設置，在其傾斜面上固定有光伏層2。頂部的遮陽板I與地面的夾角為45°，在遮陽板I的四周緊密固定有邊框，邊框由鋁合金材料制成。光伏層2為條狀結構，若干(本實施例中為4條)光伏層2平行布置并粘接于遮陽板I上，在柔性薄膜電池組件3上覆蓋有膜層4，在膜層4上涂覆有涂料層5，光伏層2的面積為整個遮陽板I面積的60%。碳纖維板是由 碳纖維加固補強的單向板材，是將碳纖維浸潰環氧樹脂后在模具內固化并連續拉擠成型的；碳纖維板的面密度為2000g/m2，樹脂含量為42%，纖維含量為1050g/m2，纖維體積含量≥65%，密度為100±2mm，抗拉強度為2950N/mm2，彈性模量為185000N/mm，碳纖維板的厚度為5~1mm,碳纖維板的長寬為400 X 500mm。柔性薄膜電池組件3是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為銅銦鉀硒薄膜太陽能電池；膜層4為乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度為250微米；涂料層5由防污自潔涂料涂覆而成，防污自潔涂料為粒徑為納米級的有機硅改性丙烯酸涂料，厚度為70微米。柔性薄膜電池組件3與遮陽板I之間通過阻燃型聚合物粘結劑進行粘結固定。
[0026]實施例4
[0027]與實施例3的區別在于，涂料層5為納米氟碳涂料，柔性薄膜電池組件3是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為有機薄膜電池。
[0028]實施例5
[0029]如圖1~圖4所示，一種光伏遮陽系統，包括支撐架和固定于其上的遮陽板1，在遮陽板I上固定有光伏層2，光伏層2從下至上依次包括柔性薄膜電池組件3、膜層4和涂料層5。
[0030]優選的是，遮陽板I為碳纖維板，在系統的左右兩側、前部和頂部均設置有遮陽板1，其中，頂部的遮陽板I為傾斜設置，在其傾斜面上固定有光伏層2。頂部的遮陽板I與地面的夾角為30~60°，在遮陽板I的四周緊密固定有邊框，邊框由鋁合金或碳纖維材料制成。光伏層2為條狀結構，若干(本實施例中為5條)光伏層2平行布置并粘接于遮陽板I上，在柔性薄膜電池組件3上覆蓋有膜層4，在膜層4上涂覆有涂料層5，光伏層2的面積為整個遮陽板I面積的70%。碳纖維板是由碳纖維加固補強的單向板材，是將碳纖維浸潰環氧樹脂后在模具內固化并連續拉擠成型的；碳纖維板的面密度為2000g/m2，樹脂含量為42%，纖維含量為1050g/m2，纖維體積含量≥65%，密度為100±2mm，抗拉強度為2950N/mm2，彈性模量為185000N/mm,碳纖維板的厚度為5~1mm,碳纖維板的長寬為500 X 600mm。柔性薄膜電池組件3是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為碲化鎘薄膜太陽能電池；膜層4為含氟TPT聚酯膜，厚度為250微米；涂料層5由防污自潔涂料涂覆而成，防污自潔涂料為粒徑為納米級的有機硅改性丙烯酸涂料，厚度為50微米。
[0031]有機硅改性丙烯酸涂料由如下重量份的物質組成:
[0032]去離子水:520份；
[0033]活性物質含量為42%的有機硅丙烯酸乳液:50份；
[0034]成膜助劑:37份；
[0035]防腐防霉劑:9份；
[0036]消泡劑:8份；
[0037]乙二醇:45份；
[0038]增塑劑:0.4份；
[0039]pH調節劑:9份；
[0040]其中，成膜助劑為十二碳醇酯，防腐防霉劑為OBPA含砷有機物防霉劑，合成植物酯塑化劑，消泡劑為聚醚多元醇，PH調節劑為甲基硅酸鉀水溶液；
[0041]柔性薄膜電池組件3與遮陽板I之間通過阻燃型聚合物粘結劑進行粘結固定，阻燃型聚合物粘結劑由如下重量份的原料制備而成:
[0042]聚丙烯酸脂類乳液:80份；
[0043]交聯劑:15份；
[0044]有機磷氮類阻燃劑:2份；
[0045]溶劑:4份；
[0046]聚丙烯酸酯類乳液由丙烯酸酯類單體制備而成，丙烯酸酯類單體為甲基丙烯酸甲酯；交聯劑為二甲苯烷二異氰酸酯；有機磷氮類阻燃劑為三異丙苯基磷酸脂；溶劑為正丁脂。
[0047]實施例6
[0048]與實施例5的區別在于，涂料為納米氟碳涂料，由如下重量份的物質組成:
[0049]
納米二氧化鈦:4份；
氟碳樹脂:85份；
固化劑:7份；
涂料稀釋液:5份
[0050]其中，二氧化鈦是經過硅烷偶聯劑表面改性的金紅石型納米二氧化鈦顆粒；固化劑是以甲苯二異氰酸脂為原料，經過部分單體聚合，再以多元醇為封閉劑進行封閉反應制得的；涂料稀釋劑為丙酮。
[0051]實施例7[0052]一種光伏遮陽系統的制備方法，包括如下步驟:
[0053]步驟一、支撐架的制備:支撐架由碳纖維或鋁合金材料制成，在支撐架上設置有供螺絲和膨脹螺栓穿過的通孔:
[0054]步驟二、遮陽板I的制備:先將厚度為5mm的遮陽板I切割成寬度大于或等于窗戶的寬度，長度為Im的板材；
[0055]步驟三、光伏層2的制備:在柔性薄膜電池組件3的表面覆蓋加封膜層4，膜層4為TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，并在膜層4的外側涂覆具有防污功能的納米級有機硅丙烯酸涂料或納米級氟碳涂料；
[0056]步驟四、粘結:制備阻燃型聚合物粘結劑，用阻燃型聚合物粘結劑將柔性薄膜電池組件3黏貼到遮陽板I的外表面；
[0057]步驟五、合并封裝:按照柔性薄膜光伏電池組件3、阻燃型聚合物粘結劑、遮陽板I的順序依次層疊，經過輥壓和高壓釜處理，使各層組件和材料緊密粘合，得到光伏板材，最后再將用鋁合金或碳纖維材料制成的邊框安裝固定在光伏板材的四周，即得產品。
[0058]優選的是，阻燃型聚合物粘結劑的制備方法包括如下步驟:
[0059]A、在可調節溫度的攪拌機中，先加入丙烯酸脂類單體，將溫度升至50度，保持溫度5小時，制成丙烯酸脂類乳液；
[0060]B、保持50度溫度不變，在制成的丙烯酸脂類乳液中加入1/3體積的溶劑，攪拌均勻，加工成母液甲；
[0061]C、在溫度為40度的條件下，將剩余2/3體積的溶劑與有機磷氮類阻燃劑均勻混合，制成母液乙；
[0062]D、在溫度為50度的條件下，將母液甲和母液乙兩組份均勻混合，隨后緩慢加入交聯劑并攪拌均勻，最后制成阻燃型聚合物粘結劑。
[0063]有機硅改性丙烯酸涂料的制備方法包括如下步驟:將稱量好的防霉防腐劑和乙二醇、pH調節劑加入有機硅丙烯酸乳液中，以800轉/分鐘的轉速預混和，充分攪拌約20min，以1500轉/分鐘的轉速分散lOmin，在攪拌的過程中，加入1/3重量的消泡劑，再以800轉/分鐘的轉速充分分散15min，并加入已經與成膜助劑、增塑劑混合均勻的去離子水，再加入2/3重量的消泡劑，攪拌混合均勻，配制成有機硅改性丙烯酸涂料；
[0064]納米氟碳涂料制備方法包括如下步驟:按照比例稱取納米二氧化鈦，加入到涂料稀釋液中，分散混合均勻，攪拌時間為I小時；然后依次加入氟碳樹脂和固化劑，攪拌均勻，制成納米氟碳涂料。
[0065]實施例8
[0066]一種光伏遮陽系統的制備方法，包括如下步驟:
[0067]步驟一、支撐架的制備:支撐架由碳纖維或鋁合金材料制成，在支撐架上設置有供螺絲和膨脹螺栓穿過的通孔:
[0068]步驟二、遮陽板I的制備:先將厚度為1mm的遮陽板I切割成寬度大于或等于窗戶的寬度，長度為1.5m的板材；
[0069]步驟三、光伏層2的制備:在柔性薄膜電池組件3的表面覆蓋加封膜層4，膜層4為TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，并在膜層4的外側涂覆具有防污功能的納米級有機硅丙烯酸涂料或納米級氟碳涂料；[0070]步驟四、粘結:制備阻燃型聚合物粘結劑，用阻燃型聚合物粘結劑將柔性薄膜電池組件3黏貼到遮陽板I的外表面；
[0071]步驟五、合并封裝:按照柔性薄膜光伏電池組件3、阻燃型聚合物粘結劑、遮陽板I的順序依次層疊，經過輥壓和高壓釜處理，使各層組件和材料緊密粘合，得到光伏板材，最后再將用鋁合金或碳纖維材料制成的邊框安裝固定在光伏板材的四周，即得產品。
[0072]優選的是，阻燃型聚合物粘結劑的制備方法包括如下步驟:
[0073]A、在可調節溫度的攪拌機中，先加入丙烯酸脂類單體，將溫度升至60度，保持溫度7小時，制成丙烯酸脂類乳液；
[0074]B、保持60度溫度不變，在制成的丙烯酸脂類乳液中加入1/3體積的溶劑，攪拌均勻，加工成母液甲；
[0075]C、在溫度為50度的條件下，將剩余2/3體積的溶劑與有機磷氮類阻燃劑均勻混合，制成母液乙；
[0076]D、在溫度為60度的條件下，將母液甲和母液乙兩組份均勻混合，隨后緩慢加入交聯劑并攪拌均勻，最后制成阻燃型聚合物粘結劑。
[0077]有機硅改性丙烯酸涂料的制備方法包括如下步驟:將稱量好的防霉防腐劑和乙二醇、pH調節劑加入有機硅丙烯酸乳液中，以800轉/分鐘的轉速預混和，充分攪拌約30min，以1500轉/分鐘的轉速分散15min，在攪拌的過程中，加入1/3重量的消泡劑，再以800轉/分鐘的轉速充分分散20min，并加入已經與成膜助劑、增塑劑混合均勻的去離子水，再加入2/3重量的消泡劑，攪拌混合均勻，配制成有機硅改性丙烯酸涂料；
[0078]納米氟碳涂料制備方法包括如下步驟:按照比例稱取納米二氧化鈦，加入到涂料稀釋液中，分散混合均勻，攪拌時間為I小時；然后依次加入氟碳樹脂和固化劑，攪拌均勻，制成納米氟碳涂料。
[0079]實施例9
[0080]安裝實施:
[0081]首先用膨脹螺栓把由鋁合金或碳纖維材料制成的三角形支撐架固定安裝在建筑日曬面窗戶中上部，并在外墻壁上鉆孔和放置電纜導管；隨后，在支撐架上傾斜安裝矩形遮陽板1，支撐框架與遮陽板I之間用螺絲固定；光伏遮陽板I上的光伏電池輸出導線及接線盒布置在位于遮陽板I內側外墻壁上的導線槽孔內；電導線穿過導管的與室內的光伏太陽能控制器相連，太陽能控制器通過導線與蓄電池和逆變器相連；太陽能控制器可以提供直流輸出，逆變器可以將直流電轉變為交流電，再經安裝在建筑物屋內的配電箱送上電網(并網使用)或直接提供給建筑負載用電。
[0082]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種光伏遮陽系統，其特征在于:包括支撐架和固定于其上的遮陽板(1)，在所述遮陽板(I)上固定有光伏層(2)，所述光伏層(2)從下至上依次包括柔性薄膜電池組件(3)、膜層(4)和涂料層(5)，所述遮陽板(I)為碳纖維板。
2.根據權利要求1所述的光伏遮陽系統，其特征在于:在所述系統的左右兩側、前部和頂部均設置有遮陽板(I)，其中，頂部的所述遮陽板(I)為傾斜設置，在其傾斜面上固定有所述光伏層(2)。
3.根據權利要求2所述的光伏遮陽系統，其特征在于:頂部的所述遮陽板(I)與地面的夾角為30?60°，在所述遮陽板(I)的四周緊密固定有邊框，所述邊框由鋁合金或碳纖維材料制成。
4.根據權利要求3所述的光伏遮陽系統，其特征在于:所述光伏層(2)為條狀結構，若干所述光伏層(2)平行布置并粘接于所述遮陽板(I)上，在所述柔性薄膜電池組件(3)上覆蓋有所述膜層(4)，在所述膜層(4)上涂覆有涂料層(5)，所述光伏層(2)的面積為整個遮陽板⑴面積的60%?80%。
5.根據權利要求1所述的光伏遮陽系統，其特征在于:所述碳纖維板是由碳纖維加固補強的單向板材，密度為100±2mm，抗拉強度為2950N/mm2，彈性模量為185000N/mm，碳纖維板的厚度為5?1mm,所述碳纖維板的長寬為400 X 500mm, 500 X 500mm, 500 X 600mm或1000 X 1200mm。
6.根據權利要求1所述的光伏遮陽系統，其特征在于:所述柔性薄膜電池組件(3)是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池，染料敏化電池或有機薄膜電池；所述膜層(4)為含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度為250微米；所述涂料層(5)由防污自潔涂料涂覆而成，所述防污自潔涂料為粒徑為納米級的有機硅改性丙烯酸涂料或納米級氟碳涂料，厚度為30?70微米。
7.根據權利要求1所述的光伏遮陽系統，其特征在于:所述柔性薄膜電池組件(3)與遮陽板(I)之間通過阻燃型聚合物粘結劑進行粘結固定。
【文檔編號】E04D13/18GK203821721SQ201420132495
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月22日 優先權日:2014年3月22日
【發明者】李曉軍 申請人:煙臺斯坦普精工建設有限公司