CN102844889A - 使用太阳辐射发电的设备、面板支架及系统 - Google Patents

Abstract

一种使用太阳辐射产生电能的设备（1）包括面板支架（3）和太阳能面板（2），其中面板支架（3）具有用于以其支撑在表面上的壁，太阳能面板（2）支撑在从壁延伸的面板支架的直立边缘上。壁、太阳能面板和直立边缘限定腔空间（7），其中提供至少一个加强元件（11）以进一步支撑太阳能面板，该加强元件从壁延伸到太阳能面板的面向腔空间的背侧。因此提供了一种极其坚硬、坚固的设备，这使得薄太阳能面板可以符合这种设备的强度要求。

Description

使用太阳辐射发电的设备、面板支架及系统

技术领域

本发明涉及一种使用太阳辐射产生电能的设备，该设备包括面板支架和太阳能面板，其中面板支架具有用于以其支撑在表面上的底壁，太阳能面板支撑在从底壁延伸的面板支架的侧壁上。本发明也涉及一种应用在该设备中的面板支架。

背景技术

已知的前文中所述类型的设备是基于包括底壁的面板支架的，其中底壁具有在外围边缘处支持光电太阳能面板的侧壁。除了支撑太阳能面板，面板支架也用于在运输并安装该设备期间对太阳能面板进行保护。为了安装该设备后，对太阳能面板进行进一步的保护以避免发生破裂，例如由诸如冰雹的物体的影响导致的，使用相对厚的玻璃面板作为太阳能面板。尽管这会产生本身非常有能力使用入射到光电太阳能面板上的太阳辐射产生电能的设备，但是，这个已知的设备也具有缺陷。通过使用相对厚的玻璃板，已知设备的整体重量高，从而，妨碍了在仅允许低重量装载的表面（比如轻质工业屋顶）上的应用。

发明内容

因此，本发明的目的尤其是提供排除所述缺陷的设备。

根据本发明，为了达到所述目的，前文中所述类型的设备具有如下特征：底壁、太阳能面板和侧壁限定腔空间，其中，为了进一步支撑太阳能面板，在腔空间中，至少一个加强元件从底壁延伸到包括厚度最大为4毫米（具体为2毫米或更少的厚度）的玻璃面板的太阳能面板的背侧。由于该至少一个加强元件，太阳能面板不仅由接近于其外围边缘的侧壁支撑，也在至少多了一个的中心附加位置处被支撑。这产生极其坚硬、坚固的设备，使得相对薄的玻璃面板可以符合如IEC61215和IEC 61646标准中描述的这种设备的强度要求。例如在玻璃面板的尺寸为160cm×100cm、厚度为2mm的情况下，面板支架因此提供符合IEC 61215和IEC 61646标准的足够坚硬、坚固的设备。通过使用相对薄的玻璃面板，该设备与4mm或更厚的玻璃面板应用在其上的已知设备相比，整体重量大大降低。因此，根据本发明的设备具有更广泛的应用，例如，应用在相对轻质的工业或其他屋顶。根据本发明的设备采用加强元件而使得这一点成为可能。

除了减少该设备的整体重量之外，相对薄的玻璃面板也节约成本。相对薄的面板需要更少的材料，并且因为在较薄面板的情况下，生产玻璃面板必需的固化炉具有更高的容量，所以，也大大降低生产成本。而且，玻璃面板的透光率依赖其厚度。因此，2mm厚的玻璃面板的透光率比传统的4mm厚的玻璃面板的透光率高很多。在玻璃面板的最大厚度是2mm的情况下，透光率甚至足以能够应用所谓的浮法玻璃来代替通常的、昂贵得多的太阳能玻璃。因此，例如为了将太阳能面板的光电池接收于玻璃面板和再一个玻璃面板之间的受保护位置，本发明也非常适于这样的太阳能面板：其除了相对薄的玻璃面板之外，还至少包括再一个相对薄的玻璃面板。因此对于太阳能面板，例如可以使用1-4mm厚的玻璃面板作为该设备的保护板，与其抵靠，在背侧上布置1-4mm厚的再一个玻璃面板作为夹在面板之间的薄膜光伏电池的支撑板。因此，两个玻璃面板都可以采取相对薄的形式，这可以减少重量，在生产期间也具有优势。而且，这里透过保护面板的透光率足够，从而能够使用浮法玻璃生产玻璃面板。两个面板的具体厚度可以依照要求彼此适合，例如，可以适合用于具体应用的该设备的可允许整体重量。因此，对于在相对轻质的屋顶上的应用，可以使用具有最大厚度为2mm的玻璃面板的太阳能面板，借此，该设备的整体重量非常低，而具有最大厚度为4mm的两个玻璃面板的太阳能面板可以应用到较重质屋顶上。因此，该设备的整体重量相对较高，但是两个玻璃面板都相对薄，并因此能够以很大的生产优势和更高的传送值进行生产。

根据本发明的设备的又一个优选实施例具有如下特征：至少一个加强元件包括加强肋。除了给予最佳刚度，肋结构也给予该设备优秀的抗弯强度。因此，非常薄的玻璃面板可由面板支架可靠支撑。

根据本发明的设备的又一个优选实施例具有如下特征：至少一个加强肋将底壁和太阳能面板之间的腔空间分割成第一通道和至少与第一通道大致分开的至少再一个通道，并且每个通道包括入口和出口。通过允许诸如空气或水的载热介质流过入口和出口之间的通道，该设备提供太阳能面板的热调节，这增加了太阳能面板的效率。根据本发明的设备的可选实施例具有如下特征：面板支架包括一组加强肋，所述一组加强肋从底壁延伸到太阳能面板，流动通道在所述一组加强肋周围在入口和出口之间蜿蜒。

根据本发明的设备的另一个优选实施例还具有如下特征：在腔空间内，面板支架至少包括在纵向上延伸的主加强肋，并至少包括在与纵向至少大致横切的宽度方向上延伸的副加强肋。因此，该设备在纵向和宽度方向上的抗弯刚度和强度都增加。

根据本发明的设备的优选实施例还具有如下特征：副加强肋在第一外端处与第一主加强肋连接，并在对面的第二外端处与侧壁或后面的再一个主加强肋连接。因此，面板支架包括互相连接的主、副加强肋，这使得面板支架极其坚固、坚硬，尤其当使用纤维增强塑料的面板支架时，从而可以将厚度实际上至少为2mm或更薄的非常薄的玻璃面板可靠放在面板支架上。

在这里，在具体实施例中，根据本发明的设备具有如下特征：副加强肋在底壁和太阳能面板之间留有通道开口。因此，为了提供太阳能面板的热调节，同时不减少面板支架的整体刚度或几乎不减少，副加强肋不形成完全封闭的通道，其中，该通道位于主加强肋之间，并且载热介质可以流过该通道。

在另一优选实施例中，根据本发明的设备还具有如下特征：至少一个加强肋包括导热材料。因此，该至少一个加强肋形成良好的热导体，其通过将热量从太阳能面板排到腔空间中的载热介质来增加太阳能面板的热调节。

对于将太阳能面板在面板支架上的实际安装而言，在优选实施例中，根据本发明的设备的特征在于：采用粘合剂将太阳能面板粘附到侧壁。然而，在具体实施例中，根据本发明的设备的特征在于，侧壁包括凹槽，能够使用外围边缘部分在所述凹槽中对太阳能面板进行导引。该导引提供了太阳能面板在面板支架上的极其简单和快速的安装，其中，确保太阳能面板在面板支架上的准确定位，其间存在的空间完全关闭。在另一具体实施例中，根据本发明的设备的特征在于：外围边缘部分夹固在凹槽中。夹固使得额外的固定装置（比如诸如螺栓的机械安装装置和诸如胶的化学粘合剂）不必要，也避免太阳能面板被这种固定装置影响。

对于将该设备简单放在适于该目的的表面上而言，在另一个优选实施例中，根据本发明的设备的特征在于，面板支架配备有用于以其支撑在表面上的至少一个支撑元件。对于在表面上的可靠安装而言，根据本发明的设备的特征在于，该至少一个支撑元件配备有用于将面板支架固定到表面的固定装置。因此，将该设备放在表面上之后，防止对其移位、旋转或倾斜。

在另一个优选实施例中，根据本发明的设备的特征在于，该至少一个支撑元件包括面板支架支撑在其上的支撑表面，并包括能够并适于同时在其上接收至少再一个面板支架的再一个支撑表面。因为这种支撑元件可以一次支撑多个面板支架，所以每个面板支架需要更少的支撑元件。因此，这还大大节省重量。

在又一个优选实施例中，根据本发明的设备的特征还在于，为了至少将相对于表面的第一高度大致传递给在其上接收的面板支架，支撑表面位于相对于表面的第一高度，并且，为了至少将相对于表面的不同于第一高度的第二高度大致传递给在其上接收的再一个面板支架，再一个支撑表面位于第二高度。通过允许面板支架的一侧支撑在支撑元件的支撑表面上，并允许面板支架的相对侧支撑在再一个支撑元件的再一个支撑表面上，把角度传递给面板支架，这可以有效获得太阳能辐射。

在又一个优选实施例中，根据本发明的设备的特征在于，面板支架包括塑料，尤其是选自组PP、PE、PVC、PA、PET、其纤维增强变体的塑料，比如，玻璃纤维变体，其两个或多个的组合，或诸如作为板材模塑料或预制整体模塑料的纤维增强聚酯的热固化合成树脂。使用塑料提供了与其整体重量相关的优秀的承载强度，也耐用、抗风化并方便维护。

在又一个优选实施例中，根据本发明的设备的特征在于，面板支架和该至少一个支撑元件一体化形成。面板支架和支撑元件可以在工厂中生产，以便，对于放置根据本发明的设备而言，可以以简单的方式将面板支架放置在适于该目的的表面上并且然后可以将太阳能面板安装在面板支架上。另一个选择是，在工厂中将面板支架和太阳能面板生产成相对扁平的盒状体，这因此可以有效地存储和运输。为了放置根据本发明的设备，以简单的方式将盒状体安装在已出于该目的设置在表面上的支撑元件上。例如通过胶合或例如通过扣住壳体来进行安装是可能的。

在又一个优选实施例中，根据本发明的设备的特征在于，面板支架包括用于连接到再一个设备的再一个面板支架的连接装置。因此，多个设备可以互相连接，其中，太阳能面板形成其间大致不会存在无效部分的至少大致完全封闭的有效表面。因此，本发明还涉及使用太阳辐射产生电能的系统，包括根据本发明的一组互相连接的设备。

附图说明

现在将根据许多示例性实施例和相关附图，进一步说明本发明。在附图中：

图1是根据本发明的设备的第一示例性实施例的透视图，其中该图中具有转角部分的放大图；

图2是沿着根据本发明的设备的第一示例性实施例的图1的A线的剖视图；

图3是根据本发明的设备的第二示例性实施例的透视图；

图4A、4B分别显示根据本发明的面板支架的第一示例性实施例的转角部分的顶视图和透视图；

图5A、5B分别显示根据本发明的面板支架的第二示例性实施例的转角部分的顶视图和透视图；

图6A、6B分别显示根据本发明的面板支架的第三示例性实施例的转角部分的顶视图和透视图；

图7是根据本发明的系统的第一示例性实施例的透视图；

图8是根据本发明的系统的第二示例性实施例的透视图。

另外，图是纯示意性的，并且不是按比例绘制的。为了清楚，具体地，可能将一些尺寸夸大到更大或更小的程度。尽可能地对图中的对应部件，采用相同的附图标记。

具体实施方式

在根据本发明的设备的第一示例性实施例中，如图1和图2所示，设备1包括安装在面板支架3上的太阳能面板2。面板支架3包括至少大体平坦的底壁4，底壁4在底面上具有支撑元件20，从而通过支撑元件20而支撑在表面上。底壁4的两个边上都包括太阳能面板2支撑在其上的侧壁5。为了这个目的，侧壁5具有太阳能面板2的外围边缘部分夹固在其中的凹槽。由于夹固，所以另外的固定装置不是必要的，从而防止太阳能电池2受这种固定装置的影响。导引太阳能面板2，使外围边缘部分通过凹槽，凹槽另外提供太阳能面板2在面板支架3上的简单放置。当太阳能面板2在面板支架3上处于正确位置时，太阳能面板2的外端邻接用于该目的、并位于面板支架上的在侧壁5之间延伸的纵向侧上的止动轮廓23。腔空间7位于底壁4、太阳能面板2和侧壁5之间，其中，许多加强肋11从底壁4延伸到太阳能面板2的背侧。这种具有加强肋11的肋结构使得面板支架3具有最佳刚度和抗弯强度。面板支架3从而给太阳能面板2提供附加支撑。因此，可以可靠地使用相对薄的太阳能面板2，这可以大大减少该设备的重量。因此，该示例性实施例中使用厚度仅为2毫米的玻璃太阳能面板。因此，该设备也可以应用到较不坚固的表面上，比如轻质工业屋顶。

如图3所示，在根据本发明的设备的第二示例性实施例中，设备1包括使用粘合剂固定到面板支架3的侧壁5上的太阳能面板2，这种情况下粘合剂是适于这种目的的胶，其中具有空气密封的腔空间。加强肋11在侧壁5之间，从底壁4延伸到太阳能面板2的背侧。这里，加强肋11将面板支架3和太阳能面板2之间的腔空间分成许多互相分开的通道7。载热流体，比如诸如空气的气体或诸如水的液体，可以流过通道7，从而进入换热触点，其中太阳能面板2的背侧面向腔空间。为了这个目的，在面板支架3中设置用于接收那里的流体的入口8，并且在面板支架3中设置用于从那里排出流体的出口9。为了将太阳能面板冷却，可以在入口8处提供冷却流体，其中，该流体与太阳能面板2进行热交换后，以加热状态从出口9处排出。为了将太阳能面板加热，可以替代性地在入口处提供温暖流体。例如，这可能对于除去太阳能面板上的可能降水，比如雪或冰，是有用的。在该示例性实施例中，入口8和出口9由连接件形成，其中，为了使流体积极通过该设备这个目的，流入导管和排出导管可以分别连接到连接件上。因此，例如，可以将该设备放在液体回路中，以便载热液体连续通过该设备。具体地，也可以被动地采用空气将该设备冷却，其中，当该设备与水平面成一角度时发生穿过通道的对流流动。

图4A和4B显示根据本发明的面板支架的第一示例性实施例。面板支架3包括至少大体平坦的底壁4，其中，侧壁5从底壁4在周围延伸。太阳能面板可以固定到侧壁上，同时在底壁4、侧壁5和太阳能面板之间围成腔空间7。在腔空间7中配备有加强元件11，其中，加强元件11包括加强柱13，加强柱13在背侧将太阳能面板支撑为面向腔空间。由于加强柱13，太阳能面板不仅由接近于其外围边缘的侧壁5支撑，也被支撑在多个中心附加位置。这导致了非常坚硬并坚固的设备，其可以应用厚度为2mm或甚至更少的薄玻璃面板，其中，该设备符合如IEC 61215和IEC 61646标准中描述的这种设备的强度要求。加强肋11在加强柱13之间延伸，这也增加了该设备的抗弯刚度。加强肋11也将腔空间分成通道7，这提高了太阳能面板的热调节。为了排出腔空间中的热媒体，在侧壁5中给每个通道7配备有出口开口9。为了进行额外冷却，可以在底壁4中设置附加开口。在该示例性实施例中，为了这个目的，在底壁4中设置圆形开口。

图5A和5B显示根据本发明的面板支架的第二示例性实施例。这里显示的面板支架与图4A和4B中显示的面板支架大体相同，但是不同的是，还在腔空间中、在纵向延伸的加强肋11之间设置有加强肋12，这些肋12在与纵向横切的宽度方向上延伸。从而，面板支架在纵向和宽度方向上都具有最佳抗弯刚度和强度。为了进一步支撑太阳能面板，宽度方向上的另外的加强肋12可以从这里延伸到太阳能面板的底面。然而，在该示例性实施例中，另外的加强肋12在太阳能面板和其上边缘之间留有凹处，以便，该设备中接收到的载热流体可以通过通道7流到出口9。

图6A和6B显示根据本发明的面板支架的第三示例性实施例。这里显示的面板支架与图5A和5B中显示的面板支架大体相同，但不同的是，加强肋12与加强肋11不完全横切，而是在对角方向上延伸。这种肋结构极其坚固、可靠，并且防止在其上接收的太阳能面板由于落在其上的物体，例如冰雹，导致的破裂。

图7是使用太阳辐射产生电能的系统的第一示例性实施例的透视图。在该示例性实施例中，该系统包括根据本发明的一组互相连接的设备1。连接的设备1包括具有太阳能面板2的面板支架3，其放置在支撑元件20上，以便支撑在诸如屋顶表面的表面上。为了可靠固定到表面，支撑元件20装备有固定装置。优选地，固定装置至少大体不对表面产生不利影响。不使用刺入表面的紧固螺栓或钉子，优选使用粘合剂作为固定装置，或使用可以粘附到表面或与表面结合在一起的材料。而且，以这种方式，为了可靠地放在升高的表面上，比如屋顶表面，不需要相对重的平衡物。进一步地，如图7中所示，每个支撑元件20支撑多个面板支架。因此，需要的支撑元件的总数量保持有限。该组互相连接的设备的连续太阳能面板2形成至少大致完全封闭的光电表面，以便为了产生电能，尽可能最佳利用表面的可用表面面积。

图8是使用太阳辐射产生电能的系统的第二示例性实施例的透视图。这里显示的系统与图7中显示的系统大体相同，但是不同之处在于，支撑元件20包括第一支撑表面22和第二支撑表面21，其中支撑元件20的第一支撑表面22相对于表面比第二支撑表面21位于较低位置。放置面板支架3，使其第一侧在第一支撑元件20的第一支撑表面22上，因此向上延伸到第二支撑元件的较高第二支撑表面21。因此，与水平面成的角度传递给太阳能面板2，这可以为了使用太阳辐射产生电能的目的而有效获得太阳辐射。

尽管已经仅根据几个示例性实施例进一步说明了本发明，但是明显的是，本发明决不限于此。相反地，对于本领域技术人员来说，仍然可获得属于本发明范围内的许多变型和实施例。

Claims (19)

1.一种使用太阳辐射产生电能的设备，包括具有底壁的面板支架和支撑在从所述底壁延伸的所述面板支架的侧壁上的太阳能面板，其特征在于，腔空间在底壁和太阳能面板之间，为了支撑包括最大厚度为4毫米、具体地为2毫米厚或更薄的玻璃面板的所述太阳能面板，在所述腔空间中至少一个加强元件从所述底壁延伸到所述太阳能面板的背侧。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个加强元件包括加强肋。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，至少一个加强肋将底壁和太阳能面板之间的所述腔空间分成第一通道和至少与所述第一通道大致分开的至少再一个通道，并且每个通道包括入口和出口。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述面板支架包括一组加强肋，所述一组加强肋从所述底壁延伸到所述太阳能面板，通道在所述一组加强肋周围在入口和出口之间蜿蜒。

5.根据权利要求2-4中的一项或多项所述的设备，其特征在于，在所述腔空间内，所述面板支架至少包括在纵向上的主加强肋，并至少包括在横向上的副加强肋。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述副加强肋在第一外端处与第一主加强肋连接，并在对面的第二外端处与所述侧壁或后面的再一个主加强肋连接。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述副加强肋在所述底壁和所述太阳能面板之间留有通道开口。

8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述至少一个加强元件包括导热材料。

9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述侧壁配备有凹槽，能够使用外围边缘部分在所述凹槽中对所述太阳能面板进行导引。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述外围边缘部分能够夹固在所述凹槽中。

11.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述面板支架配备有至少一个支撑元件，用于通过所述至少一个支撑元件而支撑在表面上。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述至少一个支撑元件包括固定装置，用于将所述面板支架固定到表面。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于，所述至少一个支撑元件包括所述面板支架支撑在其上的支撑表面，并包括能够并适于同时在其上接收至少再一个面板支架的再一个支撑表面。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述支撑表面位于相对于所述表面的第一高度，以至少将相对于所述表面的所述第一高度大致传递给接收在其上的面板支架，并且，再一个支撑表面位于相对于所述表面的不同于所述第一高度的第二高度，以至少将相对于所述表面的所述第二高度大致传递给接收在其上的再一个面板支架。

15.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述面板支架包括塑料，尤其是选自组PP、PE、PVC、PA、PET、其纤维增强变体的塑料，比如，玻璃纤维变体，其两个或多个的组合，或诸如作为板材模塑料或预制整体模塑料的纤维增强聚酯的热固性合成树脂。

16.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述面板支架和所述至少一个支撑元件一体化形成。

17.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述面板支架包括用于连接到再一个设备的再一个面板支架的连接装置。

18.一种应用到根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备中的面板支架。

19.一种使用太阳辐射产生电能的系统，包括一组互相连接的根据权利要求1-17中的一项或多项所述的设备。

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