太阳能电池板安装系统.pdf

本发明公开了一种太阳能电池板的一体化模块框架和支撑系统。所述太阳电池板包括多个太阳能模块和将所述多个太阳能模块接合在一起的多个接头。所述多个接头提供了一种使接合模块能在运送到屋顶期间以及在安装完成后所述系统的使用期限内均保持机械刚性的方法，提供了模块间的接线，提供了所述模块的电接地通路，提供了一种往电池板上增加模块的方法，且提供了一种拆除和更换有缺陷模块的方法。在所述模块的侧边提供了接线槽以简化所述模块以接头连在一起时模块的电气安装。

1.  一种太阳能电池板，包括：
多个太阳能模块；和
将所述多个太阳能模块接合在一起的多个接头；
其特征在于所述多个接头提供了刚性。

2.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于所述多个接头提供了所述模块的接地通路。

3.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于每个所述内接头包括：
将两个太阳能模块接合在一起的主体部分；
所述主体部分上的使两个太阳能模块压配接合的联结机构；和
用于将所述主体部分固定到至少所述两个太阳能模块之一的紧固机构。

4.  如权利要求3所述的太阳能电池板，其特征在于所述联结机构包括所述主体部分上的一个或多个凸起部。

5.  如权利要求3所述的太阳能电池板，其特征在于所述紧固机构包括一个或多个螺钉。

6.  如权利要求1所述的的太阳能电池板，其特征在于每一所述太阳能模块包含多个接线槽，该接线槽被设置为能根据电缆长度防止接线错误，该接线槽还被设置为一个太阳能模块的至少一个接线槽与接合在一起的另一太阳能模块的所述接线槽相对齐。

7.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于每一所述太阳能模块包含多个接线槽，所述接线槽被设置为能根据所述接线槽的形状防止接线错误。

8.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于所述各模块包含：沿所述太阳能模块延伸的凹槽；所述凹槽用于容置支架，所述支架用于将所述太阳能电池板固定于某一结构。

9.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于所述各太阳能模块为太阳能热模块。

10.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于所述接头处于所述太阳能模块内。

11.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于所述接头处于所述太阳能模块外。

12.  如权利要求3所述的太阳能电池板，其特征在于第一凸起部为所述接头提供了一个止挡部，且第二凸起部为一个或多个所述接头提供了接地通路。

13.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于所述主体部分为锥形。

14.  如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于安装支架预装于各所述模块，且被用于将要装运的模块和其它安装组件牢固地堆叠起来。

15.  一种接合两个太阳能模块的接头；所述接头包括：
将两个太阳能模块接合在一起的主体部分；
所述主体部分上的使两个太阳能模块压配接合的联结机构；和
用于将所述主体部分固定到至少所述两个太阳能模块之一的紧固机构。

16.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述接头为所述两个太阳能模块提供刚性。

17.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述接头为所述两个太阳能模块提供接地通路。

18.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述联结机构包括主体部分上的凸起部。

19.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述紧固机构包括一个或多个螺钉。

20.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述紧固机构包括凸轮式压紧装置。

21.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述紧固机构包括压配或齿状倒钩装置。

22.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述紧固机构包括弹簧夹连接件。

23.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述紧固机构包括穿销。

24.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述紧固机构包括位于各端部的可膨胀部件。

25.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述紧固机构在固定后可以有少许边对边的滑动以应对热胀冷缩。

26.  如权利要求15所述的接头，其特征在于所述主体部分为锥形。

27.  一种太阳能电池板，包括：多个太阳能模块，其特征在于每一个所述太阳能模块包含多个接线槽，所述接线槽被设置成至少一个接线槽与另一太阳能模块的所述接线槽在一直线上。

28.  如权利要求27所述的太阳能电池板，其特征在于各所述模块包含：沿所述太阳能模块延伸的凹槽；所述凹槽用于容置支架，所述支架用于将所述太阳能电池板固定到某一结构。

29.  如权利要求27所述的太阳能电池板，其特征在于各所述太阳能模块为太阳能热模块。

30.  如权利要求27所述的太阳能电池板，其特征在于安装支架预装于每一所述模块，且被用于将要装运的模块和其它安装组件牢固地堆叠起来。

31.  一种太阳能模块，包括：
主体部分；和
所述主体部分上用于将所述模块固定到某一结构的凹槽。

32.  如权利要求31所述的太阳能模块，其特征在于所述凹槽与另一模块的凹槽成一直线，其中当模块接合在一起形成太阳能电池板时形成连续凹槽。

33.  一种太阳能模块，包括：
主体部分；和
所述主体部分中的多个孔，所述多个孔中至少有一个能容置接头，其中当接头连接于其间时所述太阳能模块与另一模块被刚性地接合。

34.  一种太阳能模块，包括：主体部分；和
所述主体部分上的多个接线槽，所述接线槽被设置为至少一个接线槽与一起使用的另一个太阳能模块的所述接线槽成一直线。

35.  一种太阳能模块，包括：主体部分；和
接合在所述主体部分上用于将要装运的所述模块牢固地堆叠起来的多个支架。

太阳能电池板安装系统
技术领域
本发明总体上涉及太阳能电池板，更具体地涉及一种太阳能电池板的装配和安装系统。
背景技术
光伏电力系统是环境最友好的发电方式。为提供此类光伏电力系统，通常要有由多个接合在一起的太阳能模块组成的太阳能电池板。该太阳能电池板通常在建筑物屋顶上直接装配、在地面装配后安装到建筑物屋顶上、或安装在专用地面或立柱式安装框架上。图1示出了一种现有的太阳能电池板装置10。这个实施例中的太阳能电池板包括三个太阳能模块12A-12C。但是，本领域所属普通技术人员知道可以有任意数量的模块且这些模块可以任意配置方式组成太阳能电池板。
每一个太阳能电池板模块12A-12C包括容置电缆16的接线盒14A-14C，电缆16以串联方式将一个模块和下一个模块连接起来。每一个太阳能电池板模块12A-12C还包括电接地线装置18，用于在适当的位置将模块和下层框架接地。此外，如20A和20B所示，各模块还包括相邻模块之间的附加连线，这些连线必须进行卷绕并被缚紧固定在两个相邻模块之间以确保不被损坏。图1A示出了太阳能电池板的接地螺钉。在某些地方必须设置的螺钉或螺栓组件22将接地线装置18连接到电池板装置中的各设备上，每一模块12A-12C和下层框架上至少有一连接点，在本例中有5个连接点，从而形成已接地的装置。
再参见图1，有两根金属导轨沿所述太阳能电池板12A-12B的长度方向平行延伸。这些导轨形成所述太阳能模块的下层支撑结构。所述导轨固定在屋顶使得整个太阳能电池板能以单一的刚性几何平面形式安装在屋顶上，从而改进该装置的稳定性和美感。有时，先将所述导轨安装到屋顶上(通过L形支架和方头螺栓与下面的椽相连而被连接到屋顶)，然后用螺栓紧固夹将所述模块连接到所述导轨。有时，也如图1B所示，先将所述导轨连接到所述模块(这个例子中使用六角螺母和螺栓，或有时使用夹子)，然后通过L形支架26(图1)和方头螺栓与下面的椽相连而将所述整个模块-导轨装置(电池板)连接到屋顶。象上面所指出的那样，这些导轨24也是电接地的。
为了便于通风和排水，所述电池板安装在屋顶上时在屋顶表面与所述模块及导轨底面之间最好有小空隙。为了便于对屋顶装配的电池板进行配线及接地，所述模块下方最好具有通路使得可以将电线连接并打结。为了安装成单一几何平面形式，安装位点在垂直方向最好有少许可调整性以应对屋顶表面不平整(起伏)。因为这些原因，所述屋顶安装支架(无论它是L形支架或不同的设计)通常具有少许可调整性(通常为1-3英寸)。而且，屋顶连接件必须固定在一个牢固的下表面上，通常为椽。这些椽的间隔可能不一致。因此，所述安装导轨通常包括若干种调整凹槽，使得所述导轨和所述屋顶连接件(L支架)的安装点可正好位于牢固安装点上方——无论这个点在哪里。
为了提供可靠和高性能的光伏电力系统，现有太阳能电池板10需要进行多次个别的装配和安装操作。在不平整的屋顶表面安装需要很多小配件和调整装置。为确保空气流通和排水，要求所述电池板稍稍高于屋顶，但考虑到美观，又要求所述电池板靠近屋顶。所述电池板中的各模块必须用导线连在一起，附加连线必须被安全地卷起来藏好，且各导电组件必须电接地。所有的必需配件和步骤增加了系统的成本，这最终对系统的回报有不利影响。此外，现有的太阳能模块是装在纸板盒里放在托板上装运，这需要额外的货运成本以及不少的拆包及纸板盒处理成本。
因此，需要一种配备更加齐全的太阳能模块，它包含所有安装和配线器具，无需所有的个别操作，使必需的电接地步骤最少，且使需要管理的配线和电缆数量最少。最后，所述系统应当可以使安装人员装配和安装所述电池板所需的配件和工具最少。
发明内容
本发明公开了一种太阳能电池板的一体化模块框架和支撑系统。所述太阳能电池板包括多个太阳能模块和将所述多个太阳能模块接合在一起的多个接头。所述多个接头提供了一种使接合模块能在向屋顶运送期间以及在安装完成后所述系统的使用期限内均保持机械刚性的方法，提供了模块间的接线，提供了所述模块的电接地通路，提供了一种往电池板上增加模块的方法，还提供了一种拆除和更换有缺陷模块的方法。在所述模块的侧边提供了接线槽以简化所述模块用接头连在一起时模块的电气安装。
根据本发明的优化的太阳能电池板使安装快速可靠。此外，较少的配件和更简单的装配方法降低了发生安装错误的可能性。此外，在运输期间所述电池板的多个模块可得到支撑。此外，模块和电池板可更紧密地装配在一起，从而提高空间利用率并增加美感。而且，单个模块可添加并连接到已有电池板上。此外，采用一体化安装导轨使得所述电池板可更紧密地安装于屋顶，从而增加美感。还有，所述整个装置只使用最少数量的配件。最后，利用预装的安装支架可牢固地堆叠和装运太阳能模块，从而降低货运、包装和拆包成本。
附图说明
图1示出了一种现有太阳能电池板装置。
图1A示出了所述太阳能电池板的接地螺钉。
图1B示出了与导轨相连的模块。
图2是本发明太阳电池板安装系统的立体图。
图2A是本发明太阳电池板背面的视图。
图2B示出了可将模块和电池板连接到已有模块侧边(通常为东侧或西侧)的东-西向接头。
图2C示出了可将模块和电池板连接到已有模块上边或下边(通常为北边或南边)的北-南向接头。
图3示出了根据本发明的接头。
图4示出了所述模块电池板上的凹槽和用于将所述模块板固定到屋顶的表面安装支架。
图5示出了带有预装的安装支架、穿接杆和接头储备的太阳能模块的货运堆层。
具体实施方式
本发明总体上涉及太阳电池板，更具体地涉及一种太阳电池板的装配和安装系统。以下说明用于使本领域所属技术人员能制造和使用本发明，并且该说明在专利申请及其要件的内容中有记载。对本领域所属技术人员而言，对该优选实施例所作的各种改动以及本文描述的一般原理和特征是显而易见的。因此本发明不限于所示实施例，而与符合本文所述原理及特征的最宽范围相一致。
根据本发明的一种系统和方法提供了一种太阳能电池板的一体化模块框架和支撑系统。根据本发明的太阳能电池板被最优化为适宜于快速地安装在某一结构上，其具体要点是所有的安装工所都在模块的上方完成(无需从下方进行配线、接地和连接)。该最优化设计包括所有的太阳电池板装配及安装步骤。而且利用所述一体化框架和支撑系统，使所述电池板的多个模块在运输期间可得到支撑。此外，通过利用本发明的一体化系统，单个模块可被添加并连接到已有电池板上，且能以更具美感的方式安装。最后，所述整个装置只使用最少数量的配件。
现参考下面结合附图的描述以更详细地说明本发明特征。
图2为根据本发明的一种太阳能电池板100安装系统的立体图。如图所示，有三个接合在一起的模块102A-102C，包含支持太阳能电池板100模块化和一体化系统的一些特征。首先，具有将一个摸快和另一个模块机械连接的接头，该接头还提供所述太阳能模块间的接地连接。该接头的机械强度以及模块框架的连接技术使每一模块框架起到与现有太阳能电池板装置中的下层框架导轨相同的固定作用。此外，模块之间具有接线器凹槽，这些凹槽使得将所述模块连在一起所必需的配线工作最少化。最后，所述系统在整个电池板上仅需一电接地连接；无需模块至模块和模块至导轨的接地连接。
图2A为根据本发明的太阳能电池板背面的视图。如上所述，太阳能电池板100包含多个模块102A-102C。但是，本领域所属技术人员知道该电池板100可在X和Y方向上均包含任意数目的模块，且可以是任意配置，且它的使用落在本发明精神和范围之内。与图1所示的现有的太阳能电池板10相比，电池板100需要少得多的装配配件并且更容易构建。现参见图2B，如图所示，具有示为在两个模块102A和102B内的东-西向(东-西)接头104。接头104具有若干对电池板100有用的特征，包括模块间的机械刚性，模块间的接地通路，模块间的对齐方式，模块间的固定方式和模块间的压紧方式。
排与排之间的北-南接头也可以被有效利用。图2C示出了将模块或电池板连接到已有模块的上边(通常为北边)或下边的北-南接头104E。接头104E提供了排间对齐、排间刚性，还提供了接地连接。采用该北-南接头104E减少了安装表面上的安装点。
在一优选实施例中，所述接头为刚性可拆式连接件，在它插入一模块时从该模块的侧边或顶边突出。还有，因为所述接头装在所述模块框架的凹入部或侧边凹槽内，所以安装完成后所述接头通常是隐藏的。所述接头使得模块间的配合非常紧密，从而提高空间利用率。还有，所述接头具有导电性(包括带有导线或导电面的非导电主体部分)。所述接头略呈拱形以抵消安装后模块松弛(类似于桥的圆拱)。还应理解，虽然该实施例中的所述接头在所述太阳能模块内，本领域所属技术人员容易认识到所述接头可以在外面，且它的使用会落在本发明精神和范围之内。
图3示出了根据本发明的接头104。接头104呈锥形以方便模块102A和102B之间的初始装配排列和最后紧固配合。在一优选实施例中，所述接头正好以中心线对齐方式位于电池板100内。在一优选实施例中，接头104是提供了模块间接地通路的锥形导电金属，并包括一个锐边以改善每一模块的接地。接头104还具有凹槽以方便螺钉从模块102的顶边或侧边插入。接头104精确地将模块102对齐并使装配人员可以压紧接线槽108，从而完成两相邻模块间的电连接。有了所述由接头104相连的两相邻模块间的电连接就不需要在各模块之间布置接地线。如我们所看到的，只要所有太阳能模块都用接头相连，整个电池板装置仅需一根接地线。所述接头使模块间具有足够的刚度，从而可将整个电池板运送和提升到屋顶，或牢固持久地直接安装在屋顶或其它表面上。
在一优选实施例中，每一接头利用一连接螺钉将所述两模块固定在一起。用于将所述两模块固定在一起的其它构件包括但不限于凸轮式压紧装置、压配或齿状倒钩装置、弹簧夹连接件、穿销和位于各端部的可膨胀部件。对于如立体图中所示的三模块太阳电池板，总共使用四个接头和八个自攻螺钉来组装所述太阳电池板。因此，所述电池板的装配仅需最少数量的配件。所述接头还包括把所述模块接合在一起的多个凸起部。第一凸起部132用阻挡所述接头。第二凸起部134用作所述接头的接地通路。
再参见图2，各模块102上设置有多个接线槽108。这些接线槽108具有下述优点：
接线槽108可被标记(+/-)且其尺寸为只接受正确的电缆联接，从而最大程度地减少配线问题。接线槽108置于所述模块上(在左/右或东/西侧，和/或在上/下或北/南侧上)，根据电缆长度和接线槽的尺寸/结构来防止配线错误。接线槽108位于框架侧边以方便可靠地将模块互联。位于框架侧的接线槽108可以预设让导线返回的绕线路径。位于框架侧边的接线槽108可以将导线互联。位于框架侧边的接线槽108可以在安装完模块后使接线隐蔽。最后，整个设计改善了线路管理和接地。
最好在该太阳能电池板中使用一个电缆固定器136(未示出)。再参见图2A，电缆固定器136被设置在模块的侧部以固定可存放于所述电池板内的电缆。电缆固定器136通常是将所存放的电缆固定于适当位置的缆夹。
图4示出了所述模块的金属板138上的凹槽142。该凹槽使得可以利用安装支架将所述电池板(由一个或多个模块组成)固定到如屋顶等结构上。当用接头104将所述模块连接时，各金属板侧边的凹槽142成一直线，从而形成了沿整个电池板的用于将该太阳能电池板连接到屋顶或类似结构上的连续凹槽。这样，所述太阳电池板能以单一平面形式刚性地安装在某一结构上。所述连续凹槽可以连接到任意水平位置上的可用固定点(通常为椽)。通常，所述凹槽部分包括如图4所示的作为模块一部分的金属板138上的突出部，从而在所述电池板中形成完整的基本上连续的延伸部。所述模块的侧边(东/西向)和上/下边(北/南向)均可装有凹槽142，从而可在各种不同的方向安装所述模块。
安装支架140牢固地连接于屋顶，然后用螺栓连接到带凹槽的金属板138。支架140可包括用于在不同高度安装所述电池板的构造以应对表面的起伏。或者，可以用螺栓或其它可变高度的安装点将支架140安装到屋顶。利用该安装支架可将所述太阳电池板安装于水平、垂直或倾斜的结构或表面。
最后，利用预装的安装支架可以牢固地堆叠和装运太阳能模块，减少货运、包装和拆包成本。图5示出了带有预装的安装支架、穿接杆和接头储备的太阳能模块的货运堆层。
图5示出了将多个模块牢固地堆叠在单一托板上以供装运的方法。安装支架140A-140E预装在模块104的侧边，从而减少现场安装工作。请注意，根据椽的位置，在安装期间可方便地松开和移动支架140A-140E。金属杆200装在安装支架140A-140E的孔内，从而防止模块在装运时移位。
在该示图中，安装支架被错开为使得每隔一个的支架排成一直线，但也可采用不同的支架配置方式，将全部所述支架置于同一个垂直面或安装在所述模块框架的不同位置上。装运期间，接头滑动存放在金属杆上。本实施例中，一个包括16个模块的堆层有32个安装支架预装在模块框架中，并且有32个接头存放在四根金属固定杆上。
概要
本发明公开了一种太阳能电池板的一体化模块框架和支撑系统。所述太阳电池板包括多个太阳能模块和将所述多个太阳能模块接合在一起的多个内接头。所述多个内接头提供了一种使接合模块能在向屋顶运送期间以及在安装完成后所述系统的使用期限内均保持机械刚性的方法，提供了模块间的接线，提供了所述模块的电接地通路，提供了一种往电池板上增加模块的方法，还提供了一种拆除和更换有缺陷模块的方法。在所述模块的侧边提供了接线槽以简化所述模块用接头连在一起时模块的电气安装。
根据本发明的优化的太阳能电池板使安装快速可靠。此外，较少的配件和更简单的装配方法降低了发生安装错误的可能性。此外，在运输期间所述电池板的多个模块可得到支撑。此外，模块和电池板可更紧密地装配在一起，从而提高空间利用率并增加美感。而且，单个模块可添加并连接到已有电池板上。此外，采用一体化安装导轨使得所述电池板可更紧密地安装于屋顶，从而增加美感。最后，整个装置只使用最少数量的配件。
虽然已根据所示实施例对本发明进行了说明，本领域所属技术人员容易得知所述实施例可有各种派生形式且这些派生形式将落在本发明精神和范围之内。例如，虽然所述接头优选采用铝等导电材料制造，它也可用非导电材料制造而在它表面添加导电性能，它的使用将落在本发明精神和范围之内。因此，本领域所属技术人员可在不脱离所附权利要求的范围的情况下作出许多改动。