基本上二维的结构元件制造技术

在两个维度上延伸的结构元件(29)包括：还沿着结构元件(29)的一个表面延伸且界定所述表面的太阳能转化器元件(1)。结构元件(29)进一步包括沿着结构元件(29)延伸且确定它的第二表面的建筑物结构元件(30)。至少一部分太阳能转化器元件(1)与至少一部分建筑物结构元件(30)一体，于是这一一体部件均有助于太阳能转化要求以及结构要求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
光伏系统的扩散仍然非常缓慢，这是因为最终使用者寻求最短可能的投资回报时间，且在没有非常吸引人的政府驱动的补助政策情况下，该技术的进展尚提供不了非常有利的解决方法。关于建筑物，尤其在建筑物上的屋顶太阳能安装，可商购的大多数系统是需要在已有的建筑物上采用额外结构，和这甚至在迄今为止已有的较好的一体的建筑一体化光伏(BIPV)中，这通常花费甚至更多，因为无法协同替代和适应BIPV元件和与之相邻的建筑部件，且它们主要用于提供更加美观均匀的屋顶太阳能安装。因此，为了进一步优化建筑物和太阳能系统的所有者的成本结构，一般地对于光伏应用，和尤其BIPV来说，目标是至少部分使用建筑或任何其他种类建筑物的结构组件作为模件，其中根据本专利技术的优选实施方案，它们定义为结构一体化的太阳能建筑元件(SISBE)。SISBE具有巨大的优势，因为可避免首先建造屋顶，然后采用光伏系统的需求；用pv模件替代木瓦板，然后也可避免将其适应于标准屋顶结构(如同在BIPV安装的情况一样)的需求，因为SISBE暗含至少一部分太阳能转化器元件与至少一部分建筑的结构元件一体，且所得一体的部件均有助于太阳能转化和建筑结构要求。因此，从两件系统(通常前面提及的建筑组件，加上太阳能系统)或具有标准BIPV方法的“替代和适应”方法的一件系统到本专利技术的一件系统，成本可急剧下降，其中太阳能转化器的至少一部分与建筑结构元件的至少一部分的一体化提供新型和改进的协同作用结构太阳能转化器应用匹配例如现代建筑结构中通常要求的热、机械和化学特征。更特别地，置于屋顶上的SISBE必须机械上坚韧。刚硬度(rigidity)也是一个重要的特征，例如为了避免因风或雪引起的模件变形导致的在PV电池内的裂纹。此外，它们必须解决建筑物通常需要的绝热的大问题。因此，本专利技术的优选实施方案提供解决这些问题且容易地适应于不同太阳能为标题(caption)的技术作为pv，热，混合技术的结构。现有技术的讨论不具有SISBE特征的BIPV模件是市场上公知的且包括依赖于不同可获得的pv技术作为例如晶体或薄膜硅材料的许多方法。为了更好地理解本专利技术的应用领域，我们首先分析通常如何构造建筑结构部件。作为一个实例，但不作为限制，在欧洲中部，斜屋顶的完整构造通常需要厚重的木材(松木或类似物)托梁，具有2cm厚的木材的覆层，蒸汽阻挡层(蒸发(transpiring)覆盖层)，由2cm厚的木板组成的IOcm厚的绝热的进一步的层，第二不可渗透的覆盖层和由瓦片制造的覆盖层。通常在第二步中，在这一或者类似的平坦、锯齿或任何其他种类的覆盖表面上独立地放置太阳能系统。在BIPV情况下，模件是屋顶表面的最外面的部件，且它替代木瓦板，同时适应于底下的屋顶结构。可在建筑物的墙壁/正面上进行类似步骤。 大多数采用提供所要求的基本机械、热、电、化学稳定性和所需透明度的至少一块玻璃层压太阳能模件。此外，在背面上具有薄膜PV模件的情况下，通常层压第二块玻璃，尽管这不会不合适地提高成本。这一特别的工业的目标因此是使用最小可能数量的玻璃，即使就已经指出的耐久性和可靠度来说，这是非常有风险的。即使这一工业趋势继续，商业上可获得的这一太阳能层压或夹层结构通常包括至少一块玻璃板，所述玻璃板拥有相当好的起始性能，但这仅仅满足部分建筑结构屋顶的规范。例如，不管考虑何种太阳能技术(大块晶体硅，薄膜技术，挠性模件，有机，太阳能热或混合技术)，所有模件具有一个重要的机械局限性作为一个实例，根据IEC 61215和IEC 61646，对于pv规范来说，它们全部耐受一定量的压力，亦即240kg/m2 I小时。对于本专利技术来说，这不得不面对建筑规范例如根据瑞士对屋顶的建筑规范(SIA)，必须计算即时的压力，风，雪和其他因素，以便提供安全的结构韧度，和所有这些参数加起来通常远远超过240kg/m2。由于例如在市场上存在的一些非常坚韧的双层玻璃三明治薄膜模件确实已经具有非常好的机械性能，因此，它们例如对于标准的BIPV屋顶方案来说，是令人感兴趣的候选物。尽管根据Weibull分类，玻璃是一种陶瓷材料，但它在显著低的机械负载下有时坍塌。根据刚才引入的夹层薄膜模件的实例，层压的双层玻璃的基本的机械稳定性非常良好，且类似于汽车挡风玻璃之一所述挡风玻璃必须仅仅在较高速度下耐受风和冰雹，但不耐受人和其他笨重且糟糕地分配的恒定或甚至更糟糕的是，即时施加的重物(这可能发生在例如屋顶上的建筑物上)的重量。事实上，当安装、维修或拆除屋顶时，工人必须能够安全地在它之上移动和作业。此外，若用含pv安装的屋顶覆盖的房子靠近山体、树林或公园，飞行或下落的岩石或树枝必须保持屋顶上的pv系统未损坏或者其状态至少没有改变pv模件和/或瓦片，每当天气条件变得更加糟糕时。在引证的IEC规范中，还存在冰雹试验，但若模件要求使用25年的话，则这不可能充足该试验要求在模件的10个不同位置处下落(fire)直径2. 5cm的单一冰球，在自然界中，单一雹暴将下落数百次，如果不是数千次冰球的话，和若其中一次冲击在模件正面玻璃的尤其敏感点上，所述敏感点在IEC测试的过程中没有被冲击，则模件会潜在地龟裂，因此提高的刚硬度和韧度是有帮助的。此外，回到挡风玻璃的实例，当它变得龟裂时，它可仍然持续一段时间，且没有丧失任何它所要求的性能，除了可能的预裂纹，完全透明度以外。因此，在BIPV系统的情况下，用新的替代破裂的仅仅是经济上不可承受的，因为尤其在屋顶安装的情况下，可能发生常常因屋顶和/或太阳能系统使用寿命导致的外部压力。使用较厚、较重和甚至更加昂贵的玻璃的解决方案与来自太阳的可更新的能源(亦即，相对于化石能源，提供经济上有利的解决方案)目的不一致。此外，和可能地，对于本专利技术的目的来说，甚至更加重要的是，可商购的太阳能模件将很多热量传递到背面上。导热率是每一个人意识到的一个问题在太阳下停留甚至小于I小时之后汽车内部具有的热量或者被温室捕获的热量。在BIPV情况下，热性能也是成问题的。在干旱和阳光充足的区域，pv模件加热到最多达到甚至100°C的温度，同时通常它们达到约60-80°C，而太阳热可远高于这一极限，达到几乎约150°·C和甚至更高。可容易想到，在寒冷的北方冬季，这一高温不可发生，但在中部欧洲的夏季，已经发生了，其中太阳能系统具有令人感兴趣的产量，它们可仅仅升高屋顶地板的温度到人类不可承受的温度，这也意味着巨大的热能废弃。另外，应当提醒，在pv技术的情况下，结晶模件的电性能随温度升高而变差。这也应用到薄膜技术上，尽管不那么相关，但它完全不可能应用到热收集器上。因此，只要BIPV模件不得不认可玻璃装配或建筑正面覆盖的作用，则它们昂贵且技术上问题较少，但一旦它们需要用作瓦片或者其他屋顶或建筑元件，则机械和热性能根本不匹配要求。专利技术目的本专利技术的目的因此是提供轻质、经济、环境友好的结构一体化光伏建筑元件(SISBE)，其具有优异的性能，例如机械和热性能，结果它们可尊重所要求的建筑规范。解决方案用于建筑的基本上二维的结构元件，它包括-沿着所述结构元件的一个表面延伸且界定所述表面并提供太阳能转化的太阳能转化器元件；-沿着所述结构元件的第二表面延伸且界定所述表面并提供建筑要求的建筑物结构元件，其特征在于所述转化器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.17 US 61/287,4071.用于建筑的基本上二维的结构元件，它包括 沿着所述结构元件的一个表面延伸且界定所述表面并提供太阳能转化的太阳能转化器元件； 沿着所述结构元件的第二表面延伸且界定所述表面并提供建筑要求的建筑物结构元件，其特征在于 所述转化器元件的至少一部分与所述结构元件的至少一部分成一体，且所述所得一体部分均有助于所述太阳能转化和所述结构要求。2.权利要求I的结构元件，其中结构要求包括含至少部分绝热和机械韧度和/或刚硬度的建筑结构要求。3.权利要求I或2的结构元件，其中所述结构元件包括在面向太阳的表面上的太阳能模件作为太阳能转化器，所述太阳能模件至少部分与在相对面上作为建筑物结构元件的夹层结构成一体。4.权利要求3的结构元件，其中所述夹层结构包括至少三层，亦即正面夹层材料层，芯材料层和背面夹层材料层。5.权利要求3的结构元件，其中太阳能模件是正面夹层材料。6.权利要求3的结构元件，其中所述夹层结构层化学粘结在一起。7.权利要求6的结构元件，其中所述夹层结构层胶合在一起。8.权利要求7的结构元件，其中所述胶合剂是丙烯酸类或环氧基胶合剂或其组合。9.权利要求3的结构元件，其中所述太阳能模件包括光伏电池。10.权利要求9的结构元件，其中所述光伏电池包括薄膜光伏电池。11.权利要求9的结构元件，其中所述光伏电池包括大块材料的光伏电池。12.权利要求9的结构元件，其中所述光伏电池包括有机材料光伏电池。13.权利要求3的结构元件，其中所述太阳能模件包括太阳热收集器。14.权利要求3的结构元件,其中所述太阳能模件包括Peltier模件。15.权利要求3的结构兀件,其中太阳能模件包括薄膜光伏电池,大块光伏电池,太阳热收集器和/或Peltier模件。16.权利要求4的结构元件，其中所述芯材料包括至少泡沫。17.权利要求16的结构元件，其中所述泡沫包括玻璃泡沫，聚丙烯泡沫，增强泡沫，PMI泡沫，PUR泡沫，PEEK泡沫，共聚物泡沫，或苯乙烯基泡沫或其组合。18.权利要求4的结构元件，其中所述芯材料包括至少蜂窝。19.权利要求18的结构元件，其中所述蜂窝包括至少酚醛纸蜂窝或聚丙烯蜂窝或其组八口 o20.权利要求4的结构元件，其中所述芯材料包括3D织物或玻璃棉或其组合。21.权利要求4的结构元件，其中所述芯材料包括至少两种泡沫、蜂窝、织物和/或玻璃棉的结合物。22.权利要求4的结构元件，其中所述正面夹层材料层和所述背面夹层材料层中的至少一种包括复合材料。23.权利要求22的结构元件，其中所述复合材料使用至少一种玻璃纤维、大麻纤维或玄武岩纤维或其组合作为增强组分。24.权利要求22的结构元件，其中所述复合材料使用至少一种聚丙烯，环氧树脂，聚酯树脂，乙烯基esther树脂或酚醛树脂或其组合作为基体组分。25.权利要求4的结构元件，其中所述正面夹层材料层和所述背面夹层材料层中的至少一种包括铝和/或玻璃板。26.权利要求4的结构元件，其中所述背面夹层材料层的厚度为100微米-I厘米，优选0. 25毫米-5毫米，最优选0. 5毫米-2. 5毫米。27.权利要求4的结构元件，其中所述芯材料层的厚度为20毫米-100厘米，优选30毫米-50厘米,最优选50毫米-30厘米。28.权利要求4的结构元件，其中所述正面夹层材料层的厚度为100微米-I厘米，优选0.25毫米-5毫米，最优选0. 5毫米-2. 5毫米。29.权利要求4的结构元件，其中所述正面夹层材料层和所述背面夹层材料层包括相同的材料。30.权利要求4的结构元件，其中所述夹层的各层用热和/或压力层压在一起。31.权利要求I的结构元件，其中结构元件的表面在IOcm2-IOOcm2,优选2500cm2-10cm2,最优选 500...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·皮尼，D·勒波里，
申请(专利权)人：能源设计股份有限公司，
类型：发明
国别省市：