ВОДОНЕПРОНИЦАЕМАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПАНЕЛЕЙ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ, РАЗМЕЩАЕМЫХ НА КРЫШЕ, И ПАНЕЛЕЙ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ, РАЗМЕЩАЕМЫХ НА СТЕНАХ ЗДАНИЙ
WATERPROOF STRUCTURE FOR PANELS OF SOLAR BATTERIES ARRANGED ON ROOF, AND PANELS OF SOLAR BATTERIES ARRANGED ON WALLS OF BUILDINGS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к водонепроницаемой конструкции, и более конкретно к водонепроницаемой соединительной конструкции для панелей солнечных батарей, размещаемых на крыше, и панелей солнечных батарей, размещаемых на стенах зданий, обеспечивающей генерацию электрической энергии за счет преобразования энергии солнца и являющейся при этом водонепроницаемой.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На протяжении последних лет происходило постепенное повышение информированности международного сообщества о необходимости защиты окружающей среды с целью принятия мер по снижению уровня загрязнения, связанного с сжиганием ископаемых видов топлива и использованием ядерного топлива при производстве электрической энергии; в различных странах научно-исследовательские институты выдвигали предложения по переходу от производства электроэнергии на электростанциях с большим объемом выбросов загрязняющих веществ к возобновляемым источникам энергии. В области использования возобновляемых источников энергии особое внимание уделяется выработке электроэнергии с использованием солнечной энергии ввиду экономичности ее производства, а также простоты и удобства конструкции установок. В настоящее время наиболее распространенной практикой генерирования электроэнергии с использованием солнечной энергии является установка панелей солнечных батарей на незанятых под другие устройства участков крыши зданий и преобразование световой энергии в электрическую энергию фотоэлектрическими полупроводниковыми приборами для ее дальнейшего аккумулирования, при этом количество вырабатываемой электроэнергии является достаточным для общебытовых нужд в целях экономия энергии. В частности, известный способ установки панелей солнечных батарей заключается  в устройстве конструкции из пластин с сеткой крепёжных и установочных отверстий на верхнем этаже с последующим формированием решеток на поверхности конструкции. Далее панели солнечных батарей встраивают в решетки на конструкции из пластин с сеткой крепёжных и установочных отверстий. Однако при выпадении осадков в виде дождя дождевая вода просачивается через зазоры между панелями солнечных батарей и элементами решетчатых каркасных конструкций. Выполнение различных пазов в решетчатых каркасных конструкциях со временем приводит к образованию ржавчины под воздействием влаги, в результате чего приходится демонтировать всю решетчатую каркасную конструкцию для ее замены в процессе эксплуатации, что является не только трудоемким и времязатратным процессом, но и не экономичным в плане использования строительных материалов.
В патенте Тайваня No. M464492 предложена водонепроницаемая конструкция для каркасной конструкции, предназначенной для установки солнечных фотоэлектрических панелей, которая в основном включает решетчатую каркасную конструкцию, выполненную из нескольких стальных рам, при этом на поверхности решетчатой каркасной конструкции выполнено несколько отверстий и несколько панелей солнечных батарей уложено на решетчатую каркасную конструкцию. Под панелями солнечных батарей расположен водонепроницаемый изолирующий слой, при этом водонепроницаемой изолирующий слой выполнен из водонепроницаемого ламината, предназначенного для достижения эффекта предотвращения протекания в здание дождевой воды.
Из предшествующего уровня техники известно, что вся поверхность крыши покрыта решетчатой каркасной конструкцией, под которой требуется укладка водонепроницаемого изолирующего слоя большой площади. Ввиду того, что водонепроницаемый изолирующий слой представляет собой листовой материал большой площади после создания конструкции возникают сложности с поддержанием плоской формы материала. Кроме того, создание крупногабаритной решетчатой каркасной конструкции является трудоемким процессом после завершения сборки, при этом решетчатая каркасная конструкция подвержена ржавлению после длительного воздействия солнечных лучей и дождя, в результате чего возникает необходимость в демонтаже всей решетчатой каркасной конструкции с крыши для замены, а также при необходимости ремонта крыши. Ввиду большой площади плоскостей решетчатой каркасной конструкции и водонепроницаемого изолирующего слоя сложно предсказать степень деформации (коробления). Указанные проблемы косвенно приводят к увеличению издержек установки панелей солнечных батарей. При необходимости создания водонепроницаемого элемента между панелями панелей солнечных батарей и решеткой возникает необходимость в дополнительных материалах, а также усложняется процесс сооружения конструкции, что не является идеальным решением проблемы. Таким образом, существует необходимость в совершенствовании устройства из известного уровня техники.
КРАТКОЕ ИЗОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения заключается в решении проблем, возникающих в связи с тем, что металлические решетчатые каркасные конструкции предшествующего уровня техники, описание которых приведено выше, подвержены ржавлению ввиду отсутствия свойств водонепроницаемости, и в том, что большие по площади детали плоской формы легко изгибаются и деформируются, что, в свою очередь, усложняет процесс сооружения конструкции.
Для достижения вышеуказанной цели настоящее изобретение предусматривает создание водонепроницаемой конструкции для панелей солнечных батарей, размещаемых на поверхности крыши, и панелей солнечных батарей, размещаемых на поверхности стен зданий, размещаемой на поверхности крыши и поверхности стен здания и включающей несколько опорных элементов, расположенных вдоль первого направления, несколько промежуточных элементов, размещенных на нескольких опорных элементах, расположенных вдоль второго направления, несколько модулей панелей солнечных батарей, несколько первых водонепроницаемых фиксирующих элементов, несколько вторых водонепроницаемых фиксирующих элементов и несколько крепежных элементов. Каждый из опорных элементов включает две опорные секции, соединительную секцию, соединяющую две опорные секции и расположенную ближе к поверхности крыши и поверхности стен здания, чем две опорные секции, и, по меньшей мере, один первый водоотводный лоток. Несколько первых водоотводных лотков соответственно соединены с боковой стороной опорной секции на расстоянии от соединительной секции. Несколько промежуточных элементов расположены на любых смежных двух элементах из нескольких опорных элементов, и каждый из промежуточных элементов включает второй водоотводный лоток и отверстие, при этом отверстие расположено во втором направлении и сообщается со вторым водоотводным лотком, при этом первое направление и второе направление пересекаются друг с другом, и несколько опорных элементов и несколько промежуточных элементов образуют несколько установочных участков матричной структуры. Несколько модулей панелей солнечных батарей размещены на соответствующих нескольких установочных участках и примыкают к нескольким опорным элементам и нескольким промежуточным элементам. Первый водонепроницаемый фиксирующий элемент включает пластину, и две первые удлиненные части соответственно выступают и отходят от одной и той же стороны пластины, при этом, по меньшей мере, одна из первых удлиненных частей образует зацепную часть на конце первых удлиненных частей на расстоянии от пластины. Вторые водонепроницаемые фиксирующие элементы размещены на нескольких опорных элементах, закрепляющих и прижимающих несколько модулей панелей солнечных батарей, размещенных на нескольких установочных участках. Несколько крепежных элементов обеспечивают прочное прикрепление вторых водонепроницаемых фиксирующих элементов к соединительным секциям нескольких опорных элементов; при этом боковая стенка промежуточного элемента примыкает к отверстию и к модулю панелей солнечных батарей, и боковая стенка снабжена ограничивающей частью, при этом ограничивающая часть и зацепная часть первого водонепроницаемого фиксирующего элемента примыкают друг к другу, образуя фиксирующую конструкцию.
При этом, второй водонепроницаемый фиксирующий элемент включает фиксирующую часть, две вторые удлиненные части, и, по меньшей мере, одну прижимную часть. Фиксирующая часть расположена рядом и сопрягается с соединительной секцией опорного элемента. Вторые удлиненные части соответственно отходят от двух концов фиксирующей части, достигая положения верхней поверхности модуля панелей солнечных батарей. Прижимная часть выступает от второй удлиненной части в направлении верхней поверхности модуля панелей солнечных батарей и служит ограничителем модуля панелей солнечных батарей.
При этом, конец каждого из нескольких вторых водоотводных лотков соединен с первым водоотводным лотком.
При этом, ограничивающая часть представляет собой уступ, образуемый боковой стенкой промежуточного элемента, в свою очередь углубленного в направлении модуля панелей солнечных батарей.
При этом, зацепная часть образует зубец, функционально сопрягающийся с уступом ограничивающей части.
При этом, два промежуточных элемента расположены между несколькими модулями панелей солнечных батарей в первом направлении.
При этом, каждая их двух первых удлиненных частей первого водонепроницаемого фиксирующего элемента образует зацепную часть на конце первого водонепроницаемого фиксирующего элемента на расстоянии от пластины, и зацепные части соответственно примыкают к ограничивающей части нескольких промежуточных элементов.
Кроме того, второй водоотводный лоток дополнительно снабжен ребром жесткости.
Таким образом, настоящее изобретение обладает следующими преимуществами по сравнению с устройствами из предшествующего уровня техники:
1. В соответствии с настоящим изобретением модуль панелей солнечных батарей закреплен и зажат между опорным элементом, промежуточным элементом и вторым водонепроницаемым фиксирующим элементом, что позволяет устранить проблему, связанную с трудоемким процессом создания конструкции и ремонтом ввиду применения стальных пластин большой площади в качестве решетчатой каркасной конструкции для установки нескольких панелей солнечных батарей, как известно из предшествующего уровня техники.
2. При возникновении необходимости демонтажа одного из нескольких модулей панелей солнечных батарей для замены задействуют первый водонепроницаемый фиксирующий элемент и второй водонепроницаемый фиксирующий элемент настоящего изобретения, при этом необходимо только извлечь первый водонепроницаемый фиксирующий элемент и второй водонепроницаемой фиксирующий элемент между несколькими модулями панелей солнечных батарей, прилегающими друг к другу, в результате чего обеспечивается демонтаж единичной солнечной батареи для ремонта или замены.
3. С помощью первого водоотводного лотка, выполненного в углублении на опорным элементе, и второго водоотводного лотка, сообщающегося с первым водоотводным лотком, дождевая вода, падающая на крышу, может естественным образом стечь по первому водоотводному лотку или второму водоотводному лотку в соответствии с настоящим изобретением.
4. Настоящее изобретение позволяет предотвратить стекание дождевой воды на поверхность крыши и поверхность стен здания с помощью первого водонепроницаемого фиксирующего элемента и второго водонепроницаемого фиксирующего элемента и обеспечивает отвод дождевой воды по первому водоотводному лотку и второму водоотводному лотку, при этом отпадает необходимость в дополнительной установке водонепроницаемых элементов, таких как резиновые прокладки и уплотнительные кольца с целью предотвращения просачивания дождевой воды через поверхность крыши и поверхность стен здания и ее дальнейшего проникновения в здание, вследствие чего настоящее изобретение обладает преимуществом, обеспечивающим водонепроницаемость конструкции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
ФИГ. 1 представляет собой комбинированное представление конструкции настоящего изобретения, размещаемой на поверхностях крыши и поверхностях стен здания;
ФИГ. 2 представляет собой частичный вид конструкции с пространственным разделением деталей настоящего изобретения, размещаемой на поверхности крыши на ФИГ. 1;
ФИГ. 3A представляет собой комбинированное представление конструкции настоящего изобретения, размещаемой на поверхности крыши на ФИГ. 1;
ФИГ. 3B представляет собой частичный увеличенный вид 3B, показанный на ФИГ. 3A;
ФИГ. 3C представляет собой частичный увеличенный вид 3C, показанный на ФИГ. 3A;
ФИГ. 4A представляет собой частичное комбинированное представление конструкции настоящего изобретения, размещаемой на поверхности стены на ФИГ. 1;
ФИГ. 4B представляет собой вид в разрезе конструкции на ФИГ. 4A в направлении 4B-4B;
ФИГ. 4C представляет собой вид в разрезе конструкции на ФИГ. 4A в направлении 4C-4C;
ФИГ. 4D представляет собой вид в разрезе конструкции на ФИГ. 4A в направлении 4D-4D;
ФИГ. 4E представляет собой вид в разрезе конструкции на ФИГ. 4A в направлении 4E-4E;
ФИГ. 5 представляет собой схематический вид в процессе использования варианта реализации настоящего изобретения, размещаемого на поверхности крыши здания;
ФИГ. 6 представляет собой схематический вид в процессе использования варианта реализации настоящего изобретения, размещаемого на поверхности стены здания;
ФИГ. 7A представляет собой схематический вид в процессе использования варианта реализации настоящего изобретения при протекании дождевой воды в направлении 4C-4C на ФИГ. 4A; и
ФИГ. 7B представляет собой частичный увеличенный вид обведенной кругом части на ФИГ. 7A.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
На ФИГ. 1 - ФИГ. 4E приведены технические решения настоящего изобретения, в соответствии с которыми водонепроницаемая конструкция для панелей солнечных батарей, размещаемых на крыше, и панелей солнечных батарей 100 настоящего изобретения, размещаемых на стенах зданий, установлена на поверхности крыши 310 и поверхности стен 320 здания 300, при этом здание 300 представляет собой фермерский дом, теплицу или дом общего назначения; водонепроницаемая конструкция для панелей солнечных батарей, размещаемых на крыше, и панелей солнечных батарей 100, размещаемых на стенах зданий 300, выполняет функцию не только защиты от проникновения в здание дождевой воды, но и функцию генерирования электрической энергии за счет использования солнечной энергии. Водонепроницаемая конструкция для панелей солнечных батарей, размещаемых на крыше, и панелей солнечных батарей 100, размещаемых на стенах зданий, включает несколько опорных элементов 10, расположенных вдоль первого направления Y, несколько промежуточных элементов 20, размещенных на нескольких опорных элементах 10, расположенных вдоль второго направления X, несколько модулей 30 панелей солнечных батарей, несколько первых водонепроницаемых фиксирующих элементов 40, несколько вторых водонепроницаемых фиксирующих элементов 50 и несколько крепежных элементов 60.
Подробное описание настоящего изобретения ведется со ссылками на ФИГ. 2, ФИГ. 3B и ФИГ. 4C, на которых каждый из нескольких опорных элементов 10 включает две опорные секции 11, соединительную секцию 12, соединяющую две опорные секции 11 и расположенную ближе к поверхности крыши 310 и поверхности стен 320 здания 300, чем две опорные секции 11, и два первых водоотводных лотка 13. Несколько первых водоотводных лотков 13 соответственно соединены с боковой стороной опорной секции 11 на расстоянии от соединительной секции 12, и опорные секции 11 используются для обеспечения опоры установленных модулей 30 панелей солнечных батарей. Как показано на ФИГ. 3C, ФИГ. 4A, ФИГ. 4B и ФИГ. 4E, промежуточные элементы 20 размещены на двух из нескольких опорных элементов 10, расположенных рядом друг с другом, и каждый из нескольких промежуточных элементов 20 включает второй водоотводный лоток 21, ребро жесткости 22 и отверстие 23, при этом отверстие 23 выполнено во втором направлении X и сообщается со вторым водоотводным лотком 21, при этом первое направление Y и второе направление X пересекаются друг с другом, и несколько опорных элементов 10 и несколько промежуточных элементов 20 образуют несколько установочных участков 70 матричной структуры. Несколько модулей 30 панелей солнечных батарей размещены на соответствующих нескольких установочных участках 70 и примыкают к нескольким опорным элементам 10 и промежуточным элементам 20. Первый водонепроницаемый фиксирующий элемент 40 включает пластину 41 и две первые удлиненные части 42. Две удлиненные части 42 соответственно выступают и отходят от одной и той же стороны пластины 41, при этом каждая из первых удлиненных частей 42 образует зацепную часть 421 на конце первых удлиненных частей 42 на расстоянии от пластины 41. Вторые водонепроницаемые фиксирующие элементы 50 размещены на опорных элементах 10, закрепляющих и прижимающих модули при их установке на установочных участках 70. Несколько крепежных элементов 60 обеспечивают прикрепление нескольких вторых водонепроницаемых фиксирующих элементов 50 к соединительным секциям 12 опорных элементов 10. Боковая стенка 24 промежуточного элемента 20, расположенного смежно с отверстием 23 и модулем 30 панелей солнечных батарей, и боковая стенка 24 снабжена ограничивающей частью 241. Ограничивающая часть 241 представляет собой уступ, образуемый боковой стенкой 24 промежуточного элемента 20, и боковая стенка 24 смежно расположена и соединена с модулем 30 панелей солнечных батарей, при этом она в свою очередь углублена в направлении модуля 30 панелей солнечных батарей, и ограничивающая часть 241 и зацепная часть 421 первого водонепроницаемого фиксирующего элемента 40 примыкают друг к другу, образуя фиксирующую конструкцию. Зацепная часть 421 при этом образует зубец, сопрягающийся с уступом, образуемым ограничивающей частью 241. Как показано на ФИГ. 4B, два из промежуточных элементов 20 расположены между несколькими модулями 30 панелей солнечных батарей смежно относительно друг с друга в первом направлении (Y). Таким образом, каждая из двух первых удлиненных частей 42 первого водонепроницаемого фиксирующего элемента 40 образует зацепную часть 421 на конце первого водонепроницаемого фиксирующего элемента 40 на расстоянии от пластины 41 таким образом, чтобы первые удлиненные части 42 первого водонепроницаемого фиксирующего элемента 40 проходили через отверстия 23 двух промежуточных элементов 20 между двумя модулями 30 панелей солнечных батарей, и несколько зацепных частей 421 соответственно входили в зацепление с ограничивающей частью 241 соответствующего промежуточного элемента 20 и фиксировались в ней. Следует отметить, что водонепроницаемая конструкция для панелей солнечных батарей, размещаемых на крыше, и панелей солнечных батарей 100, размещаемых на стенах зданий, могут быть выполнены в виде поверхности крыши 310 и поверхности стен 320 здания 300, состоящих из плоскостей, наклонных плоскостей или сложнопрофильных плоскостей при практическом использовании, но не ограничиваясь ими в данном описании.
Как показано на ФИГ. 3B и ФИГ. 4C, второй водонепроницаемый фиксирующий элемент 50 включает фиксирующую часть 51, две вторые удлиненные части 52 и две прижимные части 53. Фиксирующая часть 51 расположена рядом и совмещается с соединительной секцией 12 опорного элемента 10. Несколько вторых удлиненных частей 52 соответственно отходят от двух концов фиксирующей части 51, при этом вторая удлиненная часть 52 доходит приблизительно до положения верхней поверхности модуля 30 панелей солнечных батарей. Каждая из прижимных частей 53 отходит от второй удлиненной части 52 в направлении верхней поверхности модуля 30 панелей солнечных батарей и служит ограничителем для модуля 30 панелей солнечных батарей; при этом несколько вторых водонепроницаемых фиксирующих элементов 50 данного варианта реализации не примыкают к промежуточным элементам 20. Как показано на ФИГ. 7B, между вторым водонепроницаемым фиксирующим элементом 50 и промежуточным элементом 20, а также между промежуточным элементом 20 и модулем 30 панелей солнечных батарей оставлен зазор таким образом, чтобы между опорной секцией 11 и промежуточным элементом 20 или опорной секцией 11 и модулем 30 панелей солнечных батарей обеспечивалось образование зазоров. Таким образом, конец каждого из вторых водоотводных лотков 21 сообщается с первым водоотводным лотком 13 через зазор, в результате чего дождевая вода стекает вниз с конца вторых водоотводных лотков 21 и далее через зазор протекает в первый водоотводный лоток 13.
Как показано на ФИГ. 4E, в том случае, если боковая сторона модуля 30 панелей солнечных батарей снабжена только одним из промежуточных элементов 20, первый водонепроницаемый фиксирующий элемент 40 расположен с зацепной частью 421 только на конце одной из первых удлиненных частей 42 для обеспечения зацепления на ограничивающей части 241 промежуточного элемента 20. Как показано на ФИГ. 4D, в том случае, если боковая сторона модуля 30 панелей солнечных батарей снабжена двумя промежуточными элементами 20, первый водонепроницаемый фиксирующий элемент 40 соответственно расположен с зацепной частью 421 на конце нескольких первых удлиненных частей 42 таким образом, чтобы зацепная часть 421 входила в зацепление с ограничивающей частью 241 различных промежуточных элементов 20.
На ФИГ. 5 показан схематический вид варианта реализации настоящего изобретения, размещаемого на поверхности крыши 310 здания 300 в процессе использования. Во время дождя дождевая вода (показана пунктирными стрелками) стекает к расположенному ниже по уровню месту в направлении наклона модуля 30 панелей солнечных батарей, и при этом вода может просачиваться через соединение между пластиной 41 первого водонепроницаемого фиксирующего элемента 40 и модулем 30 панелей солнечных батарей. При этом, просочившаяся дождевая вода поступает во второй водоотводный лоток 21 из отверстия 23 промежуточного элемента 20. Как показано на ФИГ. 7A и ФИГ. 7B, дождевая вода, поступающая во второй водоотводный лоток 21 протекает в сообщающийся с ним первый водоотводный лоток 13 из зазора на конце второго водоотводного лотка 21 в направлении, показанном пунктирной линией, таким образом, чтобы обеспечивалось протекание дождевой воды в первом водоотводном лотке 13 к нижнему участку первого водоотводного лотка 13 для ее дальнейшего спуска, либо дождевая вода может быть непосредственно отведена из второго водоотводного лотка 21. Таким образом, дождевая вода стекает непосредственно на поверхность крыши 310 здания 300 не проникая в дом. На ФИГ. 6 показан схематический вид варианта реализации настоящего изобретения, размещенного на вертикальной поверхности стены 320 здания 300 в процессе его использования. Во время дождя дождевая вода стекает к расположенному ниже по уровню месту по модулю 30 панелей солнечных батарей, и при этом вода может просачиваться через соединение между пластиной 41 первого водонепроницаемого фиксирующего элемента 40 и модулем 30 панелей солнечных батарей. При этом, просочившаяся дождевая вода поступает во второй водоотводный лоток 21 из отверстия 23 промежуточного элемента 20. Как показано на ФИГ. 7A и ФИГ. 7B, после поступления дождевой воды в первый водоотводный лоток 13 в направлении, показанном пунктирной линией, через зазор на конце второго водоотводного лотка 21 (второй водоотводный лоток 21 не показан на рисунке), дождевая вода далее стекает к нижнему участку первого водоотводного лотка 13 для ее дальнейшего спуска, либо дождевая вода может быть непосредственно отведена из второго водоотводного лотка 21. Таким образом, дождевая вода стекает непосредственно на поверхность стены 320 здания 300, не проникая в дом, в результате чего обеспечивается достижение эффекта водонепроницаемости.