[發明專利]曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法及使用的表皮模塊

有效

• 申請號: 201810441138.3
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108322146B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 朱麗;劉玉涵;楊洋;孫勇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02S20/22
• 分類號: H02S20/22;H02S40/34
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 肖莉麗

本發明公開了一種曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法及使用的表皮模塊，旨在提供一種能夠降低施工難度，提高施工效率的制作方法及表皮模塊。該制作方法為：設計初始曲面模型；以太陽能輻射吸收量最大為目標進行優化設計，得到優化曲面模型；對優化后的曲面模型劃分成為多個模塊；根據劃分后的模塊圖形采用3D打印技術打印硬性曲面背板，在打印后的硬性曲面背板上依次疊合固定第一柔性夾膠片、柔性薄膜太陽能電池、第二柔性夾膠片和柔性防水透明塑料膜，對邊緣進行封裝；將每塊成品表皮模塊現場安裝；最后將相鄰模塊插接，完成整體建筑表皮立面的施工。該方法大幅度降低了現場安裝難度，提高了施工效率。

技術領域

本發明涉及建筑技術領域，更具體的說，是涉及一種曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法及曲面薄膜光伏建筑表皮模塊。

背景技術

太陽能作為清潔的可再生能源其儲量豐富，易于收集，非常具有應用價值。為了充分利用太陽能資源，同時有效緩解建筑能耗壓力，如何將光伏材料有效的集成于建筑表皮，使其成為可以實現電力產出的建筑材料，從而實現光伏建筑一體化，真正實現建筑物產生能源將非常具有研究意義。

目前，薄膜光伏主要為平板光伏。但是隨著建筑形式的日趨復雜化，曲面建筑表皮憑借其多變性與動態感而廣泛應用于建筑實踐當中。然而曲面表皮其三維模型復雜，對于太陽光采集沒有確定規律，所以針對曲面建筑集成光伏材料的制作及其施工安裝國內外還沒有較為成熟的技術。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種能夠降低施工難度，提高施工效率，能夠提高曲面建筑對太陽能的吸收量，提高光伏材料利用率的曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法。

本發明的在一個目的是提供一種能夠降低施工難度，提高施工效率的曲面薄膜光伏的表皮模塊。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法，包括下述步驟：

(1)設計初始曲面模型；

(2)以太陽能輻射吸收量最大為目標進行優化設計，得到優化曲面模型；

(3)對優化后的曲面模型劃分成為多個模塊；

(4)根據劃分后的模塊圖形采用3D打印技術打印硬性曲面背板，在打印后的硬性曲面背板上依次疊合固定第一柔性夾膠片、柔性薄膜太陽能電池、第二柔性夾膠片和柔性防水透明塑料膜，之后，對邊緣進行封裝并加工出螺栓通孔成為成品表皮模塊；

(5)將每塊成品表皮模塊現場安裝，先將龍骨的一端與墻體預埋件通過第一螺栓固定連接，再將龍骨的另一端通過第二螺栓與龍骨座固定連接，最后通過第三螺栓將每塊成品表皮模塊與龍骨座及龍骨連接成一體；

(6)將相鄰模塊插接，密封相鄰模塊之間的縫隙及每個模塊上的螺栓通孔，并將每塊表皮模塊的導線接入接線盒中，完成整體建筑表皮立面的施工。

所述步驟(2)包括下述步驟：

以初始曲面模型為優化對象，提取控制參數；根據遺傳算法原理對初始曲面模型進行優化設計，使薄膜光伏對太陽輻射有最佳吸收量；優化設計包括下述步驟：

①將統計太陽輻射量的目標函數定義為公式(1)，自變量為曲面控制點參數坐標，因變量為曲面吸收太陽能輻射的總和；

f(Xⁱ_k),i＝1,……,N (1)

②將曲面上的k個控制點以初始位置為參考，按控制點編號排列為[X⁰₁,……X⁰_K]和[X^0＇₁……X^0＇_k]，將其命名為母代染色體，并將母代染色體轉化成二進制形式表達；