CN101061281A - 太阳能面板安装结构、太阳能面板系统及其制造和安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了易于制造和安装的、用于太阳能面板单元(100)的安装结构(10)和太阳能面板单元的系统(1000，2000)。安装结构(10)具有能够通过金属板弯曲加工形成的较简单的框架。太阳能面板单元(100)还具有光滑的外表面，该表面减小了风作用在面板单元和系统(1000，2000)上的提升力。

Description

太阳能面板安装结构、太阳能面板系统及其制造和安装方法

                    技术背景

技术领域

本技术领域涉及太阳能面板安装。更具体地说，本技术领域涉及太阳能面板安装结构及其安装方法。

背景技术

已知在商业和居住环境中使用太阳能面板。通常将太阳能面板安装在安装结构上，该安装结构被支撑在例如屋顶顶部的安装表面上。现有的安装结构通常过分复杂和难以安装和制造。此外，许多安装结构具有被风吹的太大的表面积，因此受到强大的风吹的上升力。

授于Ullman的美国专利6,360,491揭示了用于太阳能面板的屋顶支撑系统。Ullman的系统提供了相对于屋顶结构的牢固的支架。但是，Ullman要求由板条螺栓贯穿屋顶。并且，Ullman的导轨系统需要将面板安装在屋顶上的许多零件(见图10)。此外，不密封现有的屋顶贯穿部分和不建立新的屋顶贯穿部分就不能重新安置Ullman的系统。

授于Tomiuchi等人的美国专利6,105,317揭示了具有许多垂直导轨的太阳能面板安装系统。参阅图2、8A和8B与其它图，Tomiuchi的装置也是相当复杂的，并要求贯穿安装表面。

授于Genschorek的美国专利6,370,828B1揭示了用于太阳能面板1的安装系统。但是，图1所示的安装系统要求三个单独互锁的顶部型材，用于支撑太阳能面板1的边缘。多个顶部型材增加了安装和制造的复杂性。

授于Melchior的美国专利5,768,831揭示了用于光电元件面板的屋顶板支架。但是Melchior的支架由屋顶板形成。因此，包含在屋顶板支架中的太阳能面板6的方向和高度不能按照太阳光预定方向调节。

授于Bottger的美国专利6,105,316揭示了用于支撑太阳能面板的装置。通过注入模制法形成Bottger的装置。简单的机加工不适合于形成Bottger的注入模制的装置。

                        发明概要

按照一第一实施例，用于太阳能面板的安装结构包括一金属板框架。该框架包括一前壁、连接于前壁的一底壁、连接于底壁的一后壁、连接于前壁的一第一面板支撑部分以及连接于后壁的一第二面板支撑部分。

按照一第二实施例，一面板系统包括以至少一排面板单元排列的多个面板单元，各面板单元包括一框架，该框架具有一前壁、连接于前壁的一底壁、连接于底壁的一后壁，前、底和后壁形成在框架内的一细长腔室，一第一面板支撑部分连接于前壁，以及，一第二面板支撑部分连接于后壁。由各面板单元的第一和第二面板支撑部分支撑了太阳能面板，其中，在一排中的诸框架的诸前壁对齐，以及，在一排中诸框架的诸后壁对齐。

制造一太阳能面板安装结构的方法包括提供一金属板，将金属板切割成所需形状，在一第一弯曲处弯曲该板以形成一前壁，在一第二弯曲处弯曲该板以形成一后壁，其中，底壁在前壁和后壁之间延伸，在第三和第四弯曲处弯曲该板以在前壁处形成一第一面板支撑部分，以及，在第五和第六弯曲处弯曲该板以在后壁处形成一第二面板支撑部分。

安装一太阳能面板系统的方法包括提供多个安装结构，各个安装结构包括一框架，框架具有一前壁、连接于前壁的一底壁、连接于底壁的一后壁，前、底和后壁形成在该框架内的一细长腔室，以及，具有连接于前壁的一第一面板支撑部分和连接于后壁的一第二面板支撑部分。诸安装结构排列成一排，以使在一排中的诸面板的诸前、后壁对齐。然后，将诸太阳能面板安装在诸安装结构中，以及，电连接于诸太阳能面板。

在阅读了结合下列附图的实施例的以下详细叙述之后，该领域的那些熟练人员会理解到本发明的许多不同实施例的上述优点和其它优点和益处。

按照共同的习惯，附图的许多不同结构特征不需要按比例画出。许多不同结构特征的尺寸可以放大或缩小，以便更清楚地示出本发明的实施例。

                     附图简要说明

详细叙述将涉及到以下附图，其中相同的标号涉及相同的部分，其中；

图1是按照一第一实施例的一面板单元的立体图。

图2是图1示出的面板单元的正视图。

图3是沿着图2的线3-3截取的面板单元的侧剖视图。

图4A是端盖的一第一实施例的立体图。

图4B是端盖的一第二实施例的立体图。

图5是增强件的立体图。

图6是另一安装结构实施例的剖视图。

图7A-7B示出了制造框架的方法。

图8是面板系统的这一第一实施例的俯视示意图。

图9是带有详细示出的面板系统100的诸零件的面板系统1000的立体图。

图10A是安装在两面板单元之间的一紧固条的正视图。

图10B是沿着图10A中的线“10B-10B”截取的剖视图。

图11A和11B示出了用于将直流电源转换成交流电源的一转换单元。

图12是图9所示的面板系统的一部分的后视图。

图13-16示出了具有诸互连件的一面板系统。

图17-19示出了安装一面板系统的一方法。

                        详细描述

图1是按照一第一实施例的太阳能面板单元100的立体图。该面板单元100包括一安装结构10和由安装结构10支撑的一太阳能面板P。面板单元100是例如可以安装在屋顶顶部上的这类型。其它安装表面，例如在地面高度处的较平的表面也适合于安装面板单元100。较水平的和/或轻度倾斜的安装表面是较佳的。

图2是图1示出的面板单元100的正视图，图3是沿图2的线“3-3”剖取的面板单元100的剖视图。参阅图2，安装结构10包括一框架12。框架12可以包括设置在用于面板单元100的一安装表面上的诸绝缘板14。绝缘板14防止框架12与支撑框架12的安装表面直接接触，以及，诸绝缘板14之间的诸间隙使水在面板单元100之下和周围排走。面板单元100可以安装在任何较稳定的安装表面上，例如屋顶顶部。诸端盖16可以连接于框架12的任一端，从而封装安装结构100的内部。在图4A和4B中分别详细地示出了端盖实施例16和16’。

图3剖视图较详细地示出了面板单元100。如图3所示，框架12包括一前壁20、一底壁22和一后壁24。框架12具有一连续敞开的通道结构，并包围了一细长的腔室26。一第一面板支撑部分30从前壁20延伸，一第二支撑部分32从后壁24延伸。面板支撑部分30、32支撑了安装结构10内的面板P。因此，面板P封装了细长腔室26的顶部。

例如可以由框架12内的一个或多个弯曲而形成面板支撑部分30、32。图3所示的面板部分30、32是在用于形成框架12的板材中的如两个弯曲的少数弯曲形成的较简单的结构。面板部分30、32例如可以包括其中螺钉34能够通过的一个或多个孔(也见图2)。在面板支撑部分30、32中可以形成这些孔，或者，在面板单元100的安装期间技工能够钻许多孔。面板P能够包括具有相应的诸孔的一金属框架，或者在安装期间在面板P框架中可以形成诸孔。可以将螺钉34拧入框架12内和也进入面板P中的孔，以在安装结构10内将面板P牢固地保持在位。螺钉34例如可以是自攻螺钉。

面板单元100还可以包括在细长腔室26内的压块B。将压块B放置在框架12内，以致例如在大风期间或其它不利的气候条件下保持面板单元100不动。通常，按照其中将安装面板单元100的当地的建筑法规的要求选择压块B的重量。在一实施例中，选择了压块B后使面板单位的重量约为每直线英尺20磅(9公斤)。但是，压块重量的选择受许多因素的影响，可以使用广阔范围的压块重量。以下详细叙述的互连件的使用可以减少所要求的压块的重量。

面板单元100可以包括在框架12(见图3)的底壁22中形成一个或多个孔(未示出)，或者，靠近前壁22或后壁24的底部。该孔、或“漏水孔”使进入腔室26的水从框架12流出。

面板单元100可以具有合适于支撑所选太阳能面板P的任何尺寸。例如，在一实施例中，面板单元100可以具有例如约10英尺(3米)的长度、约1 1/2英尺(0.5米)的高度(沿着后壁24测量的)。可以按照其中将安装面板单元100的所期待的环境选择支撑面板P的倾斜角度X。例如，在图3所示的实施例中，该倾斜角度α约27°。例如，为了适应在其处将要安装单元100的现场的纬度以及对制造和成本的考虑，可以选择不同的角度。

图4A是端盖16的一第一实施例的立体图。例如，可以由剪切或冲压的一块金属块形成端盖16。铝是该结构的一较佳材料。端盖16包括用于将端盖16连接于框架12(见图2)的两个连接部分42、44。端盖16可具有在连接部分42、44内形成的诸孔40，用于接纳用于将端盖16连接于框架12的诸螺钉34(图2)。端盖16可以任选地包括在端盖16内冲压出的一个或多个冲出孔46，以利于面板P与面板单元100外部的构件互连，以及用于与其它装置连接。图4所示的端盖16是图2所示的“左”端盖16。“右”端盖16可以与左端盖16成镜像对称。

图4B是端盖16’的又一实施例的立体图。如图4B中诸部分的类似标号所指示的，端盖16’类似于图4A所示的端盖16。但是，端盖16’包括一通气口48。该通气口48可以是例如通过焊接或螺钉保持在适当位置的一网屏的形式。还可以通过在用于形成端盖16’的金属板中形成孔而形成该通气口48。

在面板单元100内不需要端盖16、16’。但是，端盖16、16’提高了面板单元100的结构刚性。端盖16、16’还封闭了面板单元100的内部腔室26(图3)，以防例如鸟的小动物进入腔室，否则可能损坏在面板P的下侧上的电路。通气的端盖16’提供了附加的优点：通过通气口48的空气流动可以使面板单元100的内部腔室26内的过多热量排出。

图5是一增强件64的立体图，在端对端地排列诸单元时该增强件用于连接诸面板单元的诸后壁24。增强件64可以包括在增强件64的任一侧上的一个或多个孔68，它可以接纳用于将增强件64连接于相邻的面板单元100的诸螺钉66。面板单元100的后壁24可以包括用于接纳螺钉66的诸相应孔。或者，在单元100的系统的安装期间可以形成这些孔。诸增强件64可以用于连接一个或多个相邻面板单元100，从而增加一排单元100的结构刚性。例如可以由铝金属板形成增强件64。

图6是另一安装结构70的剖视图。该安装结构70包括一框架71。该框架71包括一前壁72、一底壁74和一后壁76。面板支撑部分78连接于前壁72。一可调节的面板支撑部分82可调节地安装于后壁76。通过改变该面板支撑部分固定于后壁76的位置，可以调节面板支撑部分82的垂直位置，可以利用螺钉84将面板支撑部分82固定于后壁76。可以调节该可调的面板支撑部分82，用于提供用于面板P的一倾斜角范围，即β至β+γ。

如图3清楚地所示，可以由一块例如金属板的材料板形成框架12。在一实施例中，由细长的铝板形成框架12。由于铝重量轻和较容易成形，因此铝是用于该结构的一所需材料。铝还耐腐蚀，以及长期暴露于紫外线不会像许多塑料那样降解。也可以使用例如钢及其合金的其它板状金属。铝板材料的较佳厚度范围是约0.04英寸(0.1厘米)至0.25英寸(0.6厘米)。在一实施例中，铝板材料是0.063英寸(1.6毫米)合乎标准的轧制铝板(mill-certified sheetaluminum)。螺钉和螺栓紧固件可以例如是不锈钢的。

用于面板单元100的安装结构10具有可易于制造的较简单的结构。例如，可以由单块金属板材制造框架12。在图7A-7C中示出了制造框架的方法。在图7A中，提供了材料板150。材料板150可以具有对应于若干面板单元100的一宽度(如跨越图2中框架12所测量的)的长度L。金属板150的宽度W可以对应于如图3所示的框架12的诸单个部分的诸长度的总和。在一实施例中，长度L为10英尺(3米)。

参阅图7B，可以剪切或冲压金属板150，将其尺寸确定为形成坯料152。坯料152还可以预成形和被提供，具有正确的尺寸。然后，在坯料152中、在它们的相应位置处可以冲压出任意个孔或其它小孔(未出出)。在坯料152上示出了弯曲位置161-166。然后，可以在图7C中所示的诸相应的弯曲位置161-166沿着它的长度来弯曲坯料152。例如，可以使用金属压弯成形机来弯曲坯料152。形成图3所示的框架12的实施例仅要求六个弯曲。

在金属压弯在成形机中的弯曲坯料152之后，在前壁20和后壁24中可以钻多个孔，用于接纳螺钉66(图12)和34(图2)。另外，如果使用自攻螺钉，可以不需要在框架12中钻孔。在框架12的前壁20和后壁24中可以冲击通气百页窗(未示出)。百页窗增加了通过其的对流的空气流，从而冷却面板单元100的内部。

可以从剪切的或冲压的金属板模板(sheet metal pattern)形成端盖16或16’(示出在图4A和4B中)。利用一第一弯曲形成连接部分42，利用一第二弯曲形成连接部分44。通过钻孔或冲孔可以在端盖16、16’中形成用于接纳螺钉的多个孔。诸孔40可以在弯曲加工之前或之后形成。可以例如通过将网屏焊接或螺钉连接于用于形成端盖16’的金属板，形成在端盖16’中的通气口。为了形成通气口48，还可以在用于形成端盖16’的金属板中剪切或冲压出孔。例如可以由橡胶或塑料材料形成绝缘板14(图3)。还可以由一块硬绝缘材料形成绝缘板14。例如利用粘接剂可以将绝缘板14连接于框架12的底部。或者，可以与框架12分开地提供板14。

面板单元100可以与其它面板单元组合，形成一阵列的太阳能面板或太阳能面板系统。图8是这一面板系统1000的俯视示意图。如图8所示，面板系统1000的各排包括端对端设置的多个面板单元100。包含在面板单元100中的面板P可以包括面板P的、面对各面板单元100的细长内腔室26(图3)的后侧的上的电路。可以使用一根或多根电缆和连接件将诸面板P互连起来。较佳地，端盖仅仅放置在一排面板单元100的的端部处的面板单元100上。在两排之间使用最小的间距d。可以选择最小的间距d，以使来自一排的阴影不与到达相邻排的日光干涉。在实施例中，间距d是4英尺(1.2米)。

图9是带有详细示出的面板系统的所选诸单元100的一面板系统1000的立体图。由端对端排成一行的许多排面板单元100形成面板系统1000。在两相邻面板单元100之间可以安装多个紧固条90。包含在系统1000中的诸面板单元100包括可以连接于框架12的底部的或单独提供的诸绝缘板14。可以选择板14的尺寸，以提供在诸板14之间的间隙或通道，以使在系统1000之下水能够自由流动。或者，可以将一单块连续的绝缘板的尺寸确定成适应系统1000中的一排面板单元100。面板系统1000的各排可以包括用于将来自面板P的电源的直流电转换成交流电的转换单元200。在图11A和11B中详细示出了转换单元200。

图10A是安装在两面板单元100之间的一紧固条90的正视图(在图10A中仅仅示出了两相邻面板单元100的一部分)。该紧固条90可以宽到足以延伸在各相邻面板P的一部分上。例如，紧固条90的宽度可以是约2英寸。图10B是沿着图10A中的线“10B-10B”截取的剖视图，以及更详细地示出了紧固条90。参阅图10B，紧固条90延伸在面板PP上和将面板PP紧固地保持在安装结构10中的适当位置内。紧固条90还对系统1000增加刚度。增加的刚度可以防止例如在雪负荷作用下的系统1000的伸展。系统1000中的紧固条90还能够减少或取消将面板P固定在面板单元100内所要求的螺钉34的数量。

可以用螺钉94将紧固条90固定于安装结构10的框架12。可以将螺钉94进入面板支撑部分30、32，并进一步进入面板9。紧固条90包括可以紧密地与面板支撑部分32相符的上部98和可以紧密地与面板支撑部分30相符的下部96。在紧固条90与面板P之间示出了一间隙。但是紧固条90可以接触面板P和在其上施加向下的力，用于将面板P保持在框架12中的适当位置内。

在面板系统1000中，面板P产生来自面板P的、由互连电缆传送的直流电源。图11A和11B详细地示出了用于将直流电转换成交流电的转换单元200以及其它关联的元件。图11B是直流-交流转换单元200的后视图，图11A是具有转换单元200的面板系统的一分离部分的立体图。转换单元200包括一变换器210、一直流断路器(disconnect)220和一交流断路器230。变换器210和断路器220、230可以通过柔性管道260、262互连，该管道含有用于传送交流和直流电流的电缆。

转换单元200可以包括用于安装变换器210和断路器220、230的一框架202。该框架222可以包括对于变换器210和断路器220、230的元件提供某些保护的伸出部204。框架202可以包括用于增加框架202的稳定性的托架240、242。框架202还可以在一个或多个位置用螺钉固定于面板单元100的后部。

参阅图11A，转换单元200位于面板系统1000的一排面板单元100中的端部面板单元100处。但是，转换单元也可以位于沿着一排的任何位置，以及在离开或附连于面板单元100的其它位置中。在图11A中仅仅示出了一个面板单元100。在图9中示出了面板系统1000内的许多排面板单元100。在图11A的实施例中，转换单元200用来转换由一排中的全部面板单元100所供应的直流电源。但是，在成一排的系统1000中可以有多个转换单元200。

如以上所讨论的，在一排面板100中的各面板P能够通过由该排面板100所形成的连续敞开的通道串联连接。该排面板单元100的串联电路连接的端部能够连接到直流断路器220。直流断路器220电连接于变换器210，变换器将来自诸面板单元100中的背面板P的直流电转换成交流电。

参阅图11A，交流断路器230由柔性管道254在接头260处连接于硬管道262。管道262和管道254能够包含用于传送来自该排面板单元100的交流电流的一根或多根导电电缆。管道262可以向后延伸到面板系统1000的随后排，同时一排的各转换单元200具有延伸通过硬管道262的一根电缆。

作为对于上述实施例的可替换选用方案，直流-交流转换单元可以被包含在一个或多个面板单元100的内部，或者，直流-交流转换单元可以位于较远的位置和通过互连电缆连接于系统1000。

图12是图9所示的面板系统1000的一部分的后视图。在图12中，两面板单元100被表示为相互抵靠着。但是，在一个或多个面板单元100之间可以包含一间隙。增强件64可以安装于图12中的两相邻的面板单元100。在系统1000的诸排的各端处较佳地使用端盖16或16’。在该结构中，连续敞开的通道延伸通过整个系统1000，允许易于接近在面板P之间的互连导线。使用在系统1000的各端处的通气端盖16’使能较好地对系统1000的诸排的连续的敞开的通道进行冷却。

图13-16示出了具有增加系统2000的稳定性的互连件310、320、330的一面板系统2000。在图13中所示的系统2000具有标号为2001、2002、2003、2004、2005、2006共六排和五“列”(即图13中成一直线垂直延伸的诸面板单元)的面板单元100。但是，能够组装任何数量的排和列。在图13-16中所示的面板单元100通常可以对应于以上所讨论的面板单元。图14是系统2000的一较小部分的后视立体图。

当系统2000要被安装在屋顶顶部或其它高架的表面上时，尤其希望使用连接诸面板单元100的互连件。图13-16示出的互连件310、320、330将所选的诸面板单元100紧固在一起，增加了系统2000的整体稳定性。因此，要求较小重量的压块以将系统2000稳定和固定在适当位置中。在示例性的较大阵列中，可以使用诸互连件连接所有的单元100。但是，在较大的阵列中，可以希望利用互连件仅仅紧固系统2000的所选部分，例如在系统2000的后部的几排。在图13所示的实施例中，仅仅由互连件310、320、330互连了系统2000的最后三排2001、2002、2003。

为了示出简化起见，对于系统2000没有示出电源传送或转换设备。但是，系统2000可以包括如图9、11A和11B所示的转换单元200和关联的电缆和管道。并且，如以下所讨论的那样，图9所示的系统1000可以装备有互连件。

参阅图13和14，可以由零件310、320、330将系统2000的一排或多排互连起来。例如可以由L形金属件构成零件310、320、330。例如可以由钢或铝制造零件310、320、330。零件310、320、330可以分别沿着系统2000的诸排的左端和右端延伸，可以例如由螺栓和/或螺钉固定于面板单元100。零件310、320具有L形状。零件330具有“T″形状和能够由两个L形零件形成。或者，可以由单个挤压的T形件形成T零件330。零件310、320、330在面板单元100之下延伸。

图15示出了零件310与面板单元100的连接。螺钉316将托架315固定于面板单元100的后侧。螺栓317和螺帽318将托架315固定于零件310。以这一方式将零件310连接到位于各排3001、2002、2003的端部处的各面板单元100。零件320可以按类似方式连接于排2001、2002、2003的相对端。零件310被示为L件，但是也可以利用T形件形成零件310。

图16示出了T形件330与相邻面板单元100的连接。在图16中，零件330被示为包括两个L形金属件331、332，但是也可以利用单个挤压的T形件330。托架334、335将零件331、332固定于相邻的面板单元100。可以利用螺栓或螺钉337(在图16中只能看到一个螺栓337)将托架334、335固定到面板单元100。螺帽338和螺栓339将零件331、332固定于托架334、335。可以按这方式将零件330连接于系统2000的各排，可以沿着系统2000的长度延伸，如图16所示。系统2000被示为仅仅包括一个零件330，但是可以设置多个零件330延伸通过系统2000中的诸排的内部。例如，零件330可以延伸在系统2000中的各列面板单元100之间。

按照以上实施例，诸面板单元100相互固定地连接在一起，增加了系统2000的稳定性。此外，可能易受风载荷影响的诸单个面板单元，例如在系统2000的诸后排中的诸面板单元可以选择地被互连，以更加牢固地将它们保持在系统2000内。

以上所讨论的系统1000、2000可以安装在地面上、建筑物的屋顶上和其它表面。以下参照图17-19详细讨论安装系统2000的方法。

首先参阅图17，在安装表面例如屋顶上建立一直线。通常以垂直于入射太阳光的主要方向(图17中箭头所指示的)延伸选择该直线，并具有等于系统2000的长度的一长度。该直线将用作为对齐措施，用于保证恰当布置系统100中面板单元100的最后或后排2001。当安装在北半球内时后排2001通常将对应于系统2000的北端。为了开始安装过程，可以另外再布置数量有限的另外的数排，例如可以首先布置系统2000的后三排2001、2002、2003。

然后，使一第一安装结构10与对应于后排2001的直线对直。在图17中第一安装结构被标注为‘A’。其次，使安装结构B与排2002对齐，使安装结构C与排2003对齐，以形成一列。在排2001、2002、2003的外边上开始，将L形件310连接于安装结构A-C的端部，零件310垂直于排2001、2002、2003延伸。L形件310在后三排2001、2002、2003之间形成刚性连接，有助于防止风力所产的所承受的单元100的运动。

L形件310可以预先冲有用于接纳托架334、335(示出在图16中)的孔。安装工人可以与托架334、335中的孔对齐地在安装结构10的后侧上钻孔。然后用螺栓将托架334、335固定于零件310和固定于安装结构17的后侧。在图17中，托架被示为固定于安装结构10的外部。或者，可以将托架334、335放置在安装结构的内部和用螺栓或螺钉固定于后垂直壁24，以使在完成的系统2000中看不到托架334、335。然后，将T形件330安装于安装结构A-C的另一侧，如图16所示。

然后，在安装结构A-C的旁边放置安装结构D、E和F的另一侧。再返回看图3，如后壁24那样，使诸安装结构10的诸前壁20对齐。然后，用螺栓将托架334、335固定于结构D、E和F和固定于T形件330。其次，对于排2001、2002、2003将压块B放在各安装结构A-F的腔室26内。例如可以按照建筑条例的要求选择压块B的重量。例如，按照ASCE7-98，对于每小时90英里(145千米/时)的风载荷，最后两排2001、2002要求压块重量为每直线英尺18.5磅(8.4公斤/米)，第三排2003要求每直线英尺18磅(8.2公斤/米)，在系统2000中前方的所有其余排要求每直线英尺9.1磅(4.1公斤/米)。这示例性的压块要求是基于系统2000的诸排，各排的中心彼此隔开6英尺(1.8米)的一距离d，并且面板P的倾斜角度α为25°。

然后，用螺栓将T形件的其余长度固定于结构D-F的外边缘。跨越后三排2001、2002、2003逐列地重复进行增加安装结构10的过程，直至对于系统2000达到所需的列数或所需的宽度。当安装最后一列时，将L形件(在图17中未示出)安装在最后一列的外侧，如图13所示。

对于每排的安装结构10的最后部分，例如可以比其它安装结构的长度短些。当在一排中的诸太阳能面板P的总长度不是结构10的宽度的整倍数时，可以使用一较短的端结构10。

一旦安装了最后三排2001、2002、2003，能够将前方的诸排安装在适当位置，一次安排一整排。或者，同时可以布置所有的排。在一实施例中，如图13所示，仅仅由零件310、320、330互连后三排，这允许布置在前方的诸排而不互连。

由零件310、320、330提供的附加增强使系统2000能抵抗通常对后方诸排上是最大的风载荷。如图17所示，前方诸排也可以互连在一起，但这些互连可能是不需要的。附加互连件330减小了对于各安装单元10所要求的压块的重量，那么，如果安装表面是带有严格的重量限制的屋顶顶部，就能够互连附加的诸排，以减小系统2000的总重量负荷。

一旦安装单元10的所有排都被定位和加了重块，就将增强件64连接于安装单元10的后方，如图12所示。可以使用不锈钢板金属螺钉(stainless steelsheet metal screw)66，用于连接增强件64。

现在，可以将太阳能面板P安装在安装结构10内。图18是安装在一第一安装结构10内的太阳能面板P的剖视图。在将面板P放在面板支撑部分30、32内之前，可以将增强条340安装在面板支撑部分30、32之中。增强条340可以是约2英寸宽和由板金属制成，可以具有类似于安装条90的形状。增强条340可以安装在将放置在安装结构10中的一面板P的中心将降下的位置或其附近。增强条340对于安装结构10提供了附加的强度，防止在面板P的重量作用下安装结构10产生变形。

然后，将面板P的下边放入安装结构10的面板支撑部分30内，同时保持面板P直立。对于在这位置中的面板P，将接地导线连接于框架12的下侧。接地导线从一框架12连接到一排中的旁边的框架12。然后，将第一面板P的顶部下降到面板支撑部分32上。利用螺钉34将面板P固定于增强条340和支撑部分30、32。可以使用对于拆卸要求特殊工具的安全螺钉，以防面板P被偷。作为对于接地导线的一可替换选用方案，可以将通过支撑部分32和面板P的一螺钉用于接地。

然后，将另一增强条340(未示出)放置在支撑部分30、32上、在该排中将放置下一个面板P的中心处。将第二面板P的下边缘放在下一个框架12的安装结构30上，以及，将接地导线从第一框架12连接于第二框架12，并与将连接于第三框架12的另一接地导线结合在一起。然后，将第二面板P电缆串联连接于第一面板，以及，将第二面板P下放到安装结构32上。在相邻的面板P之间可以留有小的间隙，以便于面板P的热膨胀。

参阅图19，将安装条90放在第一和第二面板P的相邻端上，用于将它们保持在安装结构10上。将螺钉拧入通过安装结构30、32和安装条90。安装条90的“C”形端复盖在支撑部分30的下边缘上，安装条90的“L”形端钩住在支撑部分32上。

重复将面板P装入安装结构10、从面板P到面板P连接接地导线和进行从面板P到面板P进行电连接的过程，直至完成一排的操作。在诸排的两端处的两面板P可以具有在端部处安装的附加的安全螺钉，这是由于在这些位置处没有安装条90。利用这方法形成许多排。

对于每排，然后来自诸面板P的接线和接地线连接可以被连接于一转换单元200，如图11A所示。参阅图11A，通过框架12的后部将导线连接到直流断路器200和可以进行如以上所讨论的其余的连接。一旦完成了接线，就用螺钉将通风端盖16’拧至各排的端面板P，从而闭合系统2000的内部。转换单元被示出为安装在一端面板单元100上，但是其它安装位置也是可行的。

在系统2000中所选的多排可以设置有连接于该排中安装结构的底部的双粘接带。该带具有在将这些安装结构安装在适当位置之前可拆去的一纸面，这对所选择的多排增大了抵挡风载荷的摩擦系数。这带子不需完全粘接于屋顶，如果需要，能够提起和移动安装结构10。

通常，可以使用任何数量的安装结构10，在对系统2000所要求的功率的基础上选择系统2000中的面板单元100的数量。安装表面的尺寸还可以确定系统2000的尺寸和形状。安装结构10的前壁20被设置成面向日光的主要照射方向。安装结构的角度α(图3)可以按照安装现场的纬度和按照成本和制造因素预先选择。

安装板14可以与框架12分开或者在安装系统1000、2000之前设置在框架12上。在以上所示的实施例中，各框架12包括在安装之前粘接于框架底部的两块板14。例如板14可以是聚苯乙烯绝缘材料的1英寸(2.54厘米)厚、4英尺(1.2米)长的零件。绝缘板14从单元100的下侧保持屋顶材料和产生雨水流过的通道。

如果将使用分开的诸层或垫子14，在布置框架成为许多排之前，对于后面几排可以布置诸块单板14。如果将使用一块连续的绝缘板，那么可以沿着对应于各排的一直线将多块绝缘板布置在安装表面上。

在排和列的任何组合中，可以按以上所述的方式端对端地连接任何数量的面板单元100。

按照以上所讨论的面板单元100和面板系统1000、2000实施例，面板单元100具有制造容易和便宜的较简单的设计。而且，面板单元100的安装要求最少的技能，因此面板单元100的系统1000、2000能够以最低的劳动力成本迅速地和方便地安装。因为安装结构10的设计简化，所以还能够很快地制造结构10，缩短了用于该设备管理的维修时间。

安装结构10的重量还很轻，使安装结构10的运输较方便。例如以上所讨论的具有10英尺(3米)长的安装结构的一典型的商业上的实施例仅有约40磅(18公斤)的重量(不包括压块B或太阳能面板P)。因此，一技工就能易于移动该安装结构而不需要助手。当将面板单元100安装在较高的安装表面例如屋顶顶部时，这特征特别有利。作为又一优点，安装结构10的框架12的形状使可在存放或运输中堆叠诸结构10。

如图1所示，面板单元100具有美学上光滑的和连续的外观，尤其当端盖16和16’被包含在面板单元100上时。面板单元100的光滑外部还显著地减小了作用在面板单元100上的风的提升力。当安装太阳能面板阵列时，风的提升力是主要的考虑因素。

作为以上实施例的另一优点，在安装期间或安装之后易于移动面板单元100。面板单元100不需要用螺栓或螺钉固定于安装表面，因此避免了穿透安装表面的缺点。例如，如果面板单元100作为系统2000的一部分安装，通过拆开在相邻的面板单元100之间的任何互连电路(以及如果存在增强件64，拆去增强件)，可以方便地移动、拆卸或调换面板单元100。在相邻的面板单元100中可以使用不漏水的可迅速拆开的插入件，用于连接太阳能面板P，加速了安装和拆卸。因此可以方便地对面板单元100的整个系统1000再定位和再布置。

本发明的以上叙述示出了和说明了本发明。此外，该揭示内容仅仅示出了和说明了本发明的所选的较佳实施例，但是应该理解本发明能够用于许多其它的组合、修改和环境中，并在本文所表达的本发明原理的范围内、相应于以上揭示内容、和/或在相关领域的技能或知识内能够产生许多变化和修改。

                        工业实用性

如以上所述，太阳能面板装装结构、太阳能面板系统以及它的方法、制造和安装提供了能够安装太阳能面板用于发电。该系统重量轻和易于安装以及安装之后易于再布置(rearrange)。

Claims (39)

1.一种用于太阳能面板的安装结构，它包括；

由金属板制造的一框架，该金属板框架包括；

一前壁；

一连接于前壁的底壁；

一连接于底壁的后壁，前、底和后壁形成在该框架内的一细长通道；

连接于前壁的一第一面板支撑部分；以及

连接于后壁的一第二面板支撑部分。

2.如权利要求1所述的安装结构，其特征在于，

后壁比前壁高。

3.如权利要求2所述的安装结构，其特征在于，

第一面板支撑部分从前壁中的一第一弯曲处延伸和包括一第二弯曲。

4.如权利要求3所述的安装结构，其特征在于，

第二面板支撑部分从后壁中的一第一弯曲处延伸和包括一第二弯曲。

5.如权利要求4所述的安装结构，其特征在于，

从前壁中的第一弯曲处延伸的第一面板支撑部分的一部分基本上相对于底壁沿着非零角α延伸；以及

从后壁中的第一弯曲上延伸的第二面板支撑部分的一部分也基本上沿着该角度α延伸。

6.如权利要求5所述的安装结构，其特征在于，

框架由铝制成。

7.如权利要求2所述的安装结构，其特征在于，它还包括设置在框架之下的一绝缘板。

8.如权利要求2所述的安装结构，其特征在于，还包括至少局部地复盖框架的一端的至少一端盖。

9.一种面板系统，它包括；

以至少一排面板单元设置的多个面板单元，各面板单元包括：

一框架，它包括：

一前壁；

连接于前壁的一底壁；

连接于底壁的一后壁，前、底和后壁形成在框架内的一细长通道；

连接于前壁的一第一面板支撑部分；以及

连接于后壁的一第二面板支撑部分；以及

由框架的第一和第二面板支撑部分支撑的一太阳能面板，其中，在一排中的诸框架的诸前壁对齐，以及，一排中的诸框架的诸后壁对齐。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括连接相邻的面板单元的一个或多个互连件。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括连接多排面板的一个或多个互连件。

12.如权利要求9所述的面板系统，其特征在于，后壁比前壁高。

13.如权利要求12所述的面板系统，其特征在于，

第一面板支撑部分从前壁中的一第一弯曲处延伸和包括一第二弯曲。

14.如权利要求13所述的面板系统，其特征在于，

第二面板支撑部分从后壁中的一第一弯曲处延伸和包括一第二弯曲。

15.如权利要求14所述的面板系统，其特征在于，

从前壁中第一弯曲处延伸的第一面板支撑部分的一部分相对于底壁基本上沿着非零角α延伸；以及

从后壁中第一弯曲处延伸的第二面板支撑部分的一部分也基本上沿着该角α延伸。

16.如权利要求15所述的面板系统，其特征在于，

在第一和第二面板支撑部分中所支撑的面板沿着该角α延伸。

17.如权利要求15所述的面板系统，其特征在于，框架由铝制成。

18.如权利要求12所述的面板系统，其特征在于，还包括；

在框架之下设置的一绝缘板。

19.如权利要求12所述的面板系统，其特征在于，各排面板单元包括在该排的一第一端处的一面板单元、在该排的一第二端处的一面板单元以及在两端面板单元之间的多个面板单元。

20.如权利要求19所述的面板系统，其特征在于，一连续敞开的通道延伸通过一排内的诸面板单元。

21.如权利要求20所述的面板系统，其特征在于，包括：

安装在各端面板单元上的一端盖，该端盖至少局部地封闭连续敞开的通道。

22.如权利要求19所述的面板系统，其特征在于，包括：

靠近面板系统中的至少一排的一直流至交流转换单元。

23.一种制造太阳能面板安装结构的方法，它包括；

提供一金属板；

将该金属板切割成所需形状；

在一第一弯曲处弯曲该板以形成一前壁；

在一第二弯曲处弯曲该板以形成一后壁，其中，一底壁在前壁和后壁之间延伸；

在第三和第四弯曲处弯曲该板以在前壁处形成一第一面板支撑部分；

在第五和第六弯曲处弯曲该板以在后壁处形成一第二面板支撑部分。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，

第三弯曲相对底壁为一非零角α；以及

第五弯曲基本上相对于底壁为该角α。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，

第一和第二弯曲基本上是直角弯曲。

26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，

利用金属压弯成形机进行弯曲。

27.如权利要求24所述的方法，其特征在于，面板前、后和底壁形成带有一敞开顶部和诸端部的一细长腔室，该方法包括；

提供至少一端盖，用于至少局部地复盖细长腔室的其中一端部。

28.一种安装太阳能面板系统的方法，它包括；

提供多个安装结构，各安装结构包括；

一框架，它包括：

一前壁；

一连接于前壁的底壁；

一连接于底壁的后壁，前、底和后壁形成在框架内的一细长腔室；

一连接于前壁的一第一面板支撑部分；以及

一连接于后壁的一第二面板支撑部分；

提供多个太阳能面板；

将多个安装结构放置成一排，其中，一排内的诸框架的诸前壁对齐，一排内的诸框架的诸后壁对齐；

将诸太阳能面板安装在诸安装结构上，其中，太阳能面板至少局部地封闭在该排内的诸框架的细长腔室的一顶部；以及

电连接在一排内的两块或多块太阳能面板。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，包括：

在一个或多个安装结构内放置压块。

30.如权利要求28所述的面板系统，其特征在于，

该排面板单元包括在该排的一第一端处的一安装结构、在该排的一第二端处的一安装结构和在两端安装结构之间的诸安装结构；以及

一连续的敞开的通道延伸通过在一排中的诸安装结构。

31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，包括；

将端盖安装在各端安装结构上，两端盖至少局部地封闭连续的敞开的通道。

32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，包括；

在该排之下放置至少一绝缘板。

33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，包括：

将直流-交流转换单元放在该排的附近；以及

将一块或多块面板电连接于直流-交流转换单元。

34.如权利要求28所述的方法，其特征在于，包括：

提供一第二排安装结构，其中，第二排内的诸框架的诸前壁对齐，第二排内的诸框架的诸后壁对齐；

将诸太阳能面板安装在第二排内的诸安装结构上，其中，诸太阳能面板至少局部地封闭第二排内的诸框架的诸细长腔室的顶部；以及

电连接第二排内的两块或多块太阳能面板。

35.如权利要求28所述的方法，其特征在于，包括：

按照入射太阳光的期待方向选择角度α，其中，从前壁内的第一弯曲延伸的第一面板支撑部分的一部分基本上沿着相对于底壁的一角度α延伸，以及，从后壁内的第一弯曲延伸的第二面板支撑部分的一部分也基本上沿着该角度α延伸。

36.如权利要求28所述的方法，其特征在于，包括；

按照入射太阳光的期待方向选择角度α，其中，将太阳能面板安装在安装结构上包括安装诸太阳能面板，以使它们基本上沿着相对于框架的底壁的角度α延伸。

37.如权利要求28所述的方法，其特征在于，将太阳能面板安装在安装结构上包括：

通过下列中至少一步骤将太阳能面板固定于该安装结构：

使一个或多个螺钉和螺栓前进通过第一和第二面板支撑部分并进入太阳能面板；以及

将固定条固定于安装结构，以使固定条在太阳能面板的一部分上延伸。

38.如权利要求28所述的方法，其特征在于，包括：

用互连件互连一个或多个相邻的安装结构。

39.如权利要求28所述的方法，其特征在于，包括；

用互连件互连一排或多排安装结构。

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