[发明专利]曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法及使用的表皮模块

说明书

本发明公开了一种曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法及使用的表皮模块，旨在提供一种能够降低施工难度，提高施工效率的制作方法及表皮模块。该制作方法为：设计初始曲面模型；以太阳能辐射吸收量最大为目标进行优化设计，得到优化曲面模型；对优化后的曲面模型划分成为多个模块；根据划分后的模块图形采用3D打印技术打印硬性曲面背板，在打印后的硬性曲面背板上依次叠合固定第一柔性夹胶片、柔性薄膜太阳能电池、第二柔性夹胶片和柔性防水透明塑料膜，对边缘进行封装；将每块成品表皮模块现场安装；最后将相邻模块插接，完成整体建筑表皮立面的施工。该方法大幅度降低了现场安装难度，提高了施工效率。

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，更具体的说，是涉及一种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块。

背景技术

太阳能作为清洁的可再生能源其储量丰富，易于收集，非常具有应用价值。为了充分利用太阳能资源，同时有效缓解建筑能耗压力，如何将光伏材料有效的集成于建筑表皮，使其成为可以实现电力产出的建筑材料，从而实现光伏建筑一体化，真正实现建筑物产生能源将非常具有研究意义。

目前，薄膜光伏主要为平板光伏。但是随着建筑形式的日趋复杂化，曲面建筑表皮凭借其多变性与动态感而广泛应用于建筑实践当中。然而曲面表皮其三维模型复杂，对于太阳光采集没有确定规律，所以针对曲面建筑集成光伏材料的制作及其施工安装国内外还没有较为成熟的技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够降低施工难度，提高施工效率，能够提高曲面建筑对太阳能的吸收量，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。

本发明的在一个目的是提供一种能够降低施工难度，提高施工效率的曲面薄膜光伏的表皮模块。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法，包括下述步骤：

(1)设计初始曲面模型；

(2)以太阳能辐射吸收量最大为目标进行优化设计，得到优化曲面模型；

(3)对优化后的曲面模型划分成为多个模块；

(4)根据划分后的模块图形采用3D打印技术打印硬性曲面背板，在打印后的硬性曲面背板上依次叠合固定第一柔性夹胶片、柔性薄膜太阳能电池、第二柔性夹胶片和柔性防水透明塑料膜，之后，对边缘进行封装并加工出螺栓通孔成为成品表皮模块；

(5)将每块成品表皮模块现场安装，先将龙骨的一端与墙体预埋件通过第一螺栓固定连接，再将龙骨的另一端通过第二螺栓与龙骨座固定连接，最后通过第三螺栓将每块成品表皮模块与龙骨座及龙骨连接成一体；

(6)将相邻模块插接，密封相邻模块之间的缝隙及每个模块上的螺栓通孔，并将每块表皮模块的导线接入接线盒中，完成整体建筑表皮立面的施工。

所述步骤(2)包括下述步骤：

以初始曲面模型为优化对象，提取控制参数；根据遗传算法原理对初始曲面模型进行优化设计，使薄膜光伏对太阳辐射有最佳吸收量；优化设计包括下述步骤：

①将统计太阳辐射量的目标函数定义为公式(1)，自变量为曲面控制点参数坐标，因变量为曲面吸收太阳能辐射的总和；

f(Xⁱ_k),i＝1,……,N (1)

②将曲面上的k个控制点以初始位置为参考，按控制点编号排列为[X⁰₁,……X⁰_K]和[X^0＇₁……X^0＇_k]，将其命名为母代染色体，并将母代染色体转化成二进制形式表达；