中建二局第一建筑工程有限公司 北京 100176
摘要：近年来，随着国家一系列政策性的引导，越来越多的城市屋面将会安装太阳能光伏组件。未来的国家将有可能依靠开发、利用全国的住宅、学校、商业建筑屋面光伏项目实现利用这种可再生的清洁能源，从一定程度上解决能源短缺的危机。因此对屋面光伏安装知识的详细了解，有利于屋面光伏的大面积推广，并走向千家万户。本文主要就对屋面光伏发电系统的安装进行分析和探讨。
关键词：屋面光伏发电系统；安装；施工
1屋面光伏电站前期准备工作
1）屋面有效面积。屋面光伏电站除具有地面电站的检修维护通道以外，还考虑屋面女儿墙、设备、气楼等产生的阴影遮挡以及对屋面采光天窗的避让，甚至还要考虑临近较高建筑物的影响。因此屋面的实际使用面积即有2）屋面可利用系数。屋面可利用系数为屋面可利用面积与屋面实际面积的比值，这是估算安装容量的关键。根据工程经验，对不同的屋面可采用不同的经验系数估算，系数可参考表1。
表1可利用系数参考值
2屋面光伏发电系统的安装施工要点
本工程负载电压为220V，功率为2100W，每天工作24h，最长连续阴雨天为1.4d，两个最长连续阴雨天之间的最短间隔天数为2d，选用太阳能电池采用组件标准功率为175W，工作电压35V，工作电流5A，蓄电池采用铅酸免维护蓄电池，浮充电压为2V。其水平面的年平均日辐射量为5350（Wh/m2），可计算出太阳能电池方阵功率及蓄电池容量。经计算该工程需太阳能电池方阵功率为9450W，蓄电池容量为500Ah。系统一共配置太阳能电池板54块，设计7个太阳能方阵安装于设备用房屋面。
2.1选取太阳电池方阵的方位角与倾斜角
1）方位角。太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正北方向的夹角（南半球）。方阵朝向正北（即方阵垂直面与正北的夹角为0°）时，太阳电池发电量是最大的。要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时，则方位角＝（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）﹣12）×15＋（经度﹣116）＝（19﹣12）×15＋（11﹣116）≈0
2）倾斜角。倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关。和方位角一样，在设计中也要考虑到屋面的倾斜角及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50%～60%）等方面的限制条件。
2.2基座施工
1）按照太阳能基座的尺寸要求进行轴线定位放线；2）设置200mm×200mm的钢筋混凝土基础连梁，连梁设4根Φ16竖向拉筋通长配置，与相应位置女儿墙上预埋的钢筋绑扎连接，箍筋φ6@200；绑扎钢筋前，将基础连梁位置处的屋面保护层混凝土进行凿毛处理，目的是为了保证二次浇筑的连梁混凝土和屋面保护层混凝土粘接牢固，但须注意避免破坏屋面防水层。两个方阵基础间隔2200mm，保证各个方阵光照充足。方阵到女儿墙边456mm，便于维护清洁组件。3）由于在屋面的面层上进行基础连梁的施工，必须考虑屋面的坡向和排水问题，施工时在连梁底部每隔1m留置排水洞保证屋面有雨水时流淌通畅。4）在浇筑混凝土前应对其平面位置、外形尺寸进行复核，浇筑过程中注意控制其表面标高和平整度
5）基础连梁拆模后，要及时进行养护，保证混凝土的强度。
2.3太阳能电池板、支架安装
1）按照图纸尺寸，支架最底层采用热镀锌槽钢和膨胀螺栓与钢筋混泥土梁连接，将加工好的槽钢用膨胀螺栓固定在基础连梁上。槽钢应沿水平方向侧立着安装，与混凝土基础固定。安装槽钢时，应用水平尺找平、找正。槽钢安装的水平度，每米长时应小于1mm，全长时应小于5mm，槽钢的对角线误差不大于±10mm。检验槽钢。2）中间用角钢搭建10°倾角的支架，加工好的角钢支架按照图纸连接固定在槽钢上。根据图纸把角钢底梁上螺孔对准槽钢上螺孔，并拧上螺母。再根据图纸安装角钢支柱，安装支柱时应注意将支柱表面放在电池板的外侧，并把螺丝拧至六分紧。将前、后支柱放置于底横梁上，连接底横梁，并用水平仪将底横梁调平调直，并将底横梁与支柱固定。调平后，再把所有螺丝紧固，紧固螺丝时应先把所有螺丝拧至八分紧后，中间用角钢搭建10°倾角的支架，再次对支架进行校正。合格后再逐个紧固螺丝。整个支架安装后，应对支架底与混凝土接触面进行水泥浆填灌，使其紧密结合。3）上层每隔400～500mm横向采用YL﹣XC﹣40﹣1型铝合金龙骨，配合铝合金扣件将太阳能组件固定在整个支架上。
2.4管线安装
由于太阳能系统安装时，屋面已经浇筑完毕，整个系统的管线紧贴太阳能支架和墙体安装。保护管采用阻燃PVC管，电缆为BVR型。整套太阳能系统电压设计为220V，太阳能电池板采用9串6并设计，一共54块。每9块太阳能电池板正负相连，串联为一组，接入光伏阵列防雷汇流箱（PV1+，PV1﹣）...（PV6+，PV6﹣）。9块太阳能电池板串联电压高达300V以上，在施工中，每个串列留一块太阳能电池板不接入串列，防止操作不当，危害人身安全及损坏设备。等到串列全部接入光伏整列防雷汇流箱后再接入最后留下的电池板。光伏阵列防雷汇流箱输出端（S1+，S1﹣）...（S3+，S3﹣）通过4mm2线缆与室内太阳能充放电控制器输入端（S1+，S1﹣）..（.S3+，S3﹣）连接。其他线缆按照图纸进行布线，在布线过程中，保证所有控制开关处于断开状态。使用万用表及摇表等设备检查线路及绝缘是否正常。
结语
屋面太阳能光伏发电，不仅是一项展现了广阔前景和令人鼓舞新能源计划；也是对我国节能和环保具有十分重大战略和实际意义的计划，堪称是一项利国利民的宏大计划。这项计划的深入、广泛和全面地推广，必将在我国形成一个新兴的大产业和大市场。
参考文献：
[1]曾雁，鞠晓磊.民用建筑屋面光伏一体化设计安装要点[J].中国建筑防水，2012，15：20-22.
[2]龙文志.屋面光伏组件的安装方式及其对屋面的要求[J].中国建筑防水，2013，23：25-30.
论文作者:郑智伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/17
标签：屋面论文; 方阵论文; 太阳能论文; 光伏论文; 槽钢论文; 电池板论文; 倾斜角论文; 《基层建设》2017年第18期论文;