摘要：近年来，随着国家一系列政策性的引导，越来越多的城市屋顶将会安装太阳能光伏组件。太阳能作为一种取之不尽的新能源具有许多化石能源不可比拟的优势。在建筑结构中利用太阳能这一环保的可再生能源，实现太阳能与建筑一体化是建筑行业未来发展的趋势，也是实现建筑节能减排的重要方式。本文分析了光伏屋面集成体系施工技术。
关键词：光伏屋面；集成体系；施工技术
合理利用建筑屋面作为光伏板载体是实现太阳能利用、建筑节能的重要方式，也是绿色建筑的内在要求。光伏屋面集成体系分为独立安装型和建材安装型两种方式，光伏组件安装时对施工技术要求较高，但是现有光伏屋面集成体系的施工技术参差不齐。
一、光伏屋面集成体系分类
光伏屋面集成体系一般根据安装场地和安装位置的不同，可以分为独立式和建材式两种类型。
1.独立式。独立式的安装方式，即通过特定的连接件或装配件将标准的光伏组件与建筑结构体相连，这样既能安装在建筑主体上，又能单独安装。但是当安装在建筑屋顶时，此种安装方式下的光伏组件只具有发电功能，不作为建筑的围护结构，需要另外单独设置具有围护功能的屋面，因此造价相对较高。
2.建材式。为了节约资源和场地，设计初期将太阳能电池片直接封装在特殊形式的建筑材料内（如屋面瓦、幕墙、遮阳板、屋面卷材、外墙单元内等），形成特殊、独立的建筑材料，这样既可以实现太阳能电池发电，又兼备建材的功能。安装时可以采用模块化方式组装，成本低、效率高。但相比独立式安装，建材式安装的施工技术要求更高，防水、保温隔热等处理较为困难。
二、光伏屋面集成体系施工技术
1.屋顶的选用。一是尽量选用新建厂房和建设年限较短的厂房，一是避免或减少因厂房维护导致光伏电站的运营维护成本；二是钢结构厂房的使用年限的保障不如混凝土厂房更加稳定可靠，因此选用较新的厂房建设光伏电站可以尽可能保障光伏电站的25 年使用期。二是对于混凝土屋面，一般尽量选用刚性防水的上人屋面，一方面刚性防水屋面便于光伏电站的施工、运营和维护，另一方面上人屋面承载力一般均会满足建设光伏电站的荷载要求。非上人屋面在选用前应经过原设计单位或有资质的第三方经过荷载验算通过后方可安装光伏电站；压型钢板屋面的板型应尽量选用角驰型及直立锁边型，避免破坏屋顶原防水系统，导致雨季屋面维护难度及费用的增加。
2.光伏陶瓷瓦施工。光伏陶瓷瓦屋顶施工工艺的核心，是挂瓦条的布
置和线缆的连接。屋面挂瓦条的布局设计，以保证光伏瓦下面空间互相连通、方便屋面散热为原则，并保证光伏瓦的太阳能模组任何部位的温度都不超过85℃。
（1）光伏瓦适于安装在斜坡屋面上，并符合《坡屋面工程技术规范》的要求，其下设置防水垫层。光伏陶瓷瓦坡屋面倾角以10°~60°为宜，最佳接受阳光照射的倾角为当地的纬度数加上5°。光伏瓦屋面发电系统各组成部分在建筑中的位置应合理，并应满足其所在部位的建筑排水和系统检修、更新与维护的要求。屋顶形体及空间组合应为光伏瓦接受更多的太阳光照强度、时间创造条件，满足光伏瓦冬至日（晴天）全天有4h 以上日照时数的要求。建筑设计应为光伏瓦屋顶发电系统提供安全的安装条件。靠近脊瓦的一排瓦不宜选用光伏瓦，宜采用同等外形尺寸的配套瓦。
（2）注意事项。光伏陶瓷瓦在施工应用中应注意以下事项：一是根据屋面大样图及坡屋面尺寸，横竖向排光伏陶瓷瓦，保证光伏陶瓷瓦尺寸均匀，符合设计图纸要求，光伏陶瓷瓦按横竖尺寸挂线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二是安装光伏瓦应根据设计方案确定电路的串并联方式，在瓦片之间进行线路连接时，确定搭扣连接到位。原则上应做到边安装边检测线路连接是否到位，一般以36 片光伏陶瓷瓦为1 组进行电压测量，如发现光伏瓦接线端松动或脱落，应及时进行检修。遇到接线盒内点焊未到位造成脱线的，应及时进行瓦片更换。整体光伏瓦安装接线完成后，对其汇流电缆进行电压及电流测量，确定是否符合应有的工作状态。三是固定光伏瓦：在每一分段或分块内的光伏陶瓷瓦，均为自下而上粘贴。在光伏陶瓷瓦外皮上口拉水平通线，作为粘贴的标准。卧瓦层宜采用1∶3水泥砂浆粘贴，砂浆厚度为30mm，贴上后用灰铲柄轻轻敲打，使之附线，并用靠尺通过标准点调整瓦的平整度和垂直度。光伏陶瓷瓦的最下面一层和最上面一层，用水泥钉与挂瓦条固定。
3.柔性光伏组件施工。一是金属屋面清洗。一般新的金属屋面，去除保护膜后，用异丙醇擦拭钢板即可。旧的金属屋面因长期暴露在外部环境中而较脏，用清水冲洗、抹布沾异丙醇擦拭脱水。二是划线。在金属板上按组件分布划线，为后续铺设施工做准备。划线原则：头头间距≥80 mm，尾尾间距≥50mm，侧侧间距≥25 mm。确认组件铺设方向与组件分布图相符后做出标记。三是定位。将组件按划线位置及方向平铺在金属板上。在金属板上，将组件带引出线端约600mm 并压住，前端与划线平齐。将前端定位好的组件，用直径约400mm 的纸卷筒由尾端重新卷好至前端，露出掀下的150 mm 塑纸，并用手拉住。四是压实。沿组件长度方向上，用软胶辊用力下压并推动胶辊前进或后退。然后，沿组件宽度方向。整体压实的目的是使胶与金属板材有更大的粘结力，同时将气泡赶出，五是线缆处理首先，正负极引出线定位。将线缆基座粘牢在金属板上，再将正负极引出线用绑扎带固定在线缆基座上，目的是将组件光伏电缆所受外力有效转移到金属板材上。其次，正负极的短接是在组件铺设结束后，将正负极引出线对插进行短接，避免在组件被串接前插头进水或尘沙影响接触效果。
三、光伏屋面集成体系安装的相关问题
1.平行于屋面的安装方式。对于压型钢板及坡屋面，光伏阵列一般采用和屋顶表面平行这种安装方式一般采用夹具及支架作为连接件，并把组件和屋面隔开一定距离（15cm～20cm）形成空气腔，以达到自然冷却的目的。通常光伏组件在正常工作时产生较大的热量，由电池组件性能参数可知，温度增加1℃（以25℃为基准），其最大输出功率会随温度的升高而降低约0．45%。因此在安装时注意支架与屋顶之间要预留一定的距离，保证良好的空气流动，以此来降低光伏组件的工作温度，同时也可以降低炎热季节的室内温度，保证室内环境的舒适度。
2.优化倾角的安装方式。优化倾角的安装方式，除了可以降低用电成本，提高项目收益率外，同时对冬季积雪、积灰严重地区都是有利的一种安装方式。屋顶坡向通常有正南坡、正北坡、正东/西坡及非正向坡，对于正北坡和朝北的东/西向坡，除非北坡角度较小，一般不建议布置光伏组件。对于西向坡及西南/东南向坡建议组件采用南北向布置的方式。如有屋面条件允许，也可通过模拟结果选用东南向布置的方案。
3.屋顶支架选材。支架结构材料的选用应结合使用条件、环境、结构的使用年限等因素综合考虑，要求户外材料应具有耐阳光、紫外线、耐腐蚀性好的特点。一般可选铝型材、热镀锌钢材、不锈钢以及木结构等。安装时应使用一些高质量的扣件，以确保安装安全可靠。在低腐蚀环境下可选用普通钢+防腐漆涂层。
屋顶太阳能光伏发电，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]王长贵.太阳能光伏发电实用技术[M]．北京：化学工业出版社，2015.
[2]沈辉，曾祖勤． 太阳能光伏发电技术［M］． 北京：化学工业出版社，2015．
[3]张大煦．光伏太阳能系统在建筑上的应用［J］．天津建设科技，2015（1）：55-56．
论文作者:刘建辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/1
标签：屋面论文; 光伏论文; 组件论文; 方式论文; 屋顶论文; 陶瓷论文; 太阳能论文; 《基层建设》2017年第25期论文;