屋頂光伏系統(tǒng)設(shè)備電氣安全保護技術(shù)要求

家用分布式光伏系統(tǒng)多以建筑屋頂為載體，裝機規(guī)模以3-5kw最為常見，投資在2-4萬元之間。本文將以最為常見的坡屋頂、平屋頂以及彩鋼瓦屋頂為主要的光伏系統(tǒng)建設(shè)載體，從設(shè)計勘測角度來介紹安裝結(jié)構(gòu)形式及材料選取等方面的內(nèi)容。通過標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計、合理的結(jié)構(gòu)選型、就近取材以達到節(jié)省成本，增加收益的目的。

一、判斷屋頂類型和屋頂條件

識別屋頂：對屋頂首先要有很直觀的判斷，就是識別屋頂類型，是平屋頂還是坡屋頂，或者是金屬屋面，還有屋頂?shù)臉?gòu)成，是混凝土、瓷磚、陶瓦或者是整材外露。

判斷屋頂建設(shè)條件

1.利用面積：首先判斷屋頂有多少可利用面積，因為可利用面積直接決定了光伏系統(tǒng)的裝機容量。其次屋頂?shù)某?，屋頂最好是朝南，因為我們在北半球，朝南的時候發(fā)電量是最高的，接受太陽輻射最理想。也可以向東或者向西稍微偏一點，一般在幾度之內(nèi)或者是10度左右，可以控制在發(fā)電量損失在1%以內(nèi)也可以接受。

2.遮擋：遮擋對太陽能發(fā)電系統(tǒng)影響非常關(guān)鍵，遮擋包括建筑物的遮擋，還有建筑物周圍有沒有高大的樹木對采光造成影響

3.防水：判斷屋頂?shù)姆浪畻l件是看屋頂有沒有非常良好的防水層，如果建筑物沒有很好的防水系統(tǒng)，生命周期之內(nèi)可能會滿足不了屋頂?shù)氖褂霉δ堋?/p>

4.版型、防腐是對屋面的基本要求：對金屬屋面的類型能不能安裝要首先進行判斷，防腐是要注意金屬屋面的防腐漆防腐效果。

5.承重，光伏系統(tǒng)要建在屋頂上，如果屋頂?shù)某休d能力滿足不了光伏建設(shè)的話，這個項目就是不成立。

光伏系統(tǒng)自身的安全和建筑安全，里面包括了防火、防雷和檢修通道，要做到所有的接觸點要有效的防護。防雷要和建筑防雷形成一體，檢修通道是為了維修的時候安全，必須要預(yù)留好。

二、坡屋頂光伏系統(tǒng)安裝電池板有技巧

1.坡屋頂上的屋面瓦作為屋頂?shù)难b飾材料，電池板是掛在屋面上。它是怎么掛的呢？

結(jié)構(gòu)選型的時候，對于安裝方式有兩個特點：1.光伏組件主要采用順坡架空安裝方式。光伏陣列相對于屋頂平行鋪設(shè)，支架采用鋼制預(yù)埋件點陣式固定橫梁；

2.順坡支架安裝的光伏組件與屋面之間的垂直距離滿足安裝和通風(fēng)散熱間隙的要求(架空距離一般為150~200mm)。

支架安裝方式要注意掛瓦條和順?biāo)畻l連接到固定瓦上。第二是臥瓦形式，因為陶瓦下面是通過混凝土粘貼在瓦片上，沒有順?biāo)畻l，只能通過混凝土。油氈瓦的屋頂作為一種新材料，逐漸被更多的應(yīng)用，因為油氈瓦重新取下來再恢復(fù)，控制不好就會漏水。所以，采用的方式是連接固定點的地方可以加大連接位置，油氈瓦有一定厚度，這樣就形成了一定的空間，固定前和固定后要用密封膠把它填充好，避免會出現(xiàn)漏水的隱患。

三、平屋頂光伏系統(tǒng)防水層至關(guān)重要

平屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)選型可根據(jù)屋頂完成面的實際做法，選擇相應(yīng)的支架系統(tǒng)。支架系統(tǒng)一般由立柱、基礎(chǔ)、斜梁與橫梁四部分構(gòu)成。電池組件通過緊固件與橫梁實現(xiàn)連接。(重量：0.35~0.50kN/㎡)

安裝傾角：以當(dāng)?shù)啬臧l(fā)電總量最大值所對應(yīng)的傾角作為支架的安裝傾角(理論計算值);

常見房屋結(jié)構(gòu)形式：現(xiàn)澆混凝土框架及樓板、鋼結(jié)構(gòu)+現(xiàn)澆混凝土樓板、磚混結(jié)構(gòu)+預(yù)制樓板;

常見屋頂完成面：防水卷材、水泥砂漿保護層、瓷磚。

上圖是現(xiàn)澆混凝土框架加泥砂漿保護層。這個方案是與建筑結(jié)構(gòu)整體規(guī)劃，可以同步規(guī)劃，同步設(shè)計和同步施工。這是比較好的安裝方式，因為它在項目完成之后的用電量預(yù)測可以非常有針對性的確定裝機規(guī)模，達到投入產(chǎn)生的最優(yōu)結(jié)果。

上圖防水卷材已經(jīng)外露了，但防水卷材上面已經(jīng)用了光伏支架的安裝基礎(chǔ)。它和第一個的區(qū)別，剛才那個方案防水卷才已經(jīng)被混凝土保護了，使用年限很長，防水效果也很理想。這個方案是卷材外露了，有可能以后出現(xiàn)防水破壞或者是防水壽命滿足不了的時候，可以把防水層換掉。因為已經(jīng)預(yù)留了基礎(chǔ)，和屋頂是一體的防水，不涉及到光伏板的拆除，直接各放各的就行了。

這個方案是這是第三類，剛才的是屬于澆筑混凝土形式。在現(xiàn)有的建筑立，這是非常容易見到的。常規(guī)屋頂?shù)纳厦嬗蟹浪?，也有保護層，但開始建造的時候沒有考慮安裝光伏系統(tǒng)。第一種是外表面是混凝土的保護層，下面是貼的是屋頂?shù)拇纱u。這兩種安裝方式是配重基礎(chǔ)加支架，這種安裝方式要找其他地方重新計算載荷，實現(xiàn)起來也比較簡單。

上圖是在防水卷材上直接安裝配種塊的安裝方式，如果以后防水層破壞了，需要重新更換防水層的時候，光伏支架系統(tǒng)同樣會受到牽連。第二張圖和第一張圖很類似，只是安裝方式不太一樣，也是直接放到防水卷材上。第三和第四張圖表面上看上去是由混凝土保護好了，但室內(nèi)看已經(jīng)漏水很嚴重了。

平屋頂?shù)陌惭b方式支架是U型鋼材，是很薄的薄壁型材或者是鋁合金型材。這兩種選材，鋼型材成本較低，強度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，自重大，鋁合金型材成本高，輕。兩種造價相比，鋼型材比鋁型材低0.2元/瓦左右。

四、彩鋼屋頂光伏系統(tǒng)鋼板類型影響設(shè)計

彩鋼瓦一般是家庭工廠或者是大型工業(yè)廠房使用。它的安裝方式和坡屋頂?shù)膮^(qū)別就在于支座的安裝方式不一樣。彩鋼屋頂是彩鋼版上面有個夾具，夾在上面做支撐。它的作用是安裝角度是順著屋頂坡度安裝，如果在屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)承載力可以滿足的情況下，可以把傾角翹起來，加大安裝角度。常見的屋面板系統(tǒng)立邊咬合、直立鎖邊系統(tǒng)、壓型鋼板系統(tǒng)（單板或夾芯）。

上圖是夾在卷邊棱形上，可以直接鋪鋼板。

上圖中第一種是和第二種是壓型鋼板是經(jīng)常可以用到的，直接夾在棱形上就可以了。第二種是屬于直立鎖邊，它用在公共建筑比較多，比如說火車站、民用機場，因為它的使用年限比較長。第三種和前兩種相比，它沒有夾具的地方，但只能通過打釘，但是打釘?shù)陌惭b容易漏水，即便把緊固螺釘和金屬板密封得再好。建議用在一些特殊的地方，比如說車棚，就是對防水要求沒有特別高的地方，在這上面可以安裝孔覆板。

第四種是不建議的選用的屋頂形式，因為這種只靠緊固螺釘安裝的板，對屋面板造成的荷載很大，很容易把它破壞掉，并且漏水這個問題也是解決不了的難題。