淺談家庭屋頂分布式光伏設(shè)計(jì)與施工

　　民用光伏發(fā)電系統(tǒng)是分布式發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，隨著國(guó)內(nèi)分布式政策的不斷完善與落實(shí)，光伏發(fā)電已經(jīng)走入了普通百姓的生活，由于全國(guó)各地居民的屋頂條件情況不盡相同，因此各個(gè)項(xiàng)目都需要因地制宜，進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)和施工，筆者曾有幸參與到實(shí)際工程案例，對(duì)小型民用系統(tǒng)的建設(shè)有了進(jìn)一步的了解。本文以瓦面屋頂和混凝土屋頂為例，主要介紹其設(shè)計(jì)和施工部分，供民用系統(tǒng)從業(yè)者或?qū)彝シ植际桨l(fā)電感興趣的人士參考。

　　1、民用分布式發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　民用分布式項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要在前期工作中完成屋頂勘測(cè)和相關(guān)信息的收集，并給業(yè)主提供初步的設(shè)計(jì)方案或屋頂發(fā)電效果圖，效果圖的作用一方面可以從側(cè)門說明專業(yè)設(shè)計(jì)能力，另一方面可以非常直觀地為業(yè)主展示組件的布置形式和實(shí)時(shí)陰影情況，如圖1和圖2為混凝土屋頂支架安裝和組件敷設(shè)效果圖，圖3為筆者基于CAD圖紙而繪制的南京地區(qū)別墅分布式發(fā)電系統(tǒng)的組件布置效果圖，然而大多數(shù)別墅屋頂?shù)臉I(yè)主可能沒有屋頂平面和立面圖紙，這種情況下我們只需把握屋頂?shù)恼w尺寸，細(xì)節(jié)的部分化繁為簡(jiǎn)。對(duì)于民用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人士，本人還是強(qiáng)烈推薦使用SketchUp，因?yàn)樵谛Ч麍D制作和陰影分析上較為出色。

　　圖1 支架SketchUp效果圖

　　圖2 混凝土屋頂支架安裝和組件鋪設(shè)SketchUp效果圖

　　圖3 別墅分布式發(fā)電系統(tǒng)組件布置SketchUp效果圖

　　項(xiàng)目施工前的重要工作是深化設(shè)計(jì)，如方陣具體布置方案、支架安裝方案、組件和逆變器選型、接線和電纜敷設(shè)方案、逆變器和交流配電箱的安裝位置、防雷接地等，其中方陣布置和支架的安裝方案屬于重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)于民用系統(tǒng)，支架的安裝設(shè)計(jì)靈活性很大。

　　別墅屋頂一般為瓦面和混凝土兩種形式，支架和屋面的固定有打孔和負(fù)重壓塊等方法，對(duì)于打孔因?yàn)槠茐牧嗽形菝娴慕Y(jié)構(gòu)，就要涉及到屋面的防水工程。

　　如圖4所示為混凝土屋頂膨脹螺栓與屋面的固定方法和屋面防水措施，孔的直徑需要和膨脹螺栓的直徑匹配，太小和太大都不合適，孔的深度需要根據(jù)屋面的結(jié)構(gòu)來定，膨脹螺栓的深度不允許超出現(xiàn)澆層，一般最大深度為現(xiàn)澆層的一半左右，并以此作為選擇膨脹螺栓長(zhǎng)度的依據(jù)。

　　圖4所示的屋面防水使用了三重防水措施，即孔內(nèi)采用組件封裝所使用的黑色硅膠或者995結(jié)構(gòu)膠灌注，屋面和角鋁之間使用防水膠墊，同時(shí)螺栓安裝位用防水膠密封。對(duì)于瓦面屋頂，若瓦下是水泥混凝土層，采用膨脹螺栓固定掛鉤，也可以采用該防水方法。

　　圖4 混凝土屋面上膨脹螺栓與屋面的固定方法和屋面防水措施

　　支架的設(shè)計(jì)需要了解常用的導(dǎo)軌型號(hào)和配件，如圖5為混凝土屋面所采用的比較常見的支架架構(gòu)（方陣由2*4片組件組成），由橫梁、豎梁、方管、角鋁、L支腳、T型螺栓和內(nèi)六角螺栓、內(nèi)扣連接件、壓塊等配件組成，深化設(shè)計(jì)需要確定各個(gè)配件型號(hào)、尺寸和數(shù)量。

　　內(nèi)扣連接件用于連接方管和豎梁，并且可調(diào)節(jié)角度。豎梁和橫梁之間的固定采用L支腳加上M8的T型螺栓，方管和屋面的固定采用膨脹螺栓和L支腳，角鋁的作用用于斜支撐加強(qiáng)固定。

　　圖5 混凝土屋頂支架方案