太陽(yáng)能光伏車棚

邵燕++羅易++沈道軍++周承軍

摘 要：目前，國(guó)內(nèi)開始極力推廣太陽(yáng)能光伏車棚，以滿足當(dāng)前市場(chǎng)需求。本文闡述了太陽(yáng)能光伏車棚的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)分析了光伏車棚基礎(chǔ)形式和支架系統(tǒng)。這種光伏車棚將光伏發(fā)電和普通停車棚相結(jié)合的方式，集多種功能于一體，不僅體現(xiàn)光伏建筑一體化，而且既美觀又實(shí)用。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏車棚；光伏支架；光伏建筑一體化（BIPV）

中圖分類號(hào)：U676 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

近年來(lái)人們對(duì)能源問(wèn)題日益關(guān)注，太陽(yáng)能是地球上最豐富的能源資源，太陽(yáng)能的應(yīng)用和普及越來(lái)越受到重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。根據(jù)太陽(yáng)能的特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用的需要，目前太陽(yáng)能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電，而通常所說(shuō)的太陽(yáng)能發(fā)電指的是太陽(yáng)能光伏發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電被稱為是一種理想的發(fā)電方式，只要有陽(yáng)光，太陽(yáng)能電池板上就能產(chǎn)生電流，直接把光能轉(zhuǎn)換成電能，不需經(jīng)過(guò)任何中間步驟，所以發(fā)電過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何污染，從而也被認(rèn)為是一種清潔的新能源，作為清潔新能源在社會(huì)上的用途也在逐漸增加。

太陽(yáng)能光伏車棚是一種將太陽(yáng)能電池板集成到建筑上的技術(shù)，不僅具備普通停車棚停車的功能，在停車棚頂部鋪裝太陽(yáng)能電池板，將太陽(yáng)能電池板與建筑屋頂相結(jié)合，既起到了發(fā)電的作用，還起到隔熱、防雨和遮陽(yáng)的功能。太陽(yáng)能光伏車棚是未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向，其發(fā)展前景十分廣闊。

1.項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目場(chǎng)址位于浙江臺(tái)州臨海地區(qū)，設(shè)計(jì)基本風(fēng)壓：0.9kN/m2，設(shè)計(jì)基本雪壓：0.5kN/m2，地面粗糙度為B類，抗震設(shè)防烈度6度。

2.太陽(yáng)能光伏車棚系統(tǒng)組成

太陽(yáng)能光伏車棚系統(tǒng)主要由光伏支架、太陽(yáng)能電池方陣、逆變升壓系統(tǒng)和防雷、接地系統(tǒng)組成。

2.1各部件功能

光伏支架：作為直接支撐太陽(yáng)能電池板的核心結(jié)構(gòu)，根據(jù)當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)、雪壓，滿足抗風(fēng)抗雪載能力，并按照最佳安裝傾角，設(shè)計(jì)出支架各個(gè)構(gòu)件所需截面尺寸。太陽(yáng)能電池方陣：是光伏系統(tǒng)主要部件，也是收集太陽(yáng)光的核心組件，將接收到的太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換成電能，大量的太陽(yáng)能電池板經(jīng)過(guò)若干組串聯(lián)合在一起構(gòu)成光伏組件的方陣。逆變升壓系統(tǒng)：包括智能匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、升壓變壓器等，最終并網(wǎng)匯集。智能匯流箱是用于連接光伏方陣和逆變器，具備防雷功能和監(jiān)測(cè)電流、電壓。直流配電柜是對(duì)直流電能進(jìn)行分配、監(jiān)控、以及保護(hù)功能。并網(wǎng)逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力裝置，并具有系統(tǒng)故障保護(hù)功能。升壓變壓器主要是將低壓交流電升壓到10kV或35kV。防雷、接地系統(tǒng)：包括防雷器、引下線和接地網(wǎng)等。支架通過(guò)鋼柱接地與水平接地體之間采用熱鍍鋅扁鋼連接，形成避雷接地網(wǎng)。防止或減少雷擊建筑物所發(fā)生的人身傷亡以及電氣系統(tǒng)損壞。

3.太陽(yáng)能光伏車棚結(jié)構(gòu)

3.1 基礎(chǔ)

采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，由基礎(chǔ)墊層和底板上部的基礎(chǔ)短柱組成，短柱頂部設(shè)置預(yù)埋螺栓與支架相連。由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地原為養(yǎng)殖塘，場(chǎng)地用大石塊和塘渣填埋，土質(zhì)較疏松，初步設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)開挖為1.2m，開挖后發(fā)現(xiàn)水泥路面未配置鋼筋網(wǎng)片，開挖過(guò)程中碰到深淺不一的大石塊，地基處理沒(méi)有分層夯實(shí)碾壓。后期經(jīng)過(guò)討論改變開挖深度為0.75m，開挖深度變淺后，遇到大石塊的概率會(huì)有所減少，最終方案采用混凝土整體澆筑，使得和原來(lái)回填土有更好黏結(jié)性，并滿足地基承載力要求。基礎(chǔ)形式如圖1所示。

3.2 光伏支架

采用單坡、雙立柱形式，安裝角度為10度，南端離地高度2.2m，停車方式為垂直式雙向停車。立柱前后間距4.3m，通過(guò)預(yù)埋柱腳螺栓與混凝土基礎(chǔ)相連，預(yù)留二次灌漿以便調(diào)節(jié)柱腳螺栓用。鋼梁和立柱均為等截面實(shí)腹焊接H型鋼，連接方式采用端板橫放形式，端板拼接處螺栓采用10.9S摩擦型高強(qiáng)度螺栓。立柱柱腳底板上設(shè)有抗剪鍵，采用8# 槽鋼垂直焊接在柱腳底板水平面上，并埋在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)留的凹槽中，最后用微膨脹混凝土進(jìn)行二次灌漿。

鋼梁主要是承受上部構(gòu)件傳遞的荷載，作為主要承重構(gòu)件，強(qiáng)度和穩(wěn)定性必須滿足，在腹板上焊接次構(gòu)件的連接板和加勁板。在鋼梁橫向設(shè)置水平支撐和剛性系桿，其中水平支撐作為柔性系桿，在鋼架之間以斜向交叉布置，主要用于調(diào)節(jié)鋼梁的平衡。剛性系桿是沿結(jié)構(gòu)通常布置，主要用于鋼梁和鋼梁之間水平聯(lián)系。

屋面檁條設(shè)置主要是為了屋面太陽(yáng)能電池板的鋪設(shè)，采用冷彎薄壁卷邊C型鋼，布置在鋼梁上翼緣，在鋼梁上翼緣焊接有檁托，通過(guò)檁托來(lái)連接屋面檁條和鋼梁，緊固采用M12普通螺栓。為了保證屋面檁條側(cè)向穩(wěn)定性，在檁條之間布置了雙層拉條和套管。隅撐是連接鋼梁和檁條之間的支撐桿，用來(lái)保證鋼梁下翼緣的平面外穩(wěn)定。支架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.3 屋面系統(tǒng)

此方案直接采用太陽(yáng)能電池板作為其屋面系統(tǒng)，太陽(yáng)能電池板連接通過(guò)鋁合金壓塊方式固定，1塊太陽(yáng)能電池板通常采用4個(gè)壓塊。考慮到停車棚防水問(wèn)題，可以在太陽(yáng)能電池板之間增加泡沫棒并填充密封膠，而且在上部需要做彩鋼或者鋁合金蓋板，此種做法防水性能極佳，安全穩(wěn)定，安裝方便。

結(jié)論

采用雙立柱形式太陽(yáng)能車棚，車棚南北兩側(cè)皆可停車，可以最大化地利用停車面積，是一種比較經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)。最關(guān)鍵的是利用太陽(yáng)能電池板作為光伏車棚屋面，不僅滿足光伏發(fā)電的要求，還兼顧建筑的基本功能，完全滿足太陽(yáng)能光伏建筑一體化概念。將兩者結(jié)合在一起的所謂光伏建筑一體化，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）滿足建筑的安全性能要求；（2）滿足建筑的采光要求；（3）滿足安裝方便要求；（4）滿足綠色環(huán)保等，從真正意義上做到了節(jié)約資源和節(jié)省空間。可以預(yù)計(jì)，在未來(lái)的光伏市場(chǎng)中應(yīng)該是最重要的領(lǐng)域之一。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2]GB 51022-2015，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].endprint