新型光伏車棚結構類型的比較

曹春梅　宋潔　施亮

摘 要 在當今社會，光伏車棚的使用越來越普遍。光伏車棚有多種結構類型，如混凝土光伏車棚，鋁型材結構光伏車棚，鋼結構光伏車棚等，鋼結構車棚還分為單柱和雙柱形式。本文首先由淺入深的介紹一下這三種車棚類型，然后結合實際設計的效果對鋼結構車棚中的單柱和雙柱形式進行比較。

關鍵詞 光伏車棚 混凝土 鋁型材 鋼結構

中圖分類號：TU18 文獻標識碼：A

1混凝土光伏車棚

混凝土光伏車棚采用地下澆筑基礎，埋深1.2m，尺寸為2米（長）*2.3米（寬）；地上為8根澆筑混凝土柱子0.3米（長）*0.6米（寬），高度為3.6米；最后澆筑混凝土棚頂11米（長）*21米（寬）。

混凝土光伏車棚頂采用預澆的U型螺栓與前后立柱進行穩(wěn)固的連接，然后安裝C型鋼橫梁，滿足風荷載的要求，然后在C型鋼上安裝光伏支架及光伏組件，可按照最佳角度鋪設組件，保證發(fā)電量達到最大。整個屋頂可安裝光伏組件70塊（10塊*7排），裝機容量18.55kWp。

根據(jù)設計圖紙，一個混凝土光伏車棚可最多容納16輛普通小轎車，且滿足國家標準車庫長度不小于2.4m的要求。

其主要優(yōu)點有：

（1）設計足夠長的車庫，方便車輛停靠；

（2）3.6米的梁頂標高，不影響車輛和行人的正常運行與工作；

（3）混凝土的車棚結構密封性好、耐用性好、抗風性強、結構穩(wěn)定；

（4）狹長的混凝土柱子，既不占用車庫空間，也方便車輛停靠；

（5）混凝土車棚結構簡單，安裝方便，完全滿足使用要求。

（6）在滿足要求的前提下，采用110mm的板厚及構造配筋，降低了成本。

其主要劣勢有：

（1）施工工期較長，由于混凝土的凝固特性，需要較長的時間才能得以硬化；

（2）項目的成本較高，由于混凝土的價格高且需要制模等工序結合，操作難度較大；

（3）車棚的利用率并不是很高，因為安裝的組件容量相對減少了。

2 鋁型材結構光伏車棚

2.1 鋁型材結構光伏車棚介紹

鋁型材結構光伏車棚的地上有3組柱子，傾斜的鋁型材結構棚最低點離地面距離大于2.5米。安裝角度10度左右，整個車棚屋頂可安裝光伏組件40塊（5塊*8排），裝機容量10.6kWp。

根據(jù)設計圖紙，一個鋁型材結構光伏車棚可最多容納4輛普通小轎車，且滿足國家標準車庫長度不小于2.4m的要求。

其主要優(yōu)點有：

（1）車棚最低高度大于2.5米；

（2）無現(xiàn)場焊接作業(yè)，鉆孔。

其主要劣勢有：

（1）車棚為全鋁結構，車棚的鋁型材需要開模訂做，成本較高；

（2）造型不夠美觀，且結合實際的安裝照片，此類車棚的美觀程度要打一定的折扣；

（3）防水一直難以解決；

（4）荷載無法使用國內(nèi)常規(guī)設計軟件PKPM模擬安裝效果，荷載需要經(jīng)實際使用驗證。

2.2 小結

在比較混凝土、鋁型材結構光伏車棚之后，由于鋁型材的車棚無充分的設計依據(jù)，混凝土的結構施工成本高等問題，最終決定將車棚的形式定性為鋼結構。此后就鋼結構的車棚類型進行深度探討。在研究的過程中，有新引發(fā)了一系列的相關小問題和實驗探討等內(nèi)容，以下就這幾點內(nèi)容展開描述。

3 鋼結構光伏車棚

在鋼結構的車棚設計過程中，由結構專業(yè)提出的是否考慮雙柱形式的車棚建議引起了大家的關注，原先的設計方案一直以單柱居多，但結構專業(yè)也提出考慮到車棚的抗風安裝效果，雙柱結構的形式更加有力，且在車輛的停靠上，也是以雙柱較為方便，車門便于打開，更利于車輛的停靠。

但單柱的美觀度一直是我們所追求的一個目標，因為在外觀上更為有優(yōu)勢。事實上，在此項研究進行之中，實際進行了車棚項目的建設，此車棚結構的形式為單立柱形式，車棚坐落于辦公場所，外形與預估的效果基本一致，較為美觀大方。以下就這兩種類型進行一下探討。

3.1 鋼結構光伏車棚單柱形式介紹

鋼結構光伏車棚的地上有2組鋼柱子，傾斜的鋼結構棚最低點離地面距離大于2.5米。整個車棚屋頂可安裝光伏組件30塊（5塊*6排），裝機容量7.95kWp。

根據(jù)設計圖紙，一個鋼結構光伏車棚可最多容納2輛普通小轎車，且滿足國家標準車庫長度不小于2.4m的要求。

其主要優(yōu)點有：

（1）車棚最低高度大于2.5米；

（2）設計考慮使用的規(guī)范與荷載；

（3）外觀裝飾較為美觀；

（4）安裝受限的情況較少，只需要單邊開挖施工即可。

其主要劣勢有：

（1）用鋼量有所增加；

（2）土建基礎較大，成本相對增加；

（3）防水處理較難。

另外，在探討單柱結構的形式時，也參入了對安裝角度的分析探討，也分析了幾套方案，就安裝的角度不同，實際所使用的建設施工成本和實際項目收益之間是有著一定的關聯(lián)的。簡單來說，在組件全部朝南帶傾角，在一定的角度范圍之內(nèi)，角度越大，發(fā)電量越高，但是系統(tǒng)的造價的成本也就越高。針對這個問題，我們結合土建的結構設計軟件和PVSYST光伏發(fā)電量測算軟件對兩者進行了分析比較。與此相關的分析比較復雜，在此不做贅述。

大角度的車棚安裝，雖然能在一定的程度上加大收益，但相應的也會增加車棚的建設制造成本，此外過高過傾斜的車棚美觀度上會打一定的折扣，綜合考慮下來，還是以小角度的車棚為首選。

3.2 鋼結構光伏車棚雙柱形式介紹

雙柱的鋼結構車棚樣式比較單一，基本為5度左右?guī)露仍O計，結構的強度上有較好的保障，且在使用中能較好的打開車門，使得車棚更為合理。endprint

根據(jù)設計圖紙，一個鋼結構光伏車棚可最多容納2輛普通小轎車，且滿足國家標準車庫長度不小于2.4m的要求。

其主要優(yōu)點有：

（1）車棚最低高度大于2.5米；

（2）設計考慮使用的規(guī)范與荷載；

（3）變化形式較多；

（4）用鋼量明顯減少，降低成本。

其主要劣勢有：

（1）施工時開挖量增多，隱蔽工程較多，對于現(xiàn)場管線復雜的項目較難施工；

（2）防水較難處理。

3.3 兩種形式車棚的對比分析

以上所述的兩種形式的車棚整體效果上相差不大，且實際的使用中也未有較大的不合理之處。但相較單柱的車棚，雙柱的車棚由于可以更便利地停車，所以更受大家的追捧。更有甚者將此類理念運用到非機動車車棚的設計之中，也有設計出此類的項目。由于此類車棚的設計之中有一個共同的較為明顯的缺陷，即對車棚防雨的設計，對此也有專項的研究。

本實用新型光伏車棚支架，包括車棚工字鋼框架，槽鋼檁條，泄水槽，落水管，W型流水槽，橫向流水槽，橡膠墊塊，鋁型材中壓碼，鋁型材邊壓碼，定制不銹鋼長螺釘，組件連接結構膠，鋁型材擋水板等配套材料。其中車棚的框架結構均為工字鋼材料組裝制成，其結構穩(wěn)固，選用鋼材均為A3鋼，在C型檁條上有開孔，用以讓定制不銹鋼長螺釘穿過連接W型流水槽和橫向流水槽，W型流水槽與橫向流水槽均用以排水之用，當降雨天氣時，可以借助W型流水槽與橫向流水槽來排水，將雨水收集到泄水槽內(nèi)，通過落水管把雨水送入底下的排水系統(tǒng)中，組件連接結構膠用以保證組件與組件之間短邊的緊密連接，保證雨水不進入車棚內(nèi)部，鋁型材中壓碼與鋁型材邊壓碼通過定制不銹鋼長螺釘固定在W型流水槽上，至此車棚的基本框架結構已經(jīng)可以保證雨水的排泄，光伏組件的簡易正確安裝，在完成組件支架的搭建同時完成了車棚的完成，可以很有效的利用越來越緊張的地上面積，兩者共用合二為一，為高效簡易安裝的光伏車棚的設計典范。

4總結

本文將介紹了凝土光伏車棚，鋁型材結構光伏車棚，鋼結構光伏車棚，并對鋼結構光伏車棚中的單柱和雙柱形式進行了比較分析，且說明了車棚防雨設計的理念與方法。總之，鋼結構光伏車棚更受大家的追捧，單柱形式更為美觀，雙柱形式成本較低，各有側(cè)重，可根據(jù)實際情況進行選擇。

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