戶用光伏發電系統支架安裝方式探究

趙海斌 包文龍 張良利 楊松 沈道軍

摘 要：本文是針對戶用光伏的安裝方式做詳細的探討，由于每家每戶的情況都是不盡相同的，所以，對于戶用光伏來說，民用型房子一般都是自建房，沒有圖紙，在民用型的屋頂上安裝光伏時，其安裝方案可以根據現場實際情況來進行調整，并不是一成不變，適合的安裝方案可以減少安裝成本，從而整體上提高經濟效益。

關鍵詞：民用型房子；安裝方案；步驟

中圖分類號：TM615 文獻標志碼：A

0 引言

光伏發電是利用半導體界面的光生伏打效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。光伏發電被稱為最理想的新能源。與常用的發電系統相比，太陽能光伏發電的優點主要體現：①無枯竭危險；②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優勢；④無須消耗燃料及大部分都不需要架設輸電線路即可就地發電供電；⑤能源質量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦建設周期短，獲取能源花費的時間短。隨著國家光伏補貼政策的相繼出臺以及大力扶持，我國的光伏技術由前期的摸索到現在的成熟，已經達到世界領先水平。由于太陽能光伏的安裝使用惠國惠民，我國很多民用型家庭已經安裝了太陽能光伏，也已經達到了預期的經濟效益。

戶用光伏中，戶型類別的不同會導致安裝方案不同。屋面常采用鋼支架或鋁合金支架來與光伏組件連接。光伏支架是光伏發電系統中為了擺放、安裝、固定太陽能面板而設計的特殊的支架。太陽能光伏支架作為光伏電站的重要組成部分，它承載著光伏電站的發電主體。選擇合適的光伏支架不僅可以保證光伏組件的安全運行、降低破損率，更能降低工程造價，減少后期的養護成本。本文中，將重點介紹幾種戶用光伏的安裝方案以及施工現場調整組件的安裝方案，使得光伏組件與屋面能牢固連接。

1 探究平屋頂支架安裝方式

1.1 平屋頂的詳細描述

平屋頂目前主要存在于兩種形式，一種是現澆混凝土屋頂；一種是預制板混凝土屋頂。對于現澆混凝土屋頂，由于其樓板結構配筋較好，可以滿足光伏支架的承載要求；對于預制板的混凝土屋頂，其自身的承載強度及整體性能不是很好，我們在安裝光伏支架的時候，需要對其進行核算其強度。安裝方式如圖1所示。

1.2 平屋頂的安裝步驟

（1）首先清潔屋面雜物，使用皮尺在屋面上測量基礎的安裝位置，然后安放基礎。

（2）使用沖擊鉆對水泥基礎打孔，孔深根據基礎厚度及螺栓長度決定，螺栓直徑可采用M10。

（3）將膨脹螺栓放入孔口，使用木槌或皮錘等非金屬錘子將螺栓輕輕敲入孔內，與孔口間距30mm。

（4）安裝底梁或基座，將底梁孔或基座孔對準螺栓使用扳手將螺母旋緊；（依照上面方式固定其他基礎基座）。

（5）按照支架角度量取后立柱安裝位置，使用螺栓將基座與后立柱固定。

（6）固定斜梁，使用角連接件與后支柱固定，用螺栓將斜梁與底座連接。

（7）固定龍骨，根據組件安裝孔確定龍骨安裝位置，龍骨與安裝孔距離保持在±100mm，組件兩端邊框距斜梁200mm～300mm，使用異型螺母將龍骨固定在斜梁上。

（8）組件安裝，安裝前確定組件安裝高度，組件下端玻璃面距離地面300mm，使用側壓塊固定組件，先固定下端壓塊防止組件滑落，組件邊框距離龍骨兩端距離20mm～30mm。固定時需兩人配合，使用拉線法或水平尺確定組件整體平行度。

總體來說，我們更傾向于對現澆混凝土屋頂安裝光伏支架，而對于預制板的混凝土屋面，一般都是不能滿足其承載要求的。

2 探究瓦屋頂支架安裝方式

2.1 瓦屋頂的詳細描述

瓦屋頂主要采用順坡架空安裝方式，同時組件與屋面之間的垂直距離需要滿足安裝和通風散熱間隙的要求。光伏陣列相對于屋頂平行鋪設，支架采用鋼制預埋件點陣式固定橫梁。瓦屋頂光伏支架安裝方式如圖2所示。

2.2 瓦屋頂的一般安裝步驟

（1）小心翼翼地將安裝位置的瓦片揭下，防止打碎。

（2）將掛鉤與屋面橫梁用螺栓固定好。

（3）將掛鉤與屋面鋼支架用螺栓連接。

（4）依次將掛鉤與屋面鋼支架用螺栓連接。

（5）將組件與鋼支架用螺栓連接。

（6）依次將組件與鋼支架用螺栓固定，并擰緊。

農村的民用型住宅一般都是自建房，缺少圖紙。總體來說，對于普通的磚墻瓦屋頂，一般都是可以滿足光伏支架的承載要求的；對于土墻以及保溫墻的瓦屋頂，一般都是不滿足其承載能力的，安裝支架會存在一定的安全隱患。

3 探究彩鋼瓦屋頂支架安裝方式

對于戶用光伏來說，居民建筑常見的戶型是瓦屋頂與平屋頂。戶用彩鋼瓦屋頂還是偏少的，主要常見于廠房，倉庫等大型建筑物。這里主要簡單介紹下安裝方式。

彩鋼瓦屋頂光伏支架是為彩鋼板屋頂分布式光伏電站設計的，適合于廠房或倉庫等大面積的彩鋼瓦屋頂。根據彩鋼瓦的不同類型結構配套特定的鋁合金夾具（角馳式、直立鎖邊、暗扣式），達到最穩固的安裝效果。此安裝方式不破壞原有建筑的防水，并有效地和原有屋頂結合在一起。光伏支架主材均采用鋁合金夾具來連接導軌與組件，使其牢固結合。彩鋼瓦屋頂的支架安裝方式如圖3所示。

4 結論與建議

針對戶用光伏支架安裝方式簡單介紹以上三種典型的類型。總體的經濟效益來說，我們更傾向于彩鋼瓦屋頂的支架安裝方案，與其他兩種安裝方案，經濟成本不是很高。其實對于戶用光伏支架安裝來說，由于每家每戶安裝要求和戶型不同，沒有固定的安裝方式，可以根據現場環境情況，來進行調整，畢竟工程施工不同于設計方案。每個工程都沒有統一的安裝標準，我們只要在滿足安全標準的前提下，還是推薦采用快速型和經濟型的安裝方式。

參考文獻

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[2]GB50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[3]趙爭鳴，孫曉英，劉建政.太陽能光伏發電及其應用[M].北京：科學出版社，2005.