分布式太陽能組件與金屬圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)合方式研究

鄒晨

【摘 要】分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種用途廣泛、前景廣闊的發(fā)電與能源綜合利用方式，金屬圍護(hù)系統(tǒng)在工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用，論文通過對太陽能組件類型與金屬維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行簡單闡述，并對二者結(jié)合方式做出分析研究。

【Abstract】Distributed photovoltaic power generation system is a widely used and promising comprehensive utilization mode of power generation and energy. The metal enclosure system has been widely used in the field of industrial and civil construction. In this paper， the types of solar energy modules and metal maintenance system are briefly described， and the combination of the two methods is analyzed and studied.

【關(guān)鍵詞】分布式太陽能組件;結(jié)合方式;金屬圍護(hù)

【Keywords】 distributed solar energy module; combination mode; metal enclosure

【中圖分類號】TK511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2018）10-0163-02

1 引言

分布式光伏發(fā)電主要指運用光伏組件，將太陽能轉(zhuǎn)變成為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)。且成為一種前景較為廣闊的發(fā)電與能源綜合利用方式。而金屬維護(hù)系統(tǒng)由于近些年在國內(nèi)建筑領(lǐng)域的有效推廣，屋面以及墻面的金屬形式被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域。不過國內(nèi)光伏領(lǐng)域發(fā)展階段并未考慮與建筑進(jìn)行結(jié)合。近年來，分布式光伏發(fā)電得到快速發(fā)展，但與其相匹配的規(guī)范、管理以及運行標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，致使問題集中凸顯。此外，工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域的金屬屋面系統(tǒng)，設(shè)計階段通常未對光伏系統(tǒng)進(jìn)行充分考慮，且金屬維護(hù)系統(tǒng)供應(yīng)商考慮到應(yīng)用分布式光伏系統(tǒng)后，其運行維護(hù)以及檢修工作可能會對金屬維護(hù)系統(tǒng)的使用年限等產(chǎn)生影響。因此，導(dǎo)致分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)于建筑屋面得到部分應(yīng)用，在面積更大的屋面墻面應(yīng)用甚少。

2 太陽能光伏組件

太陽能電池具有較多形式的分類，以結(jié)晶狀態(tài)進(jìn)行劃分包括結(jié)晶系薄膜式與非結(jié)晶系薄膜式，而結(jié)晶系薄膜式有可以劃分為單結(jié)晶形與多結(jié)晶形。根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分：同質(zhì)量結(jié)太陽電池以及液結(jié)太陽電池與異質(zhì)結(jié)太陽電池等。根據(jù)用途進(jìn)行劃分：地面太陽能電池以及光敏傳感器與空間太陽能電池。根據(jù)工作方式進(jìn)行劃分：聚光太陽能電池以及平板太陽能電池。按照應(yīng)用材料進(jìn)行劃分：納米晶太陽能電池以及電極型太陽能電池等。根據(jù)組件彎曲性能進(jìn)行劃分：柔性與剛性。可以與金屬維護(hù)系統(tǒng)之間彼此結(jié)合用作分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的光伏組件，主要為地面太陽能電池，通常是以單晶與多晶以及薄膜電池為主，剛性與柔性組件同樣有所應(yīng)用。

針對金屬維護(hù)系統(tǒng)結(jié)合的要求，按照太陽能光伏組件的彎曲性能或組件封裝的區(qū)別，產(chǎn)品所具備的特性也各不相同。對于單玻常規(guī)、透明有框邊框組件而言，其作為較為常見的光伏組件，具有良好的剛度，受到風(fēng)荷載作用是性能較為穩(wěn)定;對于雙玻無邊框組件而言，其玻璃透水率趨近于零，具有良好的耐腐蝕性與耐磨性以及較高的防火等級;對于非晶硅薄膜電池柔性組件而言，具備輕質(zhì)、彎曲性良好、超薄、適合與民用產(chǎn)品結(jié)合且安裝成本較低;對于晶硅半柔性組件而言，其為層狀結(jié)構(gòu)，且單元模塊均為層狀結(jié)構(gòu)，包括剛性背板以及透明前板材料與光電發(fā)電單元，光電發(fā)電單元有單獨電池片或是根據(jù)設(shè)定電路進(jìn)行設(shè)計連接為整體的多個電池片。該材料由于生產(chǎn)廠家相對不多，于建筑領(lǐng)域應(yīng)用甚少[1]。

3 金屬維護(hù)系統(tǒng)

3.1 金屬維護(hù)系統(tǒng)材料

金屬維護(hù)系統(tǒng)材料以金屬壓型板與夾芯為主，其中，金屬性壓板材料包括鈦合金、鋼、銅以及鋁合金等，較為常用材料為鋼、鋁合金兩種。金屬壓型板的板型劃分為高波板以及低波板，連接方式劃分為搭接以及咬合與扣合連接形式。夾芯板制作材料主要為涂彩鋼板以及保溫材料，保溫材料主要有聚氨酯以及玻璃面板等。夾芯板板型可以劃分為平板與波型版，連接方式劃分為暗藏式緊固件連接以及露明式緊固件連接兩種形式。

3.2 金屬維護(hù)系統(tǒng)構(gòu)造

金屬維護(hù)系統(tǒng)主要包括金屬屋面維護(hù)系統(tǒng)、金屬墻面維護(hù)系統(tǒng)。屋面構(gòu)造層由下至上主要包括屋面底板、吸聲層、隔氣層、保溫層、隔聲層、屋面防水層、屋面裝飾層。墻面構(gòu)造層由下至上主要包括屋面底板、吸聲層、隔氣層、保溫層、防水透氣層、墻面板。

作為金屬維護(hù)系統(tǒng)的主要材料之一，對于壓型金屬板常見類型，屋面板主要劃分為：咬合型屋面板以及搭接型屋面板與扣合型屋面板;墻板主要可分為：企口式搭接板以及搭接型墻面板。其中屋面板中應(yīng)用較為廣泛的主要為角馳系列以及直立鎖邊型，而墻面板主要以波紋板為主[2]。

4 分布式太陽能組件與金屬維護(hù)系統(tǒng)結(jié)合方式

分布式太陽能組件與金屬維護(hù)系統(tǒng)結(jié)合方式主要受如下兩方面影響：第一，業(yè)主選擇的光伏組件規(guī)格以及品類;第二，業(yè)主與設(shè)計單位商議的金屬圍護(hù)系統(tǒng)板型。對于壓型金屬板版型而言，對板肋連接方式可以選取與匹配的結(jié)合方式展開研究，有關(guān)部門可以進(jìn)行試驗，對光伏組件安裝對金屬維護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究，尤其是對使用年限、強度等給出相關(guān)的結(jié)論與意見，為應(yīng)用推廣奠定可靠基礎(chǔ)。

4.1 太陽能光伏組件與屋面板的結(jié)合方式

第一，搭接型結(jié)合方式。針對搭接型結(jié)合方式屋面板，分布式光伏系統(tǒng)通常不宜安裝于無固定支架板型。若板材厚度符合標(biāo)準(zhǔn)則可考慮，通常做法如下：首先，將鋁合金夾具安裝于金屬屋面板，于夾具上部位置安裝支架，支架上部位置安裝有框太陽能光伏組件或是雙玻組件;其次，針對柔性組件而言，將鋁合金夾具安裝于金屬屋面板，于夾具上部位置安裝支架，支架上部位置鋪設(shè)剛性襯板，襯板上部位置安裝柔性薄膜光伏組件或是半柔性晶硅光伏組件;最后，若屋面板具有良好的平整度，可以選取支架與夾具結(jié)合的一體式支架，對于屋面板位置的一體式支架與其頂部位置的太陽能光伏組件，將一體式支架的壓塊鎖緊，并固定于一體式支架上。

第二，咬合型結(jié)合方式。針對咬合型結(jié)合方式屋面板，不論是以角馳系列為主的還是以直立鎖邊鋁鎂錳板為主、以直立鎖邊為主的咬合型屋面板，做法均具備以下特點：首先，將鋁合金夾具安裝于金屬屋面板，于夾具上部位置安裝支架，支架上部位置安裝有框太陽能光伏組件或是雙玻組件。以咬合型屋面板為例，夾具主要為涼快鋁合金部件，運用螺栓將其固定在屋面肋區(qū)域的凸起位置，為非刺穿屋面做法。其次，對于部分直立鎖邊板，包括矮立邊金屬板，屋面板波谷具有平整且無凹凸的良好特性，波谷內(nèi)寬度同柔性薄膜光伏組件互相匹配，能夠?qū)⒐夥M件安裝于波谷內(nèi)。

第三，柔性防水卷材屋面結(jié)合方式。屋面防水層主要采用柔性卷材，較為常用的則為TPO，而對于柔性薄膜太陽能光伏而言，電池表面位置封裝材料，前板位置封裝膜采用ETFE多層復(fù)合膜，背板位置封裝膜采用PET復(fù)合膜，組件邊緣位置采用熱熔丁基膠進(jìn)行封邊處理，能夠?qū)⒐夥M件粘貼至高分子卷材表面位置。若廠家針對柔性薄膜太陽能光伏電池進(jìn)行相關(guān)試驗，可能夠直接采用熱風(fēng)焊接其上。

4.2 太陽能光伏組件與墻面板結(jié)合方式

鑒于國內(nèi)墻面板安裝較為不常見，且光伏安裝方向為豎向垂直角度時，由于太陽能投射角等原因會對發(fā)電率產(chǎn)生一定影響，通常將三角支架安裝固定于墻面板位置，并安裝條狀、組件輕質(zhì)且尺寸規(guī)格較小的帶狀柔性組件或是太陽能光伏板。不過薄膜電池具有較好的弱光性特點，即便晶硅電池也有應(yīng)用于墻面位置，且墻面金屬維護(hù)系統(tǒng)通常為純平夾芯板等具有平整表面的墻面維護(hù)系統(tǒng)或是金屬幕墻保溫系統(tǒng)等，部分單位運用結(jié)構(gòu)膠將投向包膜太陽能電池以及半柔性晶硅電池進(jìn)行粘貼。此外，也有部分光伏建筑一體式供應(yīng)商對墻面板采取研發(fā)定制，生產(chǎn)了外貼晶硅組件形式的墻面板，并于實際工程階段進(jìn)行試用。

5 結(jié)論

對于建筑工程而言，采用金屬維護(hù)系統(tǒng)作為墻面與屋面，建成還是在建等項目，存量較多，務(wù)必對其與分布式太陽能光伏組件之間彼此相結(jié)合的重要性、經(jīng)濟(jì)適用性以及可能存在的風(fēng)險與問題等進(jìn)行研究，為我國提倡的節(jié)能減排、綠色環(huán)保理念做出努力與貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】毛業(yè)軍，鄧誼柏，陳鐵柱.基于超級電容的分布式太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計[J].電力機車與城軌車輛，2018，41（03）：40-44.

【2】肖波，宋樹雄.金屬圍護(hù)系統(tǒng)在幕墻中的應(yīng)用探討[J].中國建筑防水，2017，8（08）：20-22.