屋頂及外墻太陽能光伏發電施工技術研究

原文君 山西五建集團有限公司

1 前言

太陽能是可持續再生能源，取之不盡、用之不竭。與傳統的火力發電、風力發電、核發電相比，太陽能發電是最理想的可再生資源發電技術，因此，太陽能光伏發電得到了廣泛的應用，逐步成為常規電力的一種補充和替代。在國家政策的引導和鼓勵下，我國太陽能光伏產業高速發展，在建筑節能工程中，得到了積極推廣和應用，也取得了顯著的綜合效益。

2 施工特點

太陽能是可持續再生能源，用之不竭，取之不盡。光伏發電具有以下特點：可避免遠程輸電造成的損耗；光伏發電轉換過程簡單；節約用地，清潔環保；光伏發電系統穩定性可靠；無需專人值守；便于運輸和安裝；國家政策支持等。

3 工藝原理

在屋頂及外墻的固定支架上安裝太陽能電池組件，太陽能組件在陽光照射下吸收光能，電池兩端對異號電荷進行積累，產生“光生電壓”，即“光電效應”。因此可將太陽能轉換為電能，再通過逆變器等電器設施將電能傳輸至用電終端或并網傳輸到供電線路。控制器再對所發的電能進行調壓和控制，把調整后的穩定能量送至直流負載或交流負載，將多余的能量送往蓄電池進行儲存，自動控制蓄電池充滿后及時斷電，避免過充。當所發的電能不能滿足負載要求時，自動控制設備可將蓄電池的電能送往負載。當蓄電池所儲存的電能接近放完時，自動控制設備為保護蓄電池，可不被過放電。逆變器設備主要負責將直流電轉換成交流電，供交流負載使用。其原理為：太陽能電池方陣→配電柜→并網逆變器→賣電電表→電網→買電電表→生活生產負載。

4 工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

現場勘察→屋面及外墻支架安裝→光伏電池組件安裝→并網逆變器安裝→防雷接地安裝→試運行→質量驗收。

4.2 操作要點

4.2.1 現場勘察

施工前，了解施工現場情況，根據設計標準，妥善處理屋頂及外墻防水，要確保做到不會破壞屋面及外墻的防水。

4.2.2 屋面及外墻支架安裝

屋面及外墻支架安裝的操作流程：屋面清理→測量定位→支腳底座安裝鉆孔→安裝支腳→安裝橫向支撐→安裝軌道→安裝斜支撐。

a) 屋面及外墻清理：測量定位時，將屋面及外墻清理干凈。

b) 測量定位：根據平面布置圖確定每個支腳安裝點的位置。

c) 支架底座安裝鉆孔：在安裝點的位置，根據支腳底座孔距在樓面及外墻上打孔，孔的直徑、深度可根據膨脹螺栓尺寸而定。

d) 安裝支腳：根據圖紙確定支腳尺寸，用膨脹螺栓將支腳固定。

e) 安裝橫向支撐：根據圖紙確定橫向支撐長度，用連接件將橫向支撐與支腳連接。

f) 安裝軌道：根據圖紙要求選擇軌道長度，確定軌道方向，用連接件將軌道固定在橫向支撐頂部，根據圖紙尺寸用螺栓將軌道固定在軌道固定件一側。

g) 安裝斜支撐：根據圖紙，選擇斜支撐、斜支撐連接件及斜支撐固定螺栓，將斜支撐固定在圖紙指定的位置。

4.2.3 光伏電池組件安裝

a) 電池板桿件安裝：安裝前，應檢查電池板桿件是否完好。電池板桿件應根據圖紙設計進行安裝。為了保證支架的可調余量，連接螺栓不應緊固。

b) 電池板安裝面的粗調：確定首末兩端電池板固定桿的位置及標高，將其螺栓緊固；在首末兩根電池板固定桿的上下兩端系放線繩，并將其繃緊；利用放線繩為基準對其余電池板固定桿位置及標高進行調整，保證其在同一個平面內，并將所有螺栓進行預緊固。

c) 太陽能電池板進場后，應進行觀感檢驗，太陽能電池板如有變形、玻璃損壞、劃傷及裂紋時，應及時更換；安裝前，在陽光下測量單塊電池板的開路電壓，不應低于標稱開路電壓的4V。檢查電池板輸出端與標識，正負極應相互吻合。

d) 太陽能電池板安裝：在運輸和保管過程中，太陽能電池板應輕搬輕放，避免有強烈的沖擊和振動，不得橫置重壓。太陽能電池板安裝時，應自下而上，逐塊安裝。電池板螺桿的安裝方向為自內向外，并緊固螺栓。在安裝過程中，應輕拿輕放，避免電池板表面的保護玻璃破壞；太陽能電池板的連接螺栓應有彈簧墊圈和平墊圈。緊固后，應將螺栓露出部分及螺母涂刷防銹油漆，做防松處理。在安裝結束后，進行補漆，太陽能電池板安裝必須做到同方陣內的電池板間距應保持一致，橫平豎直。

e) 電池板調平：采用紅外線掃平儀進行找平，在電池板方陣的上下兩端作為基準線，分別調整其余電池板，保證電池板方陣在同一個平面，然后緊固所有螺栓。

f) 電池板接線：電池板的接線方式應符合圖紙設計要求。接線前，多股銅芯線應先將線頭進行搪錫處理。接線時，應保證接線正確，避免將正負極接反。每串電池板連接完畢后，應檢查電池板串開路電壓是否正確，連接無誤后斷開一塊電池板的接線，保證后續工序的安全操作；將電池板串與控制器的連接電纜進行連接，電纜的金屬鎧裝應進行接地處理。

4.2.4 并網逆變器安裝

并網逆變器是光伏并網發電系統的關鍵部件，它是將太陽能電池方陣及蓄電池提供的直流電轉換成交流電的主要設備。當負載是交流負載時，逆變器可將太陽能電池和蓄電池產生的直流電轉換成交流電。太陽能光伏組件通過接收太陽輻射產生的能量將高頻直流轉換成高壓直流電，經過并網逆變器逆變轉換后，向電網輸出與電網電壓同頻、同相的正弦交流電。逆變器與線路連接緊密，固定牢靠；并網逆變器及其附件外殼均應接地，并符合設計及規范要求。

4.2.5 防雷接地安裝

扁鐵連接、鉆孔→扁鐵與組件安裝→扁鐵與基礎槽鋼焊接→接地系統安裝→接地電阻測試。

a) 扁鐵連接、鉆孔：將扁鐵與組件接地孔對應用記號筆做好鉆孔標記和鉆孔，再用焊機按方陣長度將扁鐵進行焊接。

b) 扁鐵與組件安裝：將焊接連好的扁鐵用六角法蘭面自攻螺釘與組件接地孔對接，施工時，注意電鉆力度和方向以免損傷組件。

c) 扁鐵與基礎槽鋼焊接：方陣每排扁鐵與組件安裝結束后兩頭需彎頭將其與底腳焊接在一起，使整個方陣組件與基礎結構連成一個整體。

d) 接地系統安裝：埋設接地體應選擇在電阻率較低的地方，如潮濕土壤，不應選擇有腐蝕性物質的地方，否則會造成接地系統腐蝕過快；埋設引下線和接地裝置應進行隱蔽，防止人為損壞。

4.2.6 試運行

安裝完后，進行調試及試運行。

4.2.7 質量驗收

調試合格后，報監理單位及相關單位進行質量驗收。

5 應用情況及效果

筆者公司施工的某學院新校區教師周轉宿舍樓，在屋頂及第12層向陽面陽臺外墻采用太陽能光伏發電施工技術。該技術具有太陽能光伏板壽命長，可靠性高，系統靈活，建設周期短，運行維護成本低，節約用地，不污染環境，不排放廢棄物等特點，經濟效益和社會效益顯著，具有良好的推廣應用前景。

6 結束語

屋頂及外墻太陽能光伏發電施工技術工藝簡單，建設周期短，可自動調控，無需人員值守，無噪音，無污染，不會產生垃圾和廢棄物，有利于節能和環境保護，太陽光能轉換為電能，轉換效率高，使用壽命長，有效利用資源和保護環境，在筆者公司多個工程上進行推廣和應用，起到了示范作用，獲得監理、建設單位、質監站、安監站等單位的高度評價，提高了筆者公司的社會信譽，經濟效益和社會效益顯著。