直立鎖邊型彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工技術

任永強 劉賢松 李 鵬 龍 飛 劉 斌

中建一局集團裝飾工程有限公司 北京 100161

在傳統的彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工中，需要先在彩鋼瓦的瓦楞頂面或者側面打孔，然后通過螺釘或者鉚釘實現與夾具的連接，最終將光伏組件固定安裝。這種安裝方法存在破壞屋面結構、防水系統，以及安裝速度慢等缺點。

本文介紹的直立鎖邊型彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工工法，采用了根據直立鎖邊型彩鋼瓦屋面的特點而專門定制的夾具，較常規彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工工法，具有更強的針對性和適用性，能保證彩鋼瓦屋面原有的結構強度及防水系統，并能明顯地提高施工速度[1-5]。

1 工程概況

合肥京東方半導體屋頂分布式光伏發電工程位于安徽省合肥市新站區工業園內。工程在安裝多晶硅雙玻組件時，采用了根據直立鎖邊型彩鋼瓦特點而定制的光伏夾具來固定光伏支架與直立鎖邊彩鋼瓦瓦楞。光伏支架采用平鋪方式。通過應用該技術，工程提前全部安裝完成并發電，運行至今狀況良好，取得了可觀的社會和經濟效益。

2 施工技術特點及工藝原理

2.1 施工技術特點

1）夾具設計獨特，安裝方便快捷。

2）光伏組件為廠家定制，模塊化拼裝，安裝效率高，可以大大節省工期。

3）工藝原理簡單，施工操作性強，能有效地保證工程整體外觀。

4）不破壞彩鋼瓦屋面原有的結構強度及防水系統，能有效地保證工程質量。

2.2 工藝原理

先采用根據直立鎖邊型彩鋼瓦屋面特點而專門定制的夾具與直立鎖邊型彩鋼瓦屋面的瓦楞牢固連接，再用六角螺栓將夾具與光伏支架固定，然后用扣件將光伏組件固定在光伏支架上，最后通過屋面線槽（橋架）進入變電站并與并網點相連接，如圖1所示。

圖1 安裝效果圖

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準備→夾具定制設計→夾具拉拔試驗→夾具安裝→光伏支架安裝→光伏組件安裝→布線→橋架安裝→逆變器及匯流箱安裝

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

熟悉光伏組件平面布置圖紙及其他技術文件；根據設計要求進行測量放線，準確定位出每塊組件的安裝位置；施工人員、機具、材料及現場用電能滿足正常施工需要；屋面已清理干凈，無廢棄材料及施工工具等；在屋面上規劃一條專門供施工人員行走的路線，并做好防護措施。

3.2.2 夾具定制設計

收集施工現場直立鎖邊型彩鋼瓦的尺寸規格；根據收集到的直立鎖邊型彩鋼瓦的尺寸規格，到工廠制作出符合現場施工要求、特定的直立鎖邊型彩鋼瓦夾具模型；將制作好的直立鎖邊型彩鋼瓦夾具帶到現場進行試安裝。

3.2.3 夾具拉拔試驗

將直立鎖邊夾具與彩鋼瓦鎖緊；將鐵絲纏繞在夾具上，再用拉力計計數；兩人合力一起往上抬，由測試人員記錄數據；在直立鎖邊型彩鋼瓦屋面上的不同地方分別取點測試，并記錄數據；根據GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》分析試驗結果數據是否滿足工程設計要求，若不滿足，則需要修改夾具模型，直至符合設計要求才可進行下一步施工。

3.2.4 夾具安裝

根據光伏組件尺寸（1 640 mm×992 mm×35 mm）和彩鋼瓦瓦楞間距（現場實測為480 mm）確定出夾具橫向間距為960 mm，縱向間距為840 mm，然后彈線定位出夾具的安裝位置，并做好標記。夾具安裝要做到橫平豎直；夾具與彩鋼瓦瓦楞鎖緊，保證施工質量；用2個M8 mm×40 mm的六角螺栓連接夾具的主夾臂與輔夾臂（圖2、圖3）。

圖2 夾具三維示意

圖3 夾具實物

3.2.5 光伏支架安裝

光伏支架采用6063A槽式鋁合金型材，長度為6 000 mm和4 470 mm（根據現場實際情況測量計算所得），截面尺寸為40 mm×30 mm；光伏支架采用分段安裝，一個光伏支架與夾具固定安裝完成后，用連接件和螺栓與下一個光伏支架連接，然后進行光伏支架的安裝固定。重復此操作，完成所有光伏支架的安裝固定；光伏支架與安裝好的夾具用M8 mm×40 mm的六角螺栓連接；光伏支架之間用M8 mm×20 mm的外六角螺栓連接（圖4）。

圖4 夾具與光伏支架連接示意

3.2.6 光伏組件安裝

光伏組件采用285 W（峰值功率）多晶硅組件；光伏組件沿著光伏支架由南向北安裝，光伏支架伸出光伏組件陣列外邊緣100 mm；將組串的一側用邊扣件與光伏支架固定（圖5）；將另一光伏組件與固定好的光伏組件用中扣件和光伏支架進行固定（圖6），并按照次序完成整個組串光伏組件的安裝；重復以上步驟，完成所有光伏組件的安裝；光伏組件安裝的傾斜角度偏差為±1°；相鄰光伏組件間邊緣高差≤2 mm，同組光伏組件間邊緣高差≤5 mm。扣件實物如圖7所示。

圖5 邊扣件安裝

圖6 中扣件安裝

圖7 扣件實物

3.2.7 布線

組件帶有2根抗曬線纜，每根末端帶有多向兼容接頭。正極為母接頭，負極為公接頭；布線按照組件安裝的方向進行，每22塊組件為1個組串進行串聯，每6個組串進行并聯；組件之間串聯，組串之間并聯使用PVF-1×4 mm2的光伏專用線纜；將PVF-1×4 mm2的光伏專用線纜布置在安裝好的光伏支架卡槽里。

3.2.8 橋架安裝

橋架采用熱鍍鋅Q235B鋼，并使用M8 mm×30 mm的外六角螺栓與光伏支架連接（圖8、圖9）；橋架之間用連接片連接，并接好跨接線；橋架與光伏支架之間要做好接地。橋架支架縱向間距不大于2 m。橋架厚度要求：橋架寬度＜100 mm的板厚不小于1.2 mm，100 mm≤橋架寬度＜150 mm的板厚不小于1.5 mm，150 mm≤橋架寬度＜400 mm的板厚不小于1.8 mm，400 mm≤橋架寬度≤800 mm的板厚不小于2.2 mm。

圖8 橋架與光伏支架連接

圖9 橋架安裝實物

3.2.9 逆變器及匯流箱安裝

逆變器及匯流箱支架采用50 mm×50 mm×5 mm的角鋼焊接，然后鍍鋅；鍍鋅角鋼與夾具通過螺栓進行連接；逆變器及匯流箱與支架通過M10 mm×35 mm的螺栓連接（圖10、圖11）；支架上方安裝防雨帽鋼板，防止下雨天逆變器及匯流箱進水，防雨帽鋼板采用自攻釘連接或螺栓連接，每200 mm一個固定點。現場應保證光伏并網逆變器及匯流箱作為一個單獨整體的安全性、可靠性，并能夠作為一個整體進行聯合接地，在光伏并網逆變器及匯流箱內部，防雷系統的接地線和漏電監測保護系統的接地線不能共用。并網逆變器的每路直流輸入電纜為截面積4 mm2的光伏專用電纜，交流總輸出電纜型號為ZRC-YJV-0.6/1 kV-3×25＋2×16 mm2。匯流箱的每路交流輸入電纜型號為ZRC-YJV-0.6/1 kV-3×25＋2×16 mm2，交流總輸出電纜型號為ZC-YJV22-0.6/1 kV-3×95＋2×50 mm2。

圖10 逆變器安裝示意

圖11 逆變器安裝實物

4 對比分析

4.1 社會效益分析

直立鎖邊型彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工技術具有操作簡單、施工速度快、節省工期、質量容易控制等特點，完全可以保證工期要求。相對于其他的施工工藝，該技術更容易實現對施工進度、過程管理的全面控制，更易于保證施工質量，有效地降低了管理成本，提高了工作效率。同時，該技術涉及的施工材料全是配套使用，材料數量都是固定的，大幅度減少了施工材料的浪費。

4.2 經濟效益分析

以合肥京東方半導體屋頂分布式光伏發電工程為例，相對于傳統直立鎖邊型彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工技術，采用本技術節約了施工工期約23.85%，降低了施工成本約25.48%，取得了較好的經濟效益。

5 結語

本施工技術的實施，保證了直立鎖邊型彩鋼瓦屋面原有的結構強度及防水系統，大幅度節約了工期，提高了業主的滿意度，對于企業的長期發展非常有利。同時，本施工技術還具有很好的社會效益和經濟效益，可為今后類似的工程施工提供可靠的借鑒經驗。