新型光伏車棚結(jié)構(gòu)類型的比較

曹春梅　宋潔　施亮

摘 要 在當(dāng)今社會(huì)，光伏車棚的使用越來越普遍。光伏車棚有多種結(jié)構(gòu)類型，如混凝土光伏車棚，鋁型材結(jié)構(gòu)光伏車棚，鋼結(jié)構(gòu)光伏車棚等，鋼結(jié)構(gòu)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(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)的效果對鋼結(jié)構(gòu)車棚中的單柱和雙柱形式進(jìn)行比較。

關(guān)鍵詞 光伏車棚 混凝土 鋁型材 鋼結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(chǔ)，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(yù)澆的U型螺栓與前后立柱進(jìn)行穩(wěn)固的連接，然后安裝C型鋼橫梁，滿足風(fēng)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(shè)組件，保證發(fā)電量達(dá)到最大。整個(gè)屋頂可安裝光伏組件70塊（10塊*7排），裝機(jī)容量18.55kWp。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)車庫長度不小于2.4m的要求。

其主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）設(shè)計(jì)足夠長的車庫，方便車輛?？?；

（2）3.6米的梁頂標(biāo)高，不影響車輛和行人的正常運(yùn)行與工作；

（3）混凝土的車棚結(jié)構(gòu)密封性好、耐用性好、抗風(fēng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)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?？浚?/p>

（5）混凝土車棚結(jié)構(gòu)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(gòu)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(shí)間才能得以硬化；

（2）項(xiàng)目的成本較高，由于混凝土的價(jià)格高且需要制模等工序結(jié)合，操作難度較大；

（3）車棚的利用率并不是很高，因?yàn)榘惭b的組件容量相對減少了。

2 鋁型材結(jié)構(gòu)光伏車棚

2.1 鋁型材結(jié)構(gòu)光伏車棚介紹

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

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，一個(gè)鋁型材結(jié)構(gòu)光伏車棚可最多容納4輛普通小轎車，且滿足國家標(biāo)準(zhǔn)車庫長度不小于2.4m的要求。

其主要優(yōu)點(diǎn)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(jié)構(gòu)，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(jié)合實(shí)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(shè)計(jì)軟件PKPM模擬安裝效果，荷載需要經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證。

2.2 小結(jié)

在比較混凝土、鋁型材結(jié)構(gòu)光伏車棚之后，由于鋁型材的車棚無充分的設(shè)計(jì)依據(jù)，混凝土的結(jié)構(gòu)施工成本高等問題，最終決定將車棚的形式定性為鋼結(jié)構(gòu)。此后就鋼結(jié)構(gòu)的車棚類型進(jìn)行深度探討。在研究的過程中，有新引發(fā)了一系列的相關(guān)小問題和實(shí)驗(yàn)探討等內(nèi)容，以下就這幾點(diǎn)內(nèi)容展開描述。

3 鋼結(jié)構(gòu)光伏車棚

在鋼結(jié)構(gòu)的車棚設(shè)計(jì)過程中，由結(jié)構(gòu)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(guān)注，原先的設(shè)計(jì)方案一直以單柱居多，但結(jié)構(gòu)專業(yè)也提出考慮到車棚的抗風(fēng)安裝效果，雙柱結(jié)構(gòu)的形式更加有力，且在車輛的?？可?，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(gè)目標(biāo)，因?yàn)樵谕庥^上更為有優(yōu)勢。事實(shí)上，在此項(xiàng)研究進(jìn)行之中，實(shí)際進(jìn)行了車棚項(xiàng)目的建設(shè)，此車棚結(jié)構(gòu)的形式為單立柱形式，車棚坐落于辦公場所，外形與預(yù)估的效果基本一致，較為美觀大方。以下就這兩種類型進(jìn)行一下探討。

3.1 鋼結(jié)構(gòu)光伏車棚單柱形式介紹

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

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)光伏車棚可最多容納2輛普通小轎車，且滿足國家標(biāo)準(zhǔn)車庫長度不小于2.4m的要求。

其主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）車棚最低高度大于2.5米；

（2）設(shè)計(jì)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(chǔ)較大，成本相對增加；

（3）防水處理較難。

另外，在探討單柱結(jié)構(gòu)的形式時(shí)，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(shí)際所使用的建設(shè)施工成本和實(shí)際項(xiàng)目收益之間是有著一定的關(guān)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(jià)的成本也就越高。針對這個(gè)問題，我們結(jié)合土建的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件和PVSYST光伏發(fā)電量測算軟件對兩者進(jìn)行了分析比較。與此相關(guān)的分析比較復(fù)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(yīng)的也會(huì)增加車棚的建設(shè)制造成本，此外過高過傾斜的車棚美觀度上會(huì)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(jié)構(gòu)光伏車棚雙柱形式介紹

雙柱的鋼結(jié)構(gòu)車棚樣式比較單一，基本為5度左右?guī)露仍O(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(shè)計(jì)圖紙，一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)光伏車棚可最多容納2輛普通小轎車，且滿足國家標(biāo)準(zhǔn)車庫長度不小于2.4m的要求。

其主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）車棚最低高度大于2.5米；

（2）設(shè)計(jì)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(shí)開挖量增多，隱蔽工程較多，對于現(xiàn)場管線復(fù)雜的項(xiàng)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(shí)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(yùn)用到非機(jī)動(dòng)車車棚的設(shè)計(jì)之中，也有設(shè)計(jì)出此類的項(xiàng)目。由于此類車棚的設(shè)計(jì)之中有一個(gè)共同的較為明顯的缺陷，即對車棚防雨的設(shè)計(jì)，對此也有專項(xiàng)的研究。

本實(shí)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(jié)構(gòu)膠，鋁型材擋水板等配套材料。其中車棚的框架結(jié)構(gòu)均為工字鋼材料組裝制成，其結(jié)構(gòu)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(dāng)降雨天氣時(shí)，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(jié)構(gòu)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(jìn)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(jié)構(gòu)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(shí)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(shè)計(jì)典范。

4總結(jié)

本文將介紹了凝土光伏車棚，鋁型材結(jié)構(gòu)光伏車棚，鋼結(jié)構(gòu)光伏車棚，并對鋼結(jié)構(gòu)光伏車棚中的單柱和雙柱形式進(jìn)行了比較分析，且說明了車棚防雨設(shè)計(jì)的理念與方法?？傊摻Y(jié)構(gòu)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(shí)際情況進(jìn)行選擇。

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