屋頂及外墻太陽(yáng)能光伏發(fā)電施工技術(shù)研究

原文君 山西五建集團(tuán)有限公司

1 前言

太陽(yáng)能是可持續(xù)再生能源，取之不盡、用之不竭。與傳統(tǒng)的火力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、核發(fā)電相比，太陽(yáng)能發(fā)電是最理想的可再生資源發(fā)電技術(shù)，因此，太陽(yáng)能光伏發(fā)電得到了廣泛的應(yīng)用，逐步成為常規(guī)電力的一種補(bǔ)充和替代。在國(guó)家政策的引導(dǎo)和鼓勵(lì)下，我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，在建筑節(jié)能工程中，得到了積極推廣和應(yīng)用，也取得了顯著的綜合效益。

2 施工特點(diǎn)

太陽(yáng)能是可持續(xù)再生能源，用之不竭，取之不盡。光伏發(fā)電具有以下特點(diǎn)：可避免遠(yuǎn)程輸電造成的損耗；光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換過(guò)程簡(jiǎn)單；節(jié)約用地，清潔環(huán)保；光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠；無(wú)需專人值守；便于運(yùn)輸和安裝；國(guó)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(yáng)能電池組件，太陽(yáng)能組件在陽(yáng)光照射下吸收光能，電池兩端對(duì)異號(hào)電荷進(jìn)行積累，產(chǎn)生“光生電壓”，即“光電效應(yīng)”。因此可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，再通過(guò)逆變器等電器設(shè)施將電能傳輸至用電終端或并網(wǎng)傳輸?shù)焦╇娋€路。控制器再對(duì)所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)壓和控制，把調(diào)整后的穩(wěn)定能量送至直流負(fù)載或交流負(fù)載，將多余的能量送往蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)存，自動(dòng)控制蓄電池充滿后及時(shí)斷電，避免過(guò)充。當(dāng)所發(fā)的電能不能滿足負(fù)載要求時(shí)，自動(dòng)控制設(shè)備可將蓄電池的電能送往負(fù)載。當(dāng)蓄電池所儲(chǔ)存的電能接近放完時(shí)，自動(dòng)控制設(shè)備為保護(hù)蓄電池，可不被過(guò)放電。逆變器設(shè)備主要負(fù)責(zé)將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，供交流負(fù)載使用。其原理為：太陽(yáng)能電池方陣→配電柜→并網(wǎng)逆變器→賣電電表→電網(wǎng)→買電電表→生活生產(chǎn)負(fù)載。

4 工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

現(xiàn)場(chǎng)勘察→屋面及外墻支架安裝→光伏電池組件安裝→并網(wǎng)逆變器安裝→防雷接地安裝→試運(yùn)行→質(zhì)量驗(yàn)收。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 現(xiàn)場(chǎng)勘察

施工前，了解施工現(xiàn)場(chǎng)情況，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，妥善處理屋頂及外墻防水，要確保做到不會(huì)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(cè)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(cè)量定位時(shí)，將屋面及外墻清理干凈。

b) 測(cè)量定位：根據(jù)平面布置圖確定每個(gè)支腳安裝點(diǎn)的位置。

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

d) 安裝支腳：根據(jù)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(jù)圖紙確定橫向支撐長(zhǎng)度，用連接件將橫向支撐與支腳連接。

f) 安裝軌道：根據(jù)圖紙要求選擇軌道長(zhǎng)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(jù)圖紙尺寸用螺栓將軌道固定在軌道固定件一側(cè)。

g) 安裝斜支撐：根據(jù)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(yīng)檢查電池板桿件是否完好。電池板桿件應(yīng)根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行安裝。為了保證支架的可調(diào)余量，連接螺栓不應(yīng)緊固。

b) 電池板安裝面的粗調(diào)：確定首末兩端電池板固定桿的位置及標(biāo)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(zhǔn)對(duì)其余電池板固定桿位置及標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，保證其在同一個(gè)平面內(nèi)，并將所有螺栓進(jìn)行預(yù)緊固。

c) 太陽(yáng)能電池板進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)進(jìn)行觀感檢驗(yàn)，太陽(yáng)能電池板如有變形、玻璃損壞、劃傷及裂紋時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換；安裝前，在陽(yáng)光下測(cè)量單塊電池板的開路電壓，不應(yīng)低于標(biāo)稱開路電壓的4V。檢查電池板輸出端與標(biāo)識(shí)，正負(fù)極應(yīng)相互吻合。

d) 太陽(yáng)能電池板安裝：在運(yùn)輸和保管過(guò)程中，太陽(yáng)能電池板應(yīng)輕搬輕放，避免有強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)，不得橫置重壓。太陽(yáng)能電池板安裝時(shí)，應(yīng)自下而上，逐塊安裝。電池板螺桿的安裝方向?yàn)樽詢?nèi)向外，并緊固螺栓。在安裝過(guò)程中，應(yīng)輕拿輕放，避免電池板表面的保護(hù)玻璃破壞；太陽(yáng)能電池板的連接螺栓應(yīng)有彈簧墊圈和平墊圈。緊固后，應(yīng)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(jié)束后，進(jìn)行補(bǔ)漆，太陽(yáng)能電池板安裝必須做到同方陣內(nèi)的電池板間距應(yīng)保持一致，橫平豎直。

e) 電池板調(diào)平：采用紅外線掃平儀進(jìn)行找平，在電池板方陣的上下兩端作為基準(zhǔn)線，分別調(diào)整其余電池板，保證電池板方陣在同一個(gè)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(yīng)符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。接線前，多股銅芯線應(yīng)先將線頭進(jìn)行搪錫處理。接線時(shí)，應(yīng)保證接線正確，避免將正負(fù)極接反。每串電池板連接完畢后，應(yīng)檢查電池板串開路電壓是否正確，連接無(wú)誤后斷開一塊電池板的接線，保證后續(xù)工序的安全操作；將電池板串與控制器的連接電纜進(jìn)行連接，電纜的金屬鎧裝應(yīng)進(jìn)行接地處理。

4.2.4 并網(wǎng)逆變器安裝

并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它是將太陽(yáng)能電池方陣及蓄電池提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的主要設(shè)備。當(dāng)負(fù)載是交流負(fù)載時(shí)，逆變器可將太陽(yáng)能電池和蓄電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。太陽(yáng)能光伏組件通過(guò)接收太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的能量將高頻直流轉(zhuǎn)換成高壓直流電，經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器逆變轉(zhuǎn)換后，向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)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(wǎng)逆變器及其附件外殼均應(yīng)接地，并符合設(shè)計(jì)及規(guī)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(chǔ)槽鋼焊接→接地系統(tǒng)安裝→接地電阻測(cè)試。

a) 扁鐵連接、鉆孔：將扁鐵與組件接地孔對(duì)應(yīng)用記號(hào)筆做好鉆孔標(biāo)記和鉆孔，再用焊機(jī)按方陣長(zhǎng)度將扁鐵進(jìn)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(duì)接，施工時(shí)，注意電鉆力度和方向以免損傷組件。

c) 扁鐵與基礎(chǔ)槽鋼焊接：方陣每排扁鐵與組件安裝結(jié)束后兩頭需彎頭將其與底腳焊接在一起，使整個(gè)方陣組件與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連成一個(gè)整體。

d) 接地系統(tǒng)安裝：埋設(shè)接地體應(yīng)選擇在電阻率較低的地方，如潮濕土壤，不應(yīng)選擇有腐蝕性物質(zhì)的地方，否則會(huì)造成接地系統(tǒng)腐蝕過(guò)快；埋設(shè)引下線和接地裝置應(yīng)進(jìn)行隱蔽，防止人為損壞。

4.2.6 試運(yùn)行

安裝完后，進(jìn)行調(diào)試及試運(yùn)行。

4.2.7 質(zhì)量驗(yàn)收

調(diào)試合格后，報(bào)監(jiān)理單位及相關(guān)單位進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。

5 應(yīng)用情況及效果

筆者公司施工的某學(xué)院新校區(qū)教師周轉(zhuǎn)宿舍樓，在屋頂及第12層向陽(yáng)面陽(yáng)臺(tái)外墻采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電施工技術(shù)。該技術(shù)具有太陽(yáng)能光伏板壽命長(zhǎng)，可靠性高，系統(tǒng)靈活，建設(shè)周期短，運(yùn)行維護(hù)成本低，節(jié)約用地，不污染環(huán)境，不排放廢棄物等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

6 結(jié)束語(yǔ)

屋頂及外墻太陽(yáng)能光伏發(fā)電施工技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短，可自動(dòng)調(diào)控，無(wú)需人員值守，無(wú)噪音，無(wú)污染，不會(huì)產(chǎn)生垃圾和廢棄物，有利于節(jié)能和環(huán)境保護(hù)，太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)換效率高，使用壽命長(zhǎng)，有效利用資源和保護(hù)環(huán)境，在筆者公司多個(gè)工程上進(jìn)行推廣和應(yīng)用，起到了示范作用，獲得監(jiān)理、建設(shè)單位、質(zhì)監(jiān)站、安監(jiān)站等單位的高度評(píng)價(jià)，提高了筆者公司的社會(huì)信譽(yù)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。