民用光伏发电系统【tǒng】是分布式发电系统的重【chóng】要组成部【bù】分，随【suí】着国内分布式政策的不断完善与落【luò】实【shí】，光伏发电已【yǐ】经【jīng】走入了普通百姓的生【shēng】活，由于全国【guó】各【gè】地居【jū】民的屋顶条件情况【kuàng】不尽相同，因此各个项目都需要因地制宜，进行定制【zhì】化【huà】的设计【jì】和施【shī】工，笔者曾有幸参【cān】与【yǔ】到实际工程案例，对小型民【mín】用系统的【de】建设有了【le】进一步的了解。本文以瓦面屋【wū】顶和【hé】混凝土屋顶为例，主要介绍其设计和【hé】施【shī】工部【bù】分，供民用系统从【cóng】业者【zhě】或对家庭分【fèn】布【bù】式发电感兴趣的人【rén】士参考。

1、民用分布式发电系统的设计

民用分【fèn】布【bù】式项目的【de】设计【jì】需【xū】要在【zài】前期工作中完成屋顶勘【kān】测和相关信【xìn】息的收集，并给业【yè】主提【tí】供初步的设计方案【àn】或【huò】屋顶发【fā】电效果图，效【xiào】果【guǒ】图的作用一方面【miàn】可以从【cóng】侧门说明专【zhuān】业设计【jì】能力【lì】，另一方面可以非常【cháng】直【zhí】观地为业主展示组件的布置【zhì】形式和【hé】实时阴影情况，如【rú】图1和图2为混凝土屋顶支架安装【zhuāng】和组【zǔ】件【jiàn】敷设效果图【tú】，图3为笔者基于CAD图纸而绘制【zhì】的南京地区别墅分【fèn】布式发电系统的【de】组件布置效果图，然【rán】而大【dà】多数别墅屋顶的业主可能没有屋顶平面和立面图纸，这【zhè】种【zhǒng】情况下我【wǒ】们只需把握屋顶的【de】整体尺寸，细节的部分化繁为简。对于民用系统【tǒng】设计人士【shì】，本人还是强烈推荐使【shǐ】用SketchUp，因【yīn】为在效果图制【zhì】作和阴影分析上较【jiào】为出色。

 

 

图1 支架SketchUp效果图

 

 

图2 混凝土屋顶支架安装和组件铺设SketchUp效果图

 

 

图3 别墅分布式发电系统组件布置SketchUp效果图

项目施【shī】工前的重要工作是深化【huà】设计，如方阵【zhèn】具体【tǐ】布置方案、支架安装方案、组件【jiàn】和逆变器选型、接线和【hé】电缆【lǎn】敷设方案、逆【nì】变器和交流配电箱的安装位【wèi】置【zhì】、防雷接【jiē】地等，其中方阵【zhèn】布置【zhì】和支架的安装方案属于重点内【nèi】容，对于民用【yòng】系统，支架的安装设【shè】计【jì】灵活性很大【dà】。

别墅屋【wū】顶一般为瓦面和混凝土两种形【xíng】式，支架和屋面的固定有打孔【kǒng】和负重【chóng】压【yā】块等【děng】方法，对于打孔【kǒng】因为破坏了原有【yǒu】屋面的结【jié】构，就要涉及到屋【wū】面的【de】防水工程。

如图4所示为混凝【níng】土屋顶膨【péng】胀螺栓与屋面的【de】固定方法和屋面防水措施，孔的直径需要和【hé】膨胀螺栓的直径匹配，太小和【hé】太大【dà】都不合适【shì】，孔的深度需要根【gēn】据屋面的【de】结构【gòu】来定，膨胀螺栓的深【shēn】度【dù】不允【yǔn】许超出【chū】现浇层，一般【bān】最大深度为现浇层【céng】的【de】一半左【zuǒ】右，并以【yǐ】此作为选【xuǎn】择膨【péng】胀【zhàng】螺【luó】栓长度的依据。

图4所【suǒ】示【shì】的屋面【miàn】防水【shuǐ】使【shǐ】用了三【sān】重防水【shuǐ】措施，即孔内采用组件封装所使用的黑色硅【guī】胶或者【zhě】995结构【gòu】胶灌注，屋面【miàn】和【hé】角【jiǎo】铝之间【jiān】使用防水胶垫，同时螺栓安装位用防水胶密【mì】封。对于瓦面屋【wū】顶【dǐng】，若瓦下是水泥混【hún】凝土层，采用【yòng】膨胀【zhàng】螺栓固定挂钩，也可以采用该防水方法。

 

 

图4 混凝土屋面上膨胀螺栓与屋面的固定方法和屋面防水措施

支【zhī】架的设【shè】计需要了解常用【yòng】的导【dǎo】轨型号和【hé】配【pèi】件，如图5为混凝土屋面所采用【yòng】的【de】比【bǐ】较常见的支架架构(方阵由2*4片组件【jiàn】组成)，由横梁、竖梁、方【fāng】管【guǎn】、角【jiǎo】铝、L支脚、T型螺栓和内六角螺栓、内扣连接【jiē】件、压块等配件组【zǔ】成，深化设计需要【yào】确定各【gè】个配件型【xíng】号、尺寸和数【shù】量。

内扣【kòu】连接件用于连接方管【guǎn】和竖【shù】梁【liáng】，并且可调节角度【dù】。竖梁和横【héng】梁【liáng】之间的固定采用L支【zhī】脚加上【shàng】M8的T型螺栓，方管和屋面的【de】固定采【cǎi】用【yòng】膨胀螺【luó】栓和L支脚，角铝的作用用于斜【xié】支撑加强固定。

 

 

图5 混凝土屋顶支架方案