屋頂及外墻太陽能光伏發(fā)電施工技術(shù)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(xù)再生能源，取之不盡、用之不竭。與傳統(tǒng)的火力發(fā)電、風力發(fā)電、核發(fā)電相比，太陽能發(fā)電是最理想的可再生資源發(fā)電技術(shù)，因此，太陽能光伏發(fā)電得到了廣泛的應(yīng)用，逐步成為常規(guī)電力的一種補充和替代。在國家政策的引導(dǎo)和鼓勵下，我國太陽能光伏產(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

太陽能是可持續(xù)再生能源，用之不竭，取之不盡。光伏發(fā)電具有以下特點：可避免遠程輸電造成的損耗；光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換過程簡單；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(chǎn)生“光生電壓”，即“光電效應(yīng)”。因此可將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，再通過逆變器等電器設(shè)施將電能傳輸至用電終端或并網(wǎng)傳輸?shù)焦╇娋€路。控制器再對所發(fā)的電能進行調(diào)壓和控制，把調(diào)整后的穩(wěn)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(fā)的電能不能滿足負載要求時，自動控制設(shè)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(shè)備為保護蓄電池，可不被過放電。逆變器設(shè)備主要負責將直流電轉(zhuǎn)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(wǎng)逆變器→賣電電表→電網(wǎng)→買電電表→生活生產(chǎn)負載。

4 工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

現(xiàn)場勘察→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→試運行→質(zhì)量驗收。

4.2 操作要點

4.2.1 現(xiàn)場勘察

施工前，了解施工現(xiàn)場情況，根據(jù)設(shè)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(jù)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(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)圖紙設(shè)計進行安裝。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(diào)整，保證其在同一個平面內(nèi)，并將所有螺栓進行預(yù)緊固。

c) 太陽能電池板進場后，應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)自下而上，逐塊安裝。電池板螺桿的安裝方向為自內(nèi)向外，并緊固螺栓。在安裝過程中，應(yīng)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(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，進行補漆，太陽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行找平，在電池板方陣的上下兩端作為基準線，分別調(diào)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(yīng)符合圖紙設(shè)計要求。接線前，多股銅芯線應(yīng)先將線頭進行搪錫處理。接線時，應(yīng)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(yīng)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(xù)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(yīng)進行接地處理。

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。當負載是交流負載時，逆變器可將太陽能電池和蓄電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。太陽能光伏組件通過接收太陽輻射產(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→接地電阻測試。

a) 扁鐵連接、鉆孔：將扁鐵與組件接地孔對應(yīng)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(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，使整個方陣組件與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連成一個整體。

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，否則會造成接地系統(tǒng)腐蝕過快；埋設(shè)引下線和接地裝置應(yīng)進行隱蔽，防止人為損壞。

4.2.6 試運行

安裝完后，進行調(diào)試及試運行。

4.2.7 質(zhì)量驗收

調(diào)試合格后，報監(jiān)理單位及相關(guān)單位進行質(zhì)量驗收。

5 應(yīng)用情況及效果

筆者公司施工的某學院新校區(qū)教師周轉(zhuǎn)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(fā)電施工技術(shù)。該技術(shù)具有太陽能光伏板壽命長，可靠性高，系統(tǒng)靈活，建設(shè)周期短，運行維護成本低，節(jié)約用地，不污染環(huán)境，不排放廢棄物等特點，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

6 結(jié)束語

屋頂及外墻太陽能光伏發(fā)電施工技術(shù)工藝簡單，建設(shè)周期短，可自動調(diào)控，無需人員值守，無噪音，無污染，不會產(chǎn)生垃圾和廢棄物，有利于節(jié)能和環(huán)境保護，太陽光能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)換效率高，使用壽命長，有效利用資源和保護環(huán)境，在筆者公司多個工程上進行推廣和應(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)站等單位的高度評價，提高了筆者公司的社會信譽，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。