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      既有建筑屋面增設光伏發電系統(上)

      發布時間:2023-06-09 瀏覽次數:279

      ?1.光伏屋面荷載問題








      光伏發電清潔無污染,閑置的空地還能再次被利用起來,每年產生一定的經濟收益。屋頂光伏電站作為分布式光伏發電的主力軍之一,備受市場青睞。當前,分布式光伏發電的收益方式主要有:出租場地收益;發電全額上網收益;自發自用余電上網等幾種方式。隨著分布式光伏的大力發展,光伏設備的屋面承重問題,成為了項目開發中一個重要的關注點。

      屋頂光伏電站有不少是通過對既有建筑屋頂進行改造加裝的,例如工業廠房屋頂、市政公共及商業建筑屋頂、私人住宅屋頂等,這勢必導致既有建筑屋頂的荷載增加,需要重新核算主體結構的承載力是否滿足要求。屋頂光伏電站在電站設計的時候,應充分考慮到屋頂的固定荷載、風壓荷載、雪壓荷載、地震荷載等。因此,在安裝分布式光伏發電裝置前需要對建筑屋面進行評估與分析,以確保光伏系統及建筑物安全。當前,各地政策規定分布式光伏安裝需要提供屋面荷載報告等建筑結構安全相關證明文件。《光伏發電站設計規范》(GB 50797-2012)強制性條文規定:“3.0.7 在既有建筑物上增設光伏發電系統,必須進行建筑物結構和電氣的安全復核,并應滿足建筑結構及電氣的安全性要求”。

      在光伏發電快速發展建設的光鮮之下,隱藏著各式安全問題,尤以屋面坍塌為甚。近期,西班牙圣伊納西奧體育中心的光伏屋頂發生坍塌,該體育場的上百塊太陽能電池板是在2010年安裝的,是當時比茲凱亞最大的光伏屋頂。無獨有偶,廊坊一民宅半夜塌房,原因是光伏板梁的支撐塊把房子檐板全壓下來了。近一兩年各地也頻發光伏屋面被吹翻等事故,光伏屋面安全性問題不容忽視。

      圣伊納西奧體育中心光伏屋頂發生坍塌

      當前,分布式光伏發電裝置主要選擇安裝在工廠廠房、自建房以及低層建筑的混凝土屋面、彩鋼板屋面、瓦屋面等。建筑結構荷載規范GB 50009-2012 中規定:對于不上人屋面的活荷載標準值為0.5 kN/㎡( 即 50 kg/㎡);對于普通上人屋面的活荷載標準值為2.0 kN/㎡( 即 200 kg/㎡),對于上人屋面兼做其他用途時,按樓面的取值。在屋頂現場勘查時,需及時記錄屋頂現有荷載情況。光伏板一般每平米重約20kg,對于混凝土屋面,一般來說,承載力問題不大;但對于鋼結構屋面來說,卻需要進行嚴格的檢測鑒定。一般鋼結構建筑屋面均為不上人屋面,屋面活荷載設計值比較小,南方無雪地區一般為0.5kN/㎡,北方地區還要考慮到雪荷載,一般為0.7kN/㎡,若是加上光伏板重量,很有可能會導致承載力不足,產生安全事故。

      2.光伏設備支架基礎形式




      目前分布式光伏電站屋面支架安裝常見基礎形式有:混凝土配重塊、預制/現澆混凝土支墩、條形基礎(梁式基礎)、支架與屋面粘結安裝;對于彩鋼屋面,采取夾扣固定導軌方式安裝。不同的房屋結構視情況采用不同的基礎支架方案。

      混凝土配重塊

      預制混凝土獨立基礎墩

      預制混凝土條形基礎墩

      條形基礎墩


      梁式基礎

      支架與屋面粘接安裝

      彩鋼屋面夾扣固定光伏支架導軌

      與彩鋼瓦屋面支架連接焊接


      3. 光伏屋面加固建議


      對于不滿足荷載要求的屋面有必要采取加固處理以確保光伏系統及建筑物的安全。


      不滿足荷載的屋面可以通過多種方式進行加固,例如彩鋼瓦屋面可以通過增加鋼梁,檀條等,角鋼加固梁檀條等,對不滿足荷載的混凝土屋面可以采取樓板粘貼碳纖維布加固,梁、柱加大截面加固、粘貼鋼板等多種方式進行加固。值得注意的是,無論是光伏屋面檢測鑒定還是加固都必須由有對應資質的企業來負責才行,除此之外,也要結合具體的光伏系統支架基礎方案來進行屋面加固設計,以最少的加固成本實現屋面增設光伏系統。

      例示:樓板、梁粘貼碳纖維布加固

      例示:梁柱粘貼鋼板加固

      例示:梁加大截面加固

      對于光伏屋面支架基礎安裝選擇及對防水層的擾動和防水處理等在下期做具體分析。


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