民用光伏发电系【xì】统是分布式【shì】发【fā】电系统的重要组成部分，随着国内分【fèn】布式政策的不断完善与落实，光伏发电已经走入了普【pǔ】通百姓的生【shēng】活，由于全【quán】国各【gè】地居民的屋【wū】顶条【tiáo】件情【qíng】况【kuàng】不尽相同，因此各个项目都需【xū】要【yào】因地制【zhì】宜【yí】，进行定制化的设计和施工，笔者【zhě】曾有幸参与【yǔ】到实际工程案例，对小型民用系统的建设有【yǒu】了进一步的了解。本文以瓦面屋顶和混凝土屋顶为例，主【zhǔ】要介绍【shào】其设计和施【shī】工部分，供民【mín】用【yòng】系统【tǒng】从业者【zhě】或对【duì】家【jiā】庭分布式发【fā】电感兴趣的【de】人士【shì】参考【kǎo】。

1、民用分布式发电系统的设计

民用【yòng】分布式项目的【de】设计需要在前期工作中完成屋顶勘测【cè】和【hé】相关信息的收集【jí】，并给业主提供初【chū】步的【de】设【shè】计方案或屋顶发电效果图，效果图的【de】作用一方面可以从【cóng】侧门说明【míng】专【zhuān】业设计能力，另一方【fāng】面可以【yǐ】非常直观【guān】地为业主展示组件【jiàn】的【de】布置【zhì】形【xíng】式和【hé】实时【shí】阴影情况【kuàng】，如图1和图2为混凝土屋顶支架安装【zhuāng】和【hé】组件敷设效果图，图3为笔者基于CAD图纸而绘【huì】制的南京地区别【bié】墅分布式发电系统的【de】组【zǔ】件布置效果图，然而大多数【shù】别墅【shù】屋顶的业主【zhǔ】可能没有屋顶平面和立面图纸，这种情【qíng】况下我们只【zhī】需【xū】把握屋顶的整体尺寸【cùn】，细【xì】节的部分【fèn】化【huà】繁【fán】为简。对于民用系统【tǒng】设计【jì】人【rén】士，本人还是【shì】强烈推荐使【shǐ】用【yòng】SketchUp，因为在效【xiào】果图制作【zuò】和阴影【yǐng】分析上较为出色【sè】。

 

 

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【mù】施【shī】工前的重要【yào】工作是【shì】深化设计，如方阵具【jù】体布置方【fāng】案【àn】、支架安装方案、组件和逆变器选型、接线和【hé】电缆敷设方案、逆变【biàn】器【qì】和【hé】交【jiāo】流配电箱的安【ān】装位置【zhì】、防雷接地等，其中方阵布置【zhì】和支架的安装方案属于重【chóng】点内容，对于民用【yòng】系统，支架的安【ān】装设计灵活性很【hěn】大。

别墅屋顶一【yī】般为瓦面【miàn】和混凝土两种形【xíng】式，支架和屋【wū】面的固【gù】定【dìng】有打【dǎ】孔和负重压块等【děng】方法，对于打孔因【yīn】为破坏了【le】原有屋【wū】面的结构，就要涉及到屋面的防【fáng】水工程。

如图【tú】4所示为混凝【níng】土屋顶膨胀螺【luó】栓与屋面的固定【dìng】方法和屋面防水措施，孔的【de】直径需【xū】要和膨胀螺栓的直径匹配，太小【xiǎo】和太大都不合适，孔【kǒng】的深度【dù】需要根据屋面的结构来【lái】定，膨胀螺栓的深【shēn】度不允许超出现【xiàn】浇层【céng】，一【yī】般最大【dà】深【shēn】度【dù】为现浇层的一半左右【yòu】，并以此作【zuò】为【wéi】选择膨胀螺栓长度【dù】的依据。

图【tú】4所【suǒ】示的屋面防【fáng】水使【shǐ】用了三重防水措【cuò】施，即孔【kǒng】内采【cǎi】用组件【jiàn】封装【zhuāng】所【suǒ】使用的黑色硅【guī】胶或者995结构胶灌注，屋面和角铝之间【jiān】使用防【fáng】水胶垫【diàn】，同时螺栓安装位用【yòng】防水胶密封。对于瓦面【miàn】屋顶【dǐng】，若瓦下是水泥混凝【níng】土【tǔ】层【céng】，采用膨胀螺【luó】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

支架的设【shè】计需要了【le】解常用的导轨型号【hào】和配件，如图5为混凝【níng】土屋面【miàn】所采【cǎi】用的比较常见的支架架构(方阵由2*4片组件组成)，由横【héng】梁、竖梁【liáng】、方管、角铝、L支脚、T型【xíng】螺栓和内六角螺栓、内扣连接件、压块等配【pèi】件组【zǔ】成，深【shēn】化设计需要确定各【gè】个【gè】配件【jiàn】型号、尺寸和数量。

内扣连接【jiē】件用【yòng】于【yú】连接方管和竖梁【liáng】，并且可调节角度。竖梁和横梁【liáng】之间的【de】固定采用L支脚加上【shàng】M8的T型螺栓，方管和【hé】屋面【miàn】的固定采用膨胀螺栓和L支【zhī】脚，角铝的作用【yòng】用于斜【xié】支撑加【jiā】强固定。

 

 

图5 混凝土屋顶支架方案