太阳能光伏车棚

邵燕++罗易++沈道军++周承军

摘 要：目前，国内开始极力推广太阳能光伏车棚，以满足当前市场需求。本文阐述了太阳能光伏车棚的结构设计，重点分析了光伏车棚基础形式和支架系统。这种光伏车棚将光伏发电和普通停车棚相结合的方式，集多種功能于一体，不仅体现光伏建筑一体化，而且既美观又实用。

关键词：太阳能；光伏车棚；光伏支架；光伏建筑一体化（BIPV）

中图分类号：U676 文献标识码：A

0.引言

近年来人们对能源问题日益关注，太阳能是地球上最丰富的能源资源，太阳能的应用和普及越来越受到重视，应用领域也越来越广泛。根据太阳能的特点和实际应用的需要，目前太阳能发电分为光热发电和光伏发电，而通常所说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。太阳能发电被称为是一种理想的发电方式，只要有阳光，太阳能电池板上就能产生电流，直接把光能转换成电能，不需经过任何中间步骤，所以发电过程中不会产生任何污染，从而也被认为是一种清洁的新能源，作为清洁新能源在社会上的用途也在逐渐增加。

太阳能光伏车棚是一种将太阳能电池板集成到建筑上的技术，不仅具备普通停车棚停车的功能，在停车棚顶部铺装太阳能电池板，将太阳能电池板与建筑屋顶相结合，既起到了发电的作用，还起到隔热、防雨和遮阳的功能。太阳能光伏车棚是未来的一个发展方向，其发展前景十分广阔。

1.项目概况

本项目场址位于浙江台州临海地区，设计基本风压：0.9kN/m2，设计基本雪压：0.5kN/m2，地面粗糙度为B类，抗震设防烈度6度。

2.太阳能光伏车棚系统组成

太阳能光伏车棚系统主要由光伏支架、太阳能电池方阵、逆变升压系统和防雷、接地系统组成。

2.1各部件功能

光伏支架：作为直接支撑太阳能电池板的核心结构，根据当地基本风、雪压，满足抗风抗雪载能力，并按照最佳安装倾角，设计出支架各个构件所需截面尺寸。太阳能电池方阵：是光伏系统主要部件，也是收集太阳光的核心组件，将接收到的太阳光能直接转换成电能，大量的太阳能电池板经过若干组串联合在一起构成光伏组件的方阵。逆变升压系统：包括智能汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、升压变压器等，最终并网汇集。智能汇流箱是用于连接光伏方阵和逆变器，具备防雷功能和监测电流、电压。直流配电柜是对直流电能进行分配、监控、以及保护功能。并网逆变器是将直流电转换成交流电的电力装置，并具有系统故障保护功能。升压变压器主要是将低压交流电升压到10kV或35kV。防雷、接地系统：包括防雷器、引下线和接地网等。支架通过钢柱接地与水平接地体之间采用热镀锌扁钢连接，形成避雷接地网。防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡以及电气系统损坏。

3.太阳能光伏车棚结构

3.1 基础

采用钢筋混凝土独立基础，由基础垫层和底板上部的基础短柱组成，短柱顶部设置预埋螺栓与支架相连。由于现场场地原为养殖塘，场地用大石块和塘渣填埋，土质较疏松，初步设计方案基础开挖为1.2m，开挖后发现水泥路面未配置钢筋网片，开挖过程中碰到深浅不一的大石块，地基处理没有分层夯实碾压。后期经过讨论改变开挖深度为0.75m，开挖深度变浅后，遇到大石块的概率会有所减少，最终方案采用混凝土整体浇筑，使得和原来回填土有更好黏结性，并满足地基承载力要求。基础形式如图1所示。

3.2 光伏支架

采用单坡、双立柱形式，安装角度为10度，南端离地高度2.2m，停车方式为垂直式双向停车。立柱前后间距4.3m，通过预埋柱脚螺栓与混凝土基础相连，预留二次灌浆以便调节柱脚螺栓用。钢梁和立柱均为等截面实腹焊接H型钢，连接方式采用端板横放形式，端板拼接处螺栓采用10.9S摩擦型高强度螺栓。立柱柱脚底板上设有抗剪键，采用8# 槽钢垂直焊接在柱脚底板水平面上，并埋在混凝土基础内预留的凹槽中，最后用微膨胀混凝土进行二次灌浆。

钢梁主要是承受上部构件传递的荷载，作为主要承重构件，强度和稳定性必须满足，在腹板上焊接次构件的连接板和加劲板。在钢梁横向设置水平支撑和刚性系杆，其中水平支撑作为柔性系杆，在钢架之间以斜向交叉布置，主要用于调节钢梁的平衡。刚性系杆是沿结构通常布置，主要用于钢梁和钢梁之间水平联系。

屋面檩条设置主要是为了屋面太阳能电池板的铺设，采用冷弯薄壁卷边C型钢，布置在钢梁上翼缘，在钢梁上翼缘焊接有檩托，通过檩托来连接屋面檩条和钢梁，紧固采用M12普通螺栓。为了保证屋面檩条侧向稳定性，在檩条之间布置了双层拉条和套管。隅撑是连接钢梁和檩条之间的支撑杆，用来保证钢梁下翼缘的平面外稳定。支架结构如图2所示。

3.3 屋面系统

此方案直接采用太阳能电池板作为其屋面系统，太阳能电池板连接通过铝合金压块方式固定，1块太阳能电池板通常采用4个压块。考虑到停车棚防水问题，可以在太阳能电池板之间增加泡沫棒并填充密封胶，而且在上部需要做彩钢或者铝合金盖板，此种做法防水性能极佳，安全稳定，安装方便。

结论

采用双立柱形式太阳能车棚，车棚南北两侧皆可停车，可以最大化地利用停车面积，是一种比较经济合理的结构。最关键的是利用太阳能电池板作为光伏车棚屋面，不仅满足光伏发电的要求，还兼顾建筑的基本功能，完全满足太阳能光伏建筑一体化概念。将两者结合在一起的所谓光伏建筑一体化，具有以下几个优点：（1）满足建筑的安全性能要求；（2）满足建筑的采光要求；（3）满足安装方便要求；（4）满足绿色环保等，从真正意义上做到了节约资源和节省空间。可以预计，在未来的光伏市场中应该是最重要的领域之一。

参考文献

[1]GB 50009-2012，建筑结构荷载规范[S].

[2]GB 51022-2015，门式刚架轻型房屋钢结构技术规范[S].

[3]GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].endprint