新型光伏车棚结构类型的比较

曹春梅　宋洁　施亮

摘 要 在当今社会，光伏车棚的使用越来越普遍。光伏车棚有多种结构类型，如混凝土光伏车棚，铝型材结构光伏车棚，钢结构光伏车棚等，钢结构车棚还分为单柱和双柱形式。本文首先由浅入深的介绍一下这三种车棚类型，然后结合实际设计的效果对钢结构车棚中的单柱和双柱形式进行比较。

关键词 光伏车棚 混凝土 铝型材 钢结构

中图分类号：TU18 文献标识码：A

1混凝土光伏车棚

混凝土光伏车棚采用地下浇筑基础，埋深1.2m，尺寸为2米（长）*2.3米（宽）；地上为8根浇筑混凝土柱子0.3米（长）*0.6米（宽），高度为3.6米；最后浇筑混凝土棚顶11米（长）*21米（宽）。

混凝土光伏车棚顶采用预浇的U型螺栓与前后立柱进行稳固的连接，然后安装C型钢横梁，满足风荷载的要求，然后在C型钢上安装光伏支架及光伏组件，可按照最佳角度鋪设组件，保证发电量达到最大。整个屋顶可安装光伏组件70块（10块*7排），装机容量18.55kWp。

根据设计图纸，一个混凝土光伏车棚可最多容纳16辆普通小轿车，且满足国家标准车库长度不小于2.4m的要求。

其主要优点有：

（1）设计足够长的车库，方便车辆停靠；

（2）3.6米的梁顶标高，不影响车辆和行人的正常运行与工作；

（3）混凝土的车棚结构密封性好、耐用性好、抗风性强、结构稳定；

（4）狭长的混凝土柱子，既不占用车库空间，也方便车辆停靠；

（5）混凝土车棚结构简单，安装方便，完全满足使用要求。

（6）在满足要求的前提下，采用110mm的板厚及构造配筋，降低了成本。

其主要劣势有：

（1）施工工期较长，由于混凝土的凝固特性，需要较长的时间才能得以硬化；

（2）项目的成本较高，由于混凝土的价格高且需要制模等工序结合，操作难度较大；

（3）车棚的利用率并不是很高，因为安装的组件容量相对减少了。

2 铝型材结构光伏车棚

2.1 铝型材结构光伏车棚介绍

铝型材结构光伏车棚的地上有3组柱子，倾斜的铝型材结构棚最低点离地面距离大于2.5米。安装角度10度左右，整个车棚屋顶可安装光伏组件40块（5块*8排），装机容量10.6kWp。

根据设计图纸，一个铝型材结构光伏车棚可最多容纳4辆普通小轿车，且满足国家标准车库长度不小于2.4m的要求。

其主要优点有：

（1）车棚最低高度大于2.5米；

（2）无现场焊接作业，钻孔。

其主要劣势有：

（1）车棚为全铝结构，车棚的铝型材需要开模订做，成本较高；

（2）造型不够美观，且结合实际的安装照片，此类车棚的美观程度要打一定的折扣；

（3）防水一直难以解决；

（4）荷载无法使用国内常规设计软件PKPM模拟安装效果，荷载需要经实际使用验证。

2.2 小结

在比较混凝土、铝型材结构光伏车棚之后，由于铝型材的车棚无充分的设计依据，混凝土的结构施工成本高等问题，最终决定将车棚的形式定性为钢结构。此后就钢结构的车棚类型进行深度探讨。在研究的过程中，有新引发了一系列的相关小问题和实验探讨等内容，以下就这几点内容展开描述。

3 钢结构光伏车棚

在钢结构的车棚设计过程中，由结构专业提出的是否考虑双柱形式的车棚建议引起了大家的关注，原先的设计方案一直以单柱居多，但结构专业也提出考虑到车棚的抗风安装效果，双柱结构的形式更加有力，且在车辆的停靠上，也是以双柱较为方便，车门便于打开，更利于车辆的停靠。

但单柱的美观度一直是我们所追求的一个目标，因为在外观上更为有优势。事实上，在此项研究进行之中，实际进行了车棚项目的建设，此车棚结构的形式为单立柱形式，车棚坐落于办公场所，外形与预估的效果基本一致，较为美观大方。以下就这两种类型进行一下探讨。

3.1 钢结构光伏车棚单柱形式介绍

钢结构光伏车棚的地上有2组钢柱子，倾斜的钢结构棚最低点离地面距离大于2.5米。整个车棚屋顶可安装光伏组件30块（5块*6排），装机容量7.95kWp。

根据设计图纸，一个钢结构光伏车棚可最多容纳2辆普通小轿车，且满足国家标准车库长度不小于2.4m的要求。

其主要优点有：

（1）车棚最低高度大于2.5米；

（2）设计考虑使用的规范与荷载；

（3）外观装饰较为美观；

（4）安装受限的情况较少，只需要单边开挖施工即可。

其主要劣势有：

（1）用钢量有所增加；

（2）土建基础较大，成本相对增加；

（3）防水处理较难。

另外，在探讨单柱结构的形式时，也参入了对安装角度的分析探讨，也分析了几套方案，就安装的角度不同，实际所使用的建设施工成本和实际项目收益之间是有着一定的关联的。简单来说，在组件全部朝南带倾角，在一定的角度范围之内，角度越大，发电量越高，但是系统的造价的成本也就越高。针对这个问题，我们结合土建的结构设计软件和PVSYST光伏发电量测算软件对两者进行了分析比较。与此相关的分析比较复杂，在此不做赘述。

大角度的车棚安装，虽然能在一定的程度上加大收益，但相应的也会增加车棚的建设制造成本，此外过高过倾斜的车棚美观度上会打一定的折扣，综合考虑下来，还是以小角度的车棚为首选。

3.2 钢结构光伏车棚双柱形式介绍

双柱的钢结构车棚样式比较单一，基本为5度左右带坡度设计，结构的强度上有较好的保障，且在使用中能较好的打开车门，使得车棚更为合理。endprint

根据设计图纸，一个钢结构光伏车棚可最多容纳2辆普通小轿车，且满足国家标准车库长度不小于2.4m的要求。

其主要优点有：

（1）车棚最低高度大于2.5米；

（2）设计考虑使用的规范与荷载；

（3）变化形式较多；

（4）用钢量明显减少，降低成本。

其主要劣势有：

（1）施工时开挖量增多，隐蔽工程较多，对于現场管线复杂的项目较难施工；

（2）防水较难处理。

3.3 两种形式车棚的对比分析

以上所述的两种形式的车棚整体效果上相差不大，且实际的使用中也未有较大的不合理之处。但相较单柱的车棚，双柱的车棚由于可以更便利地停车，所以更受大家的追捧。更有甚者将此类理念运用到非机动车车棚的设计之中，也有设计出此类的项目。由于此类车棚的设计之中有一个共同的较为明显的缺陷，即对车棚防雨的设计，对此也有专项的研究。

本实用新型光伏车棚支架，包括车棚工字钢框架，槽钢檩条，泄水槽，落水管，W型流水槽，横向流水槽，橡胶垫块，铝型材中压码，铝型材边压码，定制不锈钢长螺钉，组件连接结构胶，铝型材挡水板等配套材料。其中车棚的框架结构均为工字钢材料组装制成，其结构稳固，选用钢材均为A3钢，在C型檩条上有开孔，用以让定制不锈钢长螺钉穿过连接W型流水槽和横向流水槽，W型流水槽与横向流水槽均用以排水之用，当降雨天气时，可以借助W型流水槽与横向流水槽来排水，将雨水收集到泄水槽内，通过落水管把雨水送入底下的排水系统中，组件连接结构胶用以保证组件与组件之间短边的紧密连接，保证雨水不进入车棚内部，铝型材中压码与铝型材边压码通过定制不锈钢长螺钉固定在W型流水槽上，至此车棚的基本框架结构已经可以保证雨水的排泄，光伏组件的简易正确安装，在完成组件支架的搭建同时完成了车棚的完成，可以很有效的利用越来越紧张的地上面积，两者共用合二为一，为高效简易安装的光伏车棚的设计典范。

4总结

本文将介绍了凝土光伏车棚，铝型材结构光伏车棚，钢结构光伏车棚，并对钢结构光伏车棚中的单柱和双柱形式进行了比较分析，且说明了车棚防雨设计的理念与方法。总之，钢结构光伏车棚更受大家的追捧，单柱形式更为美观，双柱形式成本较低，各有侧重，可根据实际情况进行选择。

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