户用光伏发电系统支架安装方式探究

赵海斌 包文龙 张良利 杨松 沈道军

摘 要：本文是针对户用光伏的安装方式做详细的探讨，由于每家每户的情况都是不尽相同的，所以，对于户用光伏来说，民用型房子一般都是自建房，没有图纸，在民用型的屋顶上安装光伏时，其安装方案可以根据现场实际情况来进行调整，并不是一成不变，适合的安装方案可以减少安装成本，从而整体上提高经济效益。

关键词：民用型房子；安装方案；步骤

中图分类号：TM615 文献标志码：A

0 引言

光伏发电是利用半导体界面的光生伏打效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电被称为最理想的新能源。与常用的发电系统相比，太阳能光伏发电的优点主要体现：①无枯竭危险；②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；④无须消耗燃料及大部分都不需要架设输电线路即可就地发电供电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。随着国家光伏补贴政策的相继出台以及大力扶持，我国的光伏技术由前期的摸索到现在的成熟，已经达到世界领先水平。由于太阳能光伏的安装使用惠国惠民，我国很多民用型家庭已经安装了太阳能光伏，也已经达到了预期的经济效益。

户用光伏中，户型类别的不同会导致安装方案不同。屋面常采用钢支架或铝合金支架来与光伏组件连接。光伏支架是光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板而设计的特殊的支架。太阳能光伏支架作为光伏电站的重要组成部分，它承载着光伏电站的发电主体。选择合适的光伏支架不仅可以保证光伏组件的安全运行、降低破损率，更能降低工程造价，减少后期的养护成本。本文中，将重点介绍几种户用光伏的安装方案以及施工现场调整组件的安装方案，使得光伏组件与屋面能牢固连接。

1 探究平屋顶支架安装方式

1.1 平屋顶的详细描述

平屋顶目前主要存在于两种形式，一种是现浇混凝土屋顶；一种是预制板混凝土屋顶。对于现浇混凝土屋顶，由于其楼板结构配筋较好，可以满足光伏支架的承载要求；对于预制板的混凝土屋顶，其自身的承載强度及整体性能不是很好，我们在安装光伏支架的时候，需要对其进行核算其强度。安装方式如图1所示。

1.2 平屋顶的安装步骤

（1）首先清洁屋面杂物，使用皮尺在屋面上测量基础的安装位置，然后安放基础。

（2）使用冲击钻对水泥基础打孔，孔深根据基础厚度及螺栓长度决定，螺栓直径可采用M10。

（3）将膨胀螺栓放入孔口，使用木槌或皮锤等非金属锤子将螺栓轻轻敲入孔内，与孔口间距30mm。

（4）安装底梁或基座，将底梁孔或基座孔对准螺栓使用扳手将螺母旋紧；（依照上面方式固定其他基础基座）。

（5）按照支架角度量取后立柱安装位置，使用螺栓将基座与后立柱固定。

（6）固定斜梁，使用角连接件与后支柱固定，用螺栓将斜梁与底座连接。

（7）固定龙骨，根据组件安装孔确定龙骨安装位置，龙骨与安装孔距离保持在±100mm，组件两端边框距斜梁200mm～300mm，使用异型螺母将龙骨固定在斜梁上。

（8）组件安装，安装前确定组件安装高度，组件下端玻璃面距离地面300mm，使用侧压块固定组件，先固定下端压块防止组件滑落，组件边框距离龙骨两端距离20mm～30mm。固定时需两人配合，使用拉线法或水平尺确定组件整体平行度。

总体来说，我们更倾向于对现浇混凝土屋顶安装光伏支架，而对于预制板的混凝土屋面，一般都是不能满足其承载要求的。

2 探究瓦屋顶支架安装方式

2.1 瓦屋顶的详细描述

瓦屋顶主要采用顺坡架空安装方式，同时组件与屋面之间的垂直距离需要满足安装和通风散热间隙的要求。光伏阵列相对于屋顶平行铺设，支架采用钢制预埋件点阵式固定横梁。瓦屋顶光伏支架安装方式如图2所示。

2.2 瓦屋顶的一般安装步骤

（1）小心翼翼地将安装位置的瓦片揭下，防止打碎。

（2）将挂钩与屋面横梁用螺栓固定好。

（3）将挂钩与屋面钢支架用螺栓连接。

（4）依次将挂钩与屋面钢支架用螺栓连接。

（5）将组件与钢支架用螺栓连接。

（6）依次将组件与钢支架用螺栓固定，并拧紧。

农村的民用型住宅一般都是自建房，缺少图纸。总体来说，对于普通的砖墙瓦屋顶，一般都是可以满足光伏支架的承载要求的；对于土墙以及保温墙的瓦屋顶，一般都是不满足其承载能力的，安装支架会存在一定的安全隐患。

3 探究彩钢瓦屋顶支架安装方式

对于户用光伏来说，居民建筑常见的户型是瓦屋顶与平屋顶。户用彩钢瓦屋顶还是偏少的，主要常见于厂房，仓库等大型建筑物。这里主要简单介绍下安装方式。

彩钢瓦屋顶光伏支架是为彩钢板屋顶分布式光伏电站设计的，适合于厂房或仓库等大面积的彩钢瓦屋顶。根据彩钢瓦的不同类型结构配套特定的铝合金夹具（角驰式、直立锁边、暗扣式），达到最稳固的安装效果。此安装方式不破坏原有建筑的防水，并有效地和原有屋顶结合在一起。光伏支架主材均采用铝合金夹具来连接导轨与组件，使其牢固结合。彩钢瓦屋顶的支架安装方式如图3所示。

4 结论与建议

针对户用光伏支架安装方式简单介绍以上三种典型的类型。总体的经济效益来说，我们更倾向于彩钢瓦屋顶的支架安装方案，与其他两种安装方案，经济成本不是很高。其实对于户用光伏支架安装来说，由于每家每户安装要求和户型不同，没有固定的安装方式，可以根据现场环境情况，来进行调整，毕竟工程施工不同于设计方案。每个工程都没有统一的安装标准，我们只要在满足安全标准的前提下，还是推荐采用快速型和经济型的安装方式。

参考文献

[1]GB50017—2003，钢结构设计规范[S].

[2]GB50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[3]赵争鸣，孙晓英，刘建政.太阳能光伏发电及其应用[M].北京：科学出版社，2005.