屋顶及外墙太阳能光伏发电施工技术研究

原文君 山西五建集团有限公司

1 前言

太阳能是可持续再生能源，取之不尽、用之不竭。与传统的火力发电、风力发电、核发电相比，太阳能发电是最理想的可再生资源发电技术，因此，太阳能光伏发电得到了广泛的应用，逐步成为常规电力的一种补充和替代。在国家政策的引导和鼓励下，我国太阳能光伏产业高速发展，在建筑节能工程中，得到了积极推广和应用，也取得了显著的综合效益。

2 施工特点

太阳能是可持续再生能源，用之不竭，取之不尽。光伏发电具有以下特点：可避免远程输电造成的损耗；光伏发电转换过程简单；节约用地，清洁环保；光伏发电系统稳定性可靠；无需专人值守；便于运输和安装；国家政策支持等。

3 工艺原理

在屋顶及外墙的固定支架上安装太阳能电池组件，太阳能组件在阳光照射下吸收光能，电池两端对异号电荷进行积累，产生“光生电压”，即“光电效应”。因此可将太阳能转换为电能，再通过逆变器等电器设施将电能传输至用电终端或并网传输到供电线路。控制器再对所发的电能进行调压和控制，把调整后的稳定能量送至直流负载或交流负载，将多余的能量送往蓄电池进行储存，自动控制蓄电池充满后及时断电，避免过充。当所发的电能不能满足负载要求时，自动控制设备可将蓄电池的电能送往负载。当蓄电池所储存的电能接近放完时，自动控制设备为保护蓄电池，可不被过放电。逆变器设备主要负责将直流电转换成交流电，供交流负载使用。其原理为：太阳能电池方阵→配电柜→并网逆变器→卖电电表→电网→买电电表→生活生产负载。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

现场勘察→屋面及外墙支架安装→光伏电池组件安装→并网逆变器安装→防雷接地安装→试运行→质量验收。

4.2 操作要点

4.2.1 现场勘察

施工前，了解施工现场情况，根据设计标准，妥善处理屋顶及外墙防水，要确保做到不会破坏屋面及外墙的防水。

4.2.2 屋面及外墙支架安装

屋面及外墙支架安装的操作流程：屋面清理→测量定位→支脚底座安装钻孔→安装支脚→安装横向支撑→安装轨道→安装斜支撑。

a) 屋面及外墙清理：测量定位时，将屋面及外墙清理干净。

b) 测量定位：根据平面布置图确定每个支脚安装点的位置。

c) 支架底座安装钻孔：在安装点的位置，根据支脚底座孔距在楼面及外墙上打孔，孔的直径、深度可根据膨胀螺栓尺寸而定。

d) 安装支脚：根据图纸确定支脚尺寸，用膨胀螺栓将支脚固定。

e) 安装横向支撑：根据图纸确定横向支撑长度，用连接件将横向支撑与支脚连接。

f) 安装轨道：根据图纸要求选择轨道长度，确定轨道方向，用连接件将轨道固定在横向支撑顶部，根据图纸尺寸用螺栓将轨道固定在轨道固定件一侧。

g) 安装斜支撑：根据图纸，选择斜支撑、斜支撑连接件及斜支撑固定螺栓，将斜支撑固定在图纸指定的位置。

4.2.3 光伏电池组件安装

a) 电池板杆件安装：安装前，应检查电池板杆件是否完好。电池板杆件应根据图纸设计进行安装。为了保证支架的可调余量，连接螺栓不应紧固。

b) 电池板安装面的粗调：确定首末两端电池板固定杆的位置及标高，将其螺栓紧固；在首末两根电池板固定杆的上下两端系放线绳，并将其绷紧；利用放线绳为基准对其余电池板固定杆位置及标高进行调整，保证其在同一个平面内，并将所有螺栓进行预紧固。

c) 太阳能电池板进场后，应进行观感检验，太阳能电池板如有变形、玻璃损坏、划伤及裂纹时，应及时更换；安装前，在阳光下测量单块电池板的开路电压，不应低于标称开路电压的4V。检查电池板输出端与标识，正负极应相互吻合。

d) 太阳能电池板安装：在运输和保管过程中，太阳能电池板应轻搬轻放，避免有强烈的冲击和振动，不得横置重压。太阳能电池板安装时，应自下而上，逐块安装。电池板螺杆的安装方向为自内向外，并紧固螺栓。在安装过程中，应轻拿轻放，避免电池板表面的保护玻璃破坏；太阳能电池板的连接螺栓应有弹簧垫圈和平垫圈。紧固后，应将螺栓露出部分及螺母涂刷防锈油漆，做防松处理。在安装结束后，进行补漆，太阳能电池板安装必须做到同方阵内的电池板间距应保持一致，横平竖直。

e) 电池板调平：采用红外线扫平仪进行找平，在电池板方阵的上下两端作为基准线，分别调整其余电池板，保证电池板方阵在同一个平面，然后紧固所有螺栓。

f) 电池板接线：电池板的接线方式应符合图纸设计要求。接线前，多股铜芯线应先将线头进行搪锡处理。接线时，应保证接线正确，避免将正负极接反。每串电池板连接完毕后，应检查电池板串开路电压是否正确，连接无误后断开一块电池板的接线，保证后续工序的安全操作；将电池板串与控制器的连接电缆进行连接，电缆的金属铠装应进行接地处理。

4.2.4 并网逆变器安装

并网逆变器是光伏并网发电系统的关键部件，它是将太阳能电池方阵及蓄电池提供的直流电转换成交流电的主要设备。当负载是交流负载时，逆变器可将太阳能电池和蓄电池产生的直流电转换成交流电。太阳能光伏组件通过接收太阳辐射产生的能量将高频直流转换成高压直流电，经过并网逆变器逆变转换后，向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电。逆变器与线路连接紧密，固定牢靠；并网逆变器及其附件外壳均应接地，并符合设计及规范要求。

4.2.5 防雷接地安装

扁铁连接、钻孔→扁铁与组件安装→扁铁与基础槽钢焊接→接地系统安装→接地电阻测试。

a) 扁铁连接、钻孔：将扁铁与组件接地孔对应用记号笔做好钻孔标记和钻孔，再用焊机按方阵长度将扁铁进行焊接。

b) 扁铁与组件安装：将焊接连好的扁铁用六角法兰面自攻螺钉与组件接地孔对接，施工时，注意电钻力度和方向以免损伤组件。

c) 扁铁与基础槽钢焊接：方阵每排扁铁与组件安装结束后两头需弯头将其与底脚焊接在一起，使整个方阵组件与基础结构连成一个整体。

d) 接地系统安装：埋设接地体应选择在电阻率较低的地方，如潮湿土壤，不应选择有腐蚀性物质的地方，否则会造成接地系统腐蚀过快；埋设引下线和接地装置应进行隐蔽，防止人为损坏。

4.2.6 试运行

安装完后，进行调试及试运行。

4.2.7 质量验收

调试合格后，报监理单位及相关单位进行质量验收。

5 应用情况及效果

笔者公司施工的某学院新校区教师周转宿舍楼，在屋顶及第12层向阳面阳台外墙采用太阳能光伏发电施工技术。该技术具有太阳能光伏板寿命长，可靠性高，系统灵活，建设周期短，运行维护成本低，节约用地，不污染环境，不排放废弃物等特点，经济效益和社会效益显著，具有良好的推广应用前景。

6 结束语

屋顶及外墙太阳能光伏发电施工技术工艺简单，建设周期短，可自动调控，无需人员值守，无噪音，无污染，不会产生垃圾和废弃物，有利于节能和环境保护，太阳光能转换为电能，转换效率高，使用寿命长，有效利用资源和保护环境，在笔者公司多个工程上进行推广和应用，起到了示范作用，获得监理、建设单位、质监站、安监站等单位的高度评价，提高了笔者公司的社会信誉，经济效益和社会效益显著。