屋頂光伏安裝的6個(gè)關(guān)鍵

絕大多數(shù)戶用和工商業(yè)光伏都是將光伏組件安裝在屋頂，不僅可以幫助業(yè)主節(jié)省電費(fèi)，還可以優(yōu)化屋頂空間的使用，為屋頂降溫。

本文將討論在平屋頂上安裝太陽能電池板必須了解的幾個(gè)最重要的事項(xiàng)。

采用哪種安裝形式

不同的屋頂安裝光伏組件的方法也不一樣，常見的安裝方式包括附加型、壓載型及樁基型。

如果屋頂屬于彩鋼瓦型式，一般都考慮附加型，直接將組件平鋪在彩鋼瓦上，尤其是一般彩鋼瓦屋頂都沒有女兒墻，采用平鋪的型式防風(fēng)效果最好，最為安全;另外彩鋼瓦屋頂也有一定的傾角，雖然可能不是光伏發(fā)電對(duì)應(yīng)的最佳傾角，但加大傾角帶來的改造成本也是需要綜合考量的。

對(duì)于水泥屋頂，通常是純平，常見的安裝方式是壓載型和混凝土基礎(chǔ)樁基型，如上圖所示。

很多時(shí)候，建筑物業(yè)主不允許在混凝土平屋頂上鉆孔，一方面是擔(dān)心老建筑的強(qiáng)度，或者是不想改變屋頂?shù)姆浪阅?。這就是選擇壓載型或混凝土基礎(chǔ)安裝的原因。

壓載型由于沒有和屋頂做錨固連接，因此側(cè)面可以考慮做防風(fēng)處理，尤其是沒有女兒墻的水泥屋頂。

混凝土基座的主要目的是確保即使在暴風(fēng)雨季節(jié)，支架系統(tǒng)也能保持完好無損。它保證了良好的安裝而不會(huì)導(dǎo)致屋頂漏水，還可以提高太陽能電池組件的效率，減少女兒墻對(duì)陽光的遮擋。

平屋頂不代表平鋪安裝

在平屋頂上采用平鋪方式安裝光伏組件，似乎是最想當(dāng)然的方式，不僅安裝量/面積可以最大化，還有可能將光伏作為屋頂頂棚使用，增加空間面積。

但事實(shí)上，在平屋頂上安裝光伏，并不意味著您還應(yīng)該將其傾斜度設(shè)置為0度，我們需要考慮很多因素，應(yīng)避免平裝，包括：

l 平鋪組件容易積灰，積灰可能造成10%甚至30%的發(fā)電量損失;

l 清洗更不方便，積水不易流出;

l 與傾斜安裝相比，發(fā)電量將減少;

l 投資回報(bào)期將更長(zhǎng);

l 可能無法靠自然降雨來去除積灰;

傾斜安裝和純平鋪的光伏陣列發(fā)電量會(huì)有明顯的不同，通過對(duì)一個(gè)11.2kWp太陽能系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬，傾角分別為10度、5度和0度。

仿真結(jié)果表明，如果傾角為0度，則11.2kWp系統(tǒng)年發(fā)電量約為13,480.3kWh，而在5度傾角下，該系統(tǒng)一年發(fā)電量達(dá)到14,066.9kWh。而事實(shí)上，當(dāng)傾角為10度時(shí)，該系統(tǒng)年發(fā)電量達(dá)到14,520kWh。

從結(jié)果中可以看出，每增加5度，系統(tǒng)每年增加500kWh的發(fā)電量(15度后，增加量會(huì)明顯減少，超過最佳傾角后反而會(huì)更低)。而且，上述仿真模擬還沒有考慮低傾角安裝時(shí)由于積灰而造成的發(fā)電量損失。

如果不愿意采用最佳傾角來安裝的話，安裝傾角盡可能還是高一些。如果必須平鋪，建議也將傾角設(shè)計(jì)在5-10度之間。對(duì)于平屋頂來說，5-10度的角度也已經(jīng)足夠平了，而對(duì)于彩鋼瓦屋頂來說，一般都會(huì)留有3度以上的角度，相比增加傾角的額外成本來說，順其自然、隨坡就勢(shì)也是很好的選擇。

平屋頂安裝必須考慮風(fēng)速

在太陽能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，必須考慮當(dāng)?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的最大風(fēng)速，尤其是在風(fēng)速超過每小時(shí)180公里的地區(qū)。

不是五年一遇，十年一遇，光伏系統(tǒng)的壽命是25年，必須考慮50年一遇!

2021年4月底發(fā)生在江蘇南通的臺(tái)風(fēng)足以說明一切，隨著建筑質(zhì)量的提升，對(duì)于南通地區(qū)的建筑也來說，幾乎沒有人會(huì)過多考慮到三十年前常發(fā)生的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害，畢竟南通地區(qū)的臺(tái)風(fēng)，也就能對(duì)以前的平方、草屋、大棚帶來點(diǎn)影響。

但發(fā)生在南通的那場(chǎng)大風(fēng)，活生生地將屋頂?shù)奶柲芄夥?a href="http://www.msthinker.com/news/article-1014.html" target="_blank">太陽能熱水器都吹到了地上，臺(tái)風(fēng)期間造成十多人死亡，50年一遇毫不夸張。

普通的平屋頂太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以承受160 km / h(十三級(jí)臺(tái)風(fēng))的風(fēng)速，但如果沒有女兒墻擋風(fēng)，陣列間沒有考慮防風(fēng)，局部區(qū)域因氣流而造成的瞬間風(fēng)速會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際的風(fēng)速。

這時(shí)候?qū)τ谥Ъ艿倪x型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、壓載或混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度設(shè)計(jì)必須依賴專業(yè)機(jī)構(gòu)的建議，即便是彩鋼瓦屋頂?shù)钠戒仯惨锌茖W(xué)的分析。

平屋頂安裝的漏水風(fēng)險(xiǎn)

積水在平屋頂上很常見。由于屋頂是平坦的，所以水無處可去，或者說排水變慢，在屋頂停留的時(shí)間會(huì)邊長(zhǎng)，因此，任何屋頂上的縫隙、孔洞都會(huì)變成積水的停留處。

此時(shí)，安裝了光伏系統(tǒng)的平屋頂，由于支架安裝和混凝土樁基安裝時(shí)可能造成的防水層破壞，就成為平屋頂光伏最大的漏水風(fēng)險(xiǎn)。

如果是彩鋼瓦屋頂，采用夾具安裝要比在彩鋼瓦上打孔要好;如果彩鋼瓦不適合用夾具連接，采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)也是一種選擇，浙江凌志有機(jī)硅就有相關(guān)的解決方案;如果必須打孔，需要確保所有孔都能正確密封以防水。

需要考慮平屋頂上的機(jī)械單元

在水泥平屋頂上設(shè)計(jì)和安裝光伏的挑戰(zhàn)之一是現(xiàn)有建筑樓頂?shù)母黝悪C(jī)械裝置，如室外空調(diào)機(jī)組、排水管、排氣扇、通風(fēng)設(shè)施、水箱、欄桿、屋頂結(jié)構(gòu)、暖通系統(tǒng)和水管等等。

這些已有的設(shè)備，不僅影響了屋頂光伏的布局，影響了系支架間距和排列，還可能對(duì)光伏陣列產(chǎn)生陰影遮擋，或是影響到日后的運(yùn)維。

有的設(shè)計(jì)人員會(huì)考慮在這些設(shè)施上方加裝光伏，為設(shè)施遮風(fēng)擋雨，但由此帶來的另一個(gè)問題是高度設(shè)計(jì)要求和防風(fēng)要求，以及運(yùn)維的困難。

對(duì)于屋頂設(shè)施，只能因地制宜地開展設(shè)計(jì)，但這是屋頂光伏無法回避，必須重視的問題。

屋頂平鋪組件的增發(fā)

一般沒有絕對(duì)0度角的平鋪安裝，但低傾角確實(shí)是不能回避的問題，即便是水泥屋頂也會(huì)有這樣的需求。無錫天鵬食品城的屋頂就是水泥屋頂加裝光伏大棚的典型應(yīng)用：

對(duì)于屋頂平鋪光伏，優(yōu)化設(shè)計(jì)后仍然可以獲得最佳發(fā)電能力，這可以通過不同的方式來完成。

方法1：在平鋪的情況下盡可能做出一定的傾角，不一定追求最佳傾角，尤其是大于15度傾角時(shí)，需要慎重考慮屋頂?shù)姆里L(fēng)問題(傾角越大，受風(fēng)的影響越大)。通常若能做到5-10度就已經(jīng)足夠。同時(shí)面向最佳朝向。

方法2：對(duì)于傾角很低的近似平鋪組件，在上下兩排組件之間留有間隙，以便讓組件表面的水能流出組件表面，而不是累積到下一塊組件。這對(duì)于設(shè)計(jì)為頂棚的光伏陣列是一個(gè)額外要求，因?yàn)轫斉锞褪菫榱藫跤辏梢钥紤]組件之間加裝排水槽來實(shí)現(xiàn)(這種方案目前在陽光房光伏應(yīng)用中已很普遍，工商業(yè)屋頂可以作為參考)。 無錫天鵬食品城圖片中的組件表面，在下沿邊框處都有明顯的泥帶痕跡，就是組件表面的泥水無法及時(shí)排出組件表面的結(jié)果。

方法3：對(duì)于低傾角屋頂光伏組件，加裝一種被稱為自動(dòng)排水除泥器的產(chǎn)品，徹底消除3-15度傾角的光伏組件表面積水、積灰。由于是屋頂頂棚應(yīng)用，后期爬上去運(yùn)維多有不便，排水除泥器的選型要考慮到后期運(yùn)維，如采用高效、長(zhǎng)壽命的材質(zhì)，避免塑料產(chǎn)品短期內(nèi)老化后可能會(huì)需要更換;還需要考慮材質(zhì)與組件鋁邊框之間的異金屬腐蝕問題，還要選擇不影響鋁邊框表面電阻的材質(zhì)以避免組件PID風(fēng)險(xiǎn)。