隨著光伏發電日趨廣泛地應用,光伏發電如何與建筑一體化是必須首要解決的問題。
光伏發電與建筑一體化設計中主要解決建筑結構與光伏組件如何實現相互可靠連接,同時實現防雨水滲漏、防風、電纜連接、組件邊框接地、組件背面通風、安裝方便等要求。
本文介紹一種常見木結構斜屋頂如何與光伏發電一體化設計。如圖1所示。
一、木結構屋頂設計
木結構屋頂通常有橫梁、椽子、屋面木板、屋沿、油毛氈等組成。如圖2所示。為了在屋面上用光伏組件代替瓦片,增設了光伏組件防止下滑的前檔板和固定光伏組件的木墊板。
如果光伏組件只覆蓋部分屋面,如圖1,則在光伏組件兩側與瓦片交接處安裝左右縱向水槽,水槽的結構可以確保二者交接處不會發生雨水滲漏。
二、光伏組件結構設計
光伏組件結構設計原則是首先用類似普通光伏組件的邊框(形狀較簡單,但又能與外加邊框相配合的結構)進行熱壓封裝,然后在組件邊框之外再附加邊框,這種附加邊框結構,應該具有以下功能:
1. 外加邊框與已封裝的組件邊框能相互配合和可靠連接。
2. 保證各組件連接處若有雨水滲漏,都能順暢地沿組件附加邊框下淌,不會滲漏到組件下面。
3. 能方便可靠地固定于建筑屋面。
4. 便于電纜連接和走線。
5. 組件邊框可靠接地。
6. 組件背面能通風。
7. 組件結構具有左側、中間、右側三種形式,便于相互組合、任意擴展。
8. 組件上下兩塊,采用搭接方式,便于組件表面雨水下淌,搭接處有粘帶膠接,防止雨水在上下交接處下滲。
照片a為左邊組件左邊框結構;照片b為左邊組件右邊框與中間組件左邊框分開時結構;照片c為中間組件右邊框與右邊組件左邊框組合時情況;照片d為右邊組件右邊框結構;照片e為組件頂部結構情況。
屋面雨水與通風流動狀況如圖3所示。
三、 光伏屋面安裝順序
在建造完木板屋面后可進行光伏組件的安裝。
1. 安裝屋沿光伏組件擋板,如圖4。
2. 鋪設油毛氈,如圖5。
3. 劃光伏組件安裝線,如圖6。
4. 安裝組件兩側縱向水槽,如圖7。
5. 光伏組件安裝,從屋沿由左向右橫向安裝,再自下向上一層一層安裝,如圖8。
6. 地線固定,如圖9。
7. 光伏方陣輸出電纜引入室內,如圖10。
8. 光伏方陣上側防水板安裝,如圖11。
9. 光伏方陣四周瓦片覆蓋,如圖12。
10. 覆蓋防護罩,如圖13。
全部光伏方陣接線方式如圖14,圖中為三組方陣并聯,每組十九塊組件串聯。
四、結束語
本文介紹了一種木結構斜屋面與瓦片一體化的光伏組件結構設計及其施工方法。這對于城市中推廣應用小型戶用光伏發電系統具有實際意義,對于其它結構斜屋面建筑與光伏發電系統的一體化設計也具有參考價值。可以根據用戶電量的需要設計光伏發電系統、光伏組件的功率與覆蓋面積,光伏發電系統可以為并網型或太陽能優先利用獨立型發電系統。