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鋼結(jié)構(gòu)與光伏發(fā)電結(jié)合，看看什么是光伏建筑？

光伏建筑作為主要利用光伏陣列與建筑屋頂、墻體等結(jié)合，來進(jìn)行太陽能發(fā)電的建筑，在舒適、節(jié)能和節(jié)地方面具有突出優(yōu)勢(shì)，是全面鋪開綠色建筑的最佳途徑。根據(jù)住建部、建筑前沿、申萬證券等多家機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，全國現(xiàn)有工商業(yè)（含公共建筑）屋頂可安裝光伏總面積約60億平米，立面約16億平米，合計(jì)近80億平米，如果全部建設(shè)成光伏建筑，共計(jì)可安裝1100GW，相當(dāng)于一個(gè)5.5萬億元的潛力市場。

▲ 數(shù)據(jù)來源：住建部、建筑前沿、申萬證券等

光伏建筑的分類

光伏建筑即可利用太陽能發(fā)電的的建筑，其中光伏電站是其重要組成部分，光伏電站是光伏產(chǎn)業(yè)鏈終端應(yīng)用市場，根據(jù)電站的裝機(jī)規(guī)模、和用戶的距離、接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)等不同可以分為集中式電站和分布式電站。目前，實(shí)現(xiàn)綠色光伏建筑的技術(shù)路線主要分為BAPV（Building Attached Photovoltaic）與BIPV（Building Integrated Photovoltaic）兩類！

BAPV即將電站安裝在已經(jīng)投入使用的建筑屋頂、墻外等設(shè)備附著在建筑上，對(duì)建筑原有結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響。目前，BAPV為主流的光伏建筑類型。

BIPV即光伏建筑一體化，是一種太陽能發(fā)電的新概念，將光伏產(chǎn)品集成到建筑上，主要著眼于新建筑和新材料與光伏行業(yè)的融合，是將光伏發(fā)電系統(tǒng)與新建筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工和同時(shí)安裝并與建筑相結(jié)合，做到光伏板與建筑屋面墻面有機(jī)結(jié)合。既是發(fā)電裝置也是建筑外部結(jié)構(gòu)的一部分，可以有效降低成本，又兼顧美觀，BIPV市場處于起步階段，我國每年新增及翻新建筑面積可達(dá)40億平方米，BIPV作為光伏行業(yè)未來發(fā)展的細(xì)分賽道，市場潛力巨大。

從上圖兩者類型對(duì)比可以看出，在房屋建設(shè)之初即采用BIPV類型，那么性價(jià)比是最好的，不僅節(jié)省成本也可以節(jié)能綠色環(huán)保。如果是在已有的建筑上加裝太陽能光伏組件的話，就是BAPV類型好一點(diǎn)，即在對(duì)原有房屋評(píng)估之后并適當(dāng)加固屋面承載力即可安裝光伏組件了，如果是BIPV類型即有可能會(huì)拆換屋面嵌合房屋的結(jié)構(gòu)，如此成本會(huì)高很多，因此，從發(fā)展的趨勢(shì)來看，BIPV在未來會(huì)有很多的發(fā)展空間，但在目前市場上主流的光伏建筑類型還是以BAPV為主。

當(dāng)前我國光電建筑應(yīng)用面積占既有建筑的比例僅約1%，且多以工商業(yè)屋頂應(yīng)用為主。隨著光伏組件逐步降價(jià)，使得普通廠房改造為太陽能光伏發(fā)電能源而變得更加經(jīng)濟(jì)，而當(dāng)前市面上大量工業(yè)廠房屋頂都采用鋼結(jié)構(gòu)而非混凝土結(jié)構(gòu)。很多鋼結(jié)構(gòu)廠房廠棚屋頂是使用主流的彩鋼瓦，而彩鋼瓦的使用壽命和荷載能力不足以支撐長期承重，這就使得在此類屋頂安裝分布式光伏時(shí)相對(duì)混凝土屋頂需要做安全評(píng)測和加固屋面承載力。以達(dá)到制作BAPV或BIPV的光伏建筑要求！

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑與光伏發(fā)電設(shè)備相結(jié)合的施工方法及流程

那么市面上普通彩鋼瓦鋼結(jié)構(gòu)廠房安裝光伏發(fā)電設(shè)備怎么施工呢？又是怎么加固的呢？下面宏宇鋼構(gòu)精心總結(jié)并分享鋼結(jié)構(gòu)廠房安裝光伏設(shè)備的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，前方滿滿技術(shù)，行業(yè)精品技術(shù)文,注意收藏了!

一、鋼結(jié)構(gòu)屋面鋼板加固安裝

（一）鋼結(jié)構(gòu)屋面鋼板安裝施工工序流程：

鋼板進(jìn)場 →搭設(shè)施工平臺(tái)→ 天溝安裝 → 屋面板成型→屋面板倒運(yùn)→ 屋面板安裝→ 屋脊帽蓋安裝 →山墻泛水安裝 →零星修補(bǔ) →工程檢測驗(yàn)收

（二）鋼結(jié)構(gòu)屋面鋼板安裝施工方法：

1.屋面上層板施工方法

按照屋面板的尺寸把屋面板支架壓在原有屋面上層板上部，并用自攻螺釘固定于檁條上。在安裝屋面板時(shí)應(yīng)注意板的橫向平整度，在鋪設(shè)第一塊板先用鋼卷尺量出鋼梁到女兒墻邊的一個(gè)平行尺寸，并進(jìn)行定位，在鋪設(shè)3-5片屋面板時(shí)應(yīng)測量出屋脊和檐口的寬度是否一致，以保證屋面的平行，并確保最大斜度不超過規(guī)范要求的20mm。

2.山墻泛水板、屋脊蓋板及變形縫蓋板施工方法

在屋面板安裝完成后，先對(duì)屋脊和檐口做滴水檐泛水邊的防水處理，再進(jìn)行屋脊帽蓋的安裝。在安裝屋脊帽蓋時(shí)，搭接部分長度不小于100mm，并用鉚釘進(jìn)行連接。接著安裝變形縫蓋板，變形縫蓋板兩個(gè)折邊分別與變形縫兩邊的固定支架用鉚釘進(jìn)行連接固定，在屋脊蓋板和變形縫蓋板完成后，對(duì)所有外露鉚釘滿打密封膠。在安裝山墻泛水板施工過程中，首先在山墻距離邊波峰高度250mm的高度沿屋面坡度開出10mm× 15mm的泛水槽，其次將泛水板折邊與槽連接處采用M6膨脹螺栓連接固定，對(duì)外露膨脹螺栓部分用密封膠進(jìn)行密封處理；與屋面板連接處用自攻螺釘固定于屋面板支架上，并使用通長滯水膠帶對(duì)泛水板與屋面板接縫處進(jìn)行防水處理。

3.屋面增加彩鋼板安裝節(jié)點(diǎn)方案圖

附圖一

二、鋼結(jié)構(gòu)廠房（彩鋼瓦）太陽能光伏項(xiàng)目安裝施工流程

（一）廠房基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)及配件介紹。

1.常見的彩鋼板屋面的主要形式有：直立鎖邊型、角馳型、卡口型、明釘型等。

2.彩鋼瓦屋頂支架配件。

3.采鋼瓦屋頂支架安裝方案節(jié)點(diǎn)。

4.彩鋼瓦屋頂支架夾具，不同彩鋼瓦結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同的支架夾具，夾具與彩鋼瓦匹配越佳支架安裝的可靠性越高。

（二）彩鋼瓦屋面改造基本認(rèn)識(shí)。

彩鋼屋面光伏發(fā)電項(xiàng)目屬于對(duì)已有建筑物彩鋼屋面的改造項(xiàng)目，因而建筑物的屋面形式、建筑物的結(jié)構(gòu)形式、光伏陣列的布置形式及光伏組件本身的形式，以上條件的多樣性決定了屋面光伏支架的形式多種多樣。屋面的形式及建筑物的結(jié)構(gòu)形式對(duì)光伏支架的工程造價(jià)影響較大。一般來說，屋面的防水等級(jí)越高，屋面防水層不外露，屋面的活荷載越大及建筑物整體結(jié)構(gòu)較好、承載能力較強(qiáng)的屋面，光伏支架的工程造價(jià)越低，反之，工程造價(jià)越高。

根據(jù)原有建筑物的結(jié)構(gòu)形式，屋面形式及承載力情況，考慮到各個(gè)車間實(shí)際的用電負(fù)荷及安裝容量等因素，項(xiàng)目主要的布置方式為：沿屋面坡度平鋪布置、組件作為屋面的布置形式、北坡起一定的角度，使北坡布置與南坡角度一致。

（三）不同承重的彩鋼瓦屋面安裝方式：

鋼架或屋架、檁條和屋面板作為彩鋼屋面重要的組成部分。彩鋼板的安裝方式與鋼架或屋架、檁條和屋面板的承重直接有重要關(guān)系。各種連接件、緊固件的數(shù)量和尺寸可通過靜力計(jì)算分析和設(shè)計(jì)構(gòu)造求得。

1.鋼架或屋架、檁條均能滿足設(shè)計(jì)要求且屋面板鋼度較大時(shí)，這種方式是比較合理的安裝條件，光伏支架采用連接件與屋面板連接，并盡可能靠近檁條位置固定。

2.鋼架或屋架、檁條均能滿足設(shè)計(jì)要求，但屋面板鋼度較小，變形較大時(shí)，這種類型的彩鋼屋頂主要表現(xiàn)為車棚、公交候車廳、養(yǎng)殖場等一些要求程度不太高的場所。光伏支架可采用連接件直接與檁條處的屋面板直接連接方式，也可以采用連接件與檁條通過穿透屋面板的方式進(jìn)行連接。

3.僅鋼架或屋架能滿足設(shè)計(jì)要求，檁條及屋面板承載能力較小時(shí)，此種布置方式，采用連接件與鋼架或屋架連接，具體連接安裝方式同支架與檁條穿透屋面板連接方式。

4.還有一種連接方式為將固定支架的位置屋面板割開，通過型鋼柱連接到屋面鋼梁上。

以上為主要彩鋼屋面的光伏支架布置方式總結(jié)，對(duì)于穿透屋面的連接件，必須帶有防水墊片或采用密封結(jié)構(gòu)膠處理，保證防水能力。若鋼架或屋架、檁條、屋面板均不能滿足設(shè)計(jì)要求：原屋面上不能建設(shè)光伏電站項(xiàng)目。支架設(shè)計(jì)前，必須對(duì)原有屋面的鋼架或屋架、檁條、屋面板等受力構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確核算。

（四）彩鋼瓦屋頂光伏項(xiàng)目前期方案設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)：

1、明確光伏組件的形式及鋪設(shè)方式，清楚原有建筑物的屋面形式。

2、清楚原有建筑物的結(jié)構(gòu)形式并對(duì)主要結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件進(jìn)行核算。

3、根據(jù)原有建筑物的屋面形式、結(jié)構(gòu)形式、光伏陣列的布置形式、光伏組件本身的形式、結(jié)構(gòu)核算結(jié)果及可能的施工措施等多項(xiàng)條件，給出各種可行的支架布置方案，確定最優(yōu)的布置方式。

4、屋面光伏電站項(xiàng)目有其施工上的特殊性，綜合考慮現(xiàn)場施工條件，選擇合適的施工工藝，并給出施工中的注意事項(xiàng)、施工保護(hù)及安全施工措施等。

（五）彩鋼瓦屋面的加固方式：

鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面的加固方式主要有加大構(gòu)件截面法和增加支點(diǎn)加固法。鋼梁鋼檁條屋面結(jié)構(gòu)的鋼梁加固，主要為在鋼梁下增設(shè)T型鋼或C型鋼，用以增加鋼梁截面，提高承載力。鋼檁條加固方式一般在檁條兩端加設(shè)支撐點(diǎn)，減少檁條跨度以增加檁條的承載力。

網(wǎng)架鋼檁條屋面結(jié)構(gòu)如果承載力不滿足要求，建議放棄安裝，因網(wǎng)架屋面本身的恒荷載較小，平鋪附加荷載盡管只有0.15KN/㎡，但增加的幅度較大，往往不能滿足要求。因網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加固工程量較大，加固難度增加，費(fèi)用較高，故如果承載力不滿足要求，建議放棄安裝。

（六）加固施工：

對(duì)于彩鋼板屋面的加固，比較適用的方法：增加型鋼。因?yàn)樵趯?shí)施中存在焊接工序，一般要求在施工時(shí)地面不應(yīng)該存在生產(chǎn)或堆放易燃物。加固過程需要廠房短時(shí)間停產(chǎn)。

（七）彩鋼瓦屋頂防水做法：

彩鋼屋頂防水的問題主要分為以下幾點(diǎn)：

1、原屋面彩鋼板銹蝕嚴(yán)重，已經(jīng)出現(xiàn)漏點(diǎn)或局部區(qū)域嚴(yán)重銹蝕。

措施：對(duì)局部漏點(diǎn)采用優(yōu)質(zhì)中性耐候密封膠涂抹封堵；對(duì)于局部彩鋼板銹蝕嚴(yán)重的彩鋼板，在安裝光伏組件前需要更換彩鋼板。

2 、電纜套管或屋面給水管道穿屋面板。

措施：管道穿彩鋼板屋面在現(xiàn)有國標(biāo)、行標(biāo)的圖集上均有做法。具體做法可參考國標(biāo)圖集《01J925-1 壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》、《06J925-2 壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造二》、《08J925-3 壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造三》。可根據(jù)實(shí)際工程的具體情況選用。

3、對(duì)于彩鋼板肋板截面為梯形截面的情況，光伏支架通過自攻螺栓與彩鋼板連接。

措施：常用的連接分為肋板側(cè)面連接和肋板頂面連接。所采用的自攻螺栓必須帶有配套的耐候密封防水墊片，自攻螺栓固定完畢后，螺釘處須優(yōu)質(zhì)中性耐候密封膠涂抹。

4 、施工過程中其它需要注意的事項(xiàng)：施工時(shí)應(yīng)放線準(zhǔn)確，與現(xiàn)場屋面情況核實(shí)準(zhǔn)確，找準(zhǔn)屋面檁條的準(zhǔn)確位置，核實(shí)無誤后可進(jìn)行施工安裝。

總結(jié)

從以上施工流程得出，鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝光伏設(shè)備的技術(shù)并不復(fù)雜，最主要的是目前光伏發(fā)電技術(shù)還算不上成熟，相關(guān)技術(shù)還需進(jìn)一步提升，行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈也還沒形成標(biāo)準(zhǔn)化，市場也未開發(fā)，客戶的需求增長也還沒到一個(gè)爆發(fā)期，不過不可否認(rèn)的是這確實(shí)是一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)發(fā)展的方向之一，也有可能是未來很火很賺錢的行業(yè)，根據(jù)現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以及工業(yè)摩爾定律法則，現(xiàn)在是工業(yè)信息時(shí)代，技術(shù)更新迭代非常快，未來不遠(yuǎn)，也許還沒等你想明白，“風(fēng)口”就從你身邊一溜而過！

（責(zé)任編輯：何雯麗）