民用光伏發(fā)電系統(tǒng)是分布式發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，隨著國(guó)內(nèi)分布式政策的不斷完善與落實(shí)，光伏發(fā)電已經(jīng)走入了普通百姓的生活，由于全國(guó)各地居民的屋頂條件情況不盡相同，因此各個(gè)項(xiàng)目都需要因地制宜，進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)和施工，筆者曾有幸參與到實(shí)際工程案例，對(duì)小型民用系統(tǒng)的建設(shè)有了進(jìn)一步的了解。本文以瓦面屋頂和混凝土屋頂為例，主要介紹其設(shè)計(jì)和施工部分，供民用系統(tǒng)從業(yè)者或?qū)彝シ植际桨l(fā)電感興趣的人士參考。

1.民用分布式發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

民用分布式項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要在前期工作中完成屋頂勘測(cè)和相關(guān)信息的收集，并給業(yè)主提供初步的設(shè)計(jì)方案或屋頂發(fā)電效果圖，效果圖的作用一方面可以從側(cè)門說(shuō)明專業(yè)設(shè)計(jì)能力，另一方面可以非常直觀地為業(yè)主展示組件的布置形式和實(shí)時(shí)陰影情況，如圖1和圖2為混凝土屋頂支架安裝和組件敷設(shè)效果圖,圖3為筆者基于CAD圖紙而繪制的南京地區(qū)別墅分布式發(fā)電系統(tǒng)的組件布置效果圖，然而大多數(shù)別墅屋頂?shù)臉I(yè)主可能沒(méi)有屋頂平面和立面圖紙，這種情況下我們只需把握屋頂?shù)恼w尺寸，細(xì)節(jié)的部分化繁為簡(jiǎn)。對(duì)于民用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人士，本人還是強(qiáng)烈推薦使用SketchUp，因?yàn)樵谛Ч麍D制作和陰影分析上較為出色。

圖1 支架SketchUp效果圖

圖2 混凝土屋頂支架安裝和組件鋪設(shè)SketchUp效果圖

圖3 別墅分布式發(fā)電系統(tǒng)組件布置SketchUp效果圖

項(xiàng)目施工前的重要工作是深化設(shè)計(jì)，如方陣具體布置方案、支架安裝方案、組件和逆變器選型、接線和電纜敷設(shè)方案、逆變器和交流配電箱的安裝位置、防雷接地等，其中方陣布置和支架的安裝方案屬于重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)于民用系統(tǒng)，支架的安裝設(shè)計(jì)靈活性很大。

別墅屋頂一般為瓦面和混凝土兩種形式，支架和屋面的固定有打孔和負(fù)重壓塊等方法，對(duì)于打孔因?yàn)槠茐牧嗽形菝娴慕Y(jié)構(gòu)，就要涉及到屋面的防水工程。

如圖4所示為混凝土屋頂膨脹螺栓與屋面的固定方法和屋面防水措施，孔的直徑需要和膨脹螺栓的直徑匹配，太小和太大都不合適，孔的深度需要根據(jù)屋面的結(jié)構(gòu)來(lái)定，膨脹螺栓的深度不允許超出現(xiàn)澆層，一般最大深度為現(xiàn)澆層的一半左右，并以此作為選擇膨脹螺栓長(zhǎng)度的依據(jù)。

圖4所示的屋面防水使用了三重防水措施，即孔內(nèi)采用組件封裝所使用的黑色硅膠或者995結(jié)構(gòu)膠灌注，屋面和角鋁之間使用防水膠墊，同時(shí)螺栓安裝位用防水膠密封。對(duì)于瓦面屋頂，若瓦下是水泥混凝土層，采用膨脹螺栓固定掛鉤，也可以采用該防水方法。

圖4 混凝土屋面上膨脹螺栓與屋面的固定方法和屋面防水措施

支架的設(shè)計(jì)需要了解常用的導(dǎo)軌型號(hào)和配件,如圖5為混凝土屋面所采用的比較常見(jiàn)的支架架構(gòu)(方陣由2*4片組件組成),由橫梁、豎梁、方管、角鋁、L支腳、T型螺栓和內(nèi)六角螺栓、內(nèi)扣連接件、壓塊等配件組成，深化設(shè)計(jì)需要確定各個(gè)配件型號(hào)、尺寸和數(shù)量。

內(nèi)扣連接件用于連接方管和豎梁，并且可調(diào)節(jié)角度。豎梁和橫梁之間的固定采用L支腳加上M8的T型螺栓，方管和屋面的固定采用膨脹螺栓和L支腳，角鋁的作用用于斜支撐加強(qiáng)固定。

圖5 混凝土屋頂支架方案

2.民用光伏發(fā)電系統(tǒng)的施工

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工的一般流程為由業(yè)主購(gòu)買支架、組件、逆變器等設(shè)備材料并提前進(jìn)場(chǎng)，施工當(dāng)天的工作有組件支架的吊裝和搭建、組件安裝、組串接線和電纜走線、組件防雷接地、逆變器和交流配電箱安裝等，需要配齊專業(yè)施工工具和安全防范工具，如吊裝繩索、鋼管氣筒、密封膠灌注專用工具、角磨機(jī)、電錘、手電鉆、鋸子、鐵錘、內(nèi)六角、套筒、美工刀、活動(dòng)扳手、尖嘴鉗、剝線鉗、壓線鉗、扎帶、起子、插線板、萬(wàn)用表、安全手套等等。

如圖6至圖8為瓦面屋頂從打孔到導(dǎo)軌安裝的施工過(guò)程，根據(jù)屋面實(shí)際情況和組件排布數(shù)量，膨脹螺栓安裝孔位的前后間距約1米左右，由于混凝土瓦面有一定厚度，瓦面和保溫層有幾厘米的距離，再打入現(xiàn)澆層后，總共深度約15cm左右，孔位開(kāi)好之后需要將多余的混凝土土灰用鋼管氣筒清除干凈，灌注硅膠需要見(jiàn)到明顯的溢出為佳，膨脹螺栓和L支腳搭配好之后敲入孔內(nèi)，橫梁和L支腳固定，最后在安裝孔位四周涂上防水膠，待半干燥后即可安裝光伏組件，參考圖9。

圖6 孔內(nèi)除沙

圖7 灌注硅膠

圖8 安裝支架橫梁

圖9 瓦面組件安裝實(shí)景圖

電纜的敷設(shè)從組串出線端到組串逆變器端一般采用穿PVC管的形式，根據(jù)電纜進(jìn)管的數(shù)量來(lái)確定需要的PVC管直徑，走線時(shí)電纜需要留有一定的余量，盡量不要讓電纜暴露在外，同時(shí)需要用防火泥將管口密封堵死，電纜從屋頂走到逆變器處盡量順著墻面，彎曲半徑不宜過(guò)大，采用肉眼看不到的方式敷設(shè)，做到整齊美觀。

陣列的防雷接地可以使用熱鍍鋅扁鋼和屋面的避雷帶通過(guò)焊接進(jìn)行連接，焊接處需要做好防腐防銹處理，如果沒(méi)有避雷帶，一般采用垂直接地極，即用一根2.5米的圓鋼垂直打入土壤中,使用接地?fù)u表測(cè)試接地電阻是否達(dá)到小于等于4歐姆的要求，如果不能滿足，還需要再增加一根直到滿足要求為止。

項(xiàng)目施工完成后需要等供電局并網(wǎng)接入，其中電表的接線方法根據(jù)不同地區(qū)也有兩種方法，第一種接法如圖10，因?yàn)楹芏嗉彝ビ脩舨粫?huì)看逆變器，所以需要在交流配電箱輸出端裝一塊計(jì)量光伏發(fā)電電量的電表。原用戶電表改成雙向電表，光伏側(cè)電表的出線端接到該雙向電表的出線端，用于顯示用戶自己用電和賣到電網(wǎng)的電量，多余的電反轉(zhuǎn)計(jì)量。

圖10 電表接法

3.小結(jié)

本文初步介紹了SketshUp在家庭分布式屋頂設(shè)計(jì)的應(yīng)用，并探討了家庭分布式屋頂?shù)闹Ъ芘c屋面的固定安裝方法和瓦面支架安裝施工過(guò)程等內(nèi)容，和中大型分布式比較,家庭分布式的設(shè)計(jì)和施工比較靈活,施工重點(diǎn)在與支架的安裝,而且支架設(shè)計(jì)方案也有很多種,需要我們對(duì)目前市面上的支架都要非常了解,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì),本文內(nèi)容寫(xiě)的較為簡(jiǎn)單，后續(xù)我們?cè)僭敿?xì)展開(kāi)為大家介紹。