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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最重要的事項。
01
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)電對應的最佳傾角，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，一方面是擔心老建筑的強度，或者是不想改變屋頂?shù)姆浪阅堋＿@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導致屋頂漏水，還可以提高太陽能電池組件的效率，減少女兒墻對陽光的遮擋。
02
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。
但事實上，在平屋頂上安裝光伏，并不意味著您還應該將其傾斜度設置為0度，我們需要考慮很多因素，應避免平裝，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 投資回報期將更長；
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)電量會有明顯的不同，通過對一個11.2kWp太陽能系統(tǒng)進行仿真模擬，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)電量達到14,066.9kWh。而事實上，當傾角為10度時，該系統(tǒng)年發(fā)電量達到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，增加量會明顯減少，超過最佳傾角后反而會更低）。而且，上述仿真模擬還沒有考慮低傾角安裝時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，建議也將傾角設計在5-10度之間。對于平屋頂來說，5-10度的角度也已經(jīng)足夠平了，而對于彩鋼瓦屋頂來說，一般都會留有3度以上的角度，相比增加傾角的額外成本來說，順其自然、隨坡就勢也是很好的選擇。
03
平屋頂安裝必須考慮風速
在太陽能系統(tǒng)的設計階段，必須考慮當?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的最大風速，尤其是在風速超過每小時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)生在江蘇南通的臺風足以說明一切，隨著建筑質(zhì)量的提升，對于南通地區(qū)的建筑也來說，幾乎沒有人會過多考慮到三十年前常發(fā)生的臺風災害，畢竟南通地區(qū)的臺風，也就能對以前的平方、草屋、大棚帶來點影響。
但發(fā)生在南通的那場大風，活生生地將屋頂?shù)奶柲芄夥?、太陽能熱水器都吹到了地上，臺風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（十三級臺風）的風速，但如果沒有女兒墻擋風，陣列間沒有考慮防風，局部區(qū)域因氣流而造成的瞬間風速會遠遠超過實際的風速。
這時候?qū)τ谥Ъ艿倪x型、結(jié)構(gòu)設計、壓載或混凝土基礎(chǔ)強度設計必須依賴專業(yè)機構(gòu)的建議，即便是彩鋼瓦屋頂?shù)钠戒?，也要有科學的分析。
04
平屋頂安裝的漏水風險
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，在屋頂停留的時間會邊長，因此，任何屋頂上的縫隙、孔洞都會變成積水的停留處。
此時，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可能造成的防水層破壞，就成為平屋頂光伏最大的漏水風險。
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。
05
需要考慮平屋頂上的機械單元
在水泥平屋頂上設計和安裝光伏的挑戰(zhàn)之一是現(xiàn)有建筑樓頂?shù)母黝悪C械裝置，如室外空調(diào)機組、排水管、排氣扇、通風設施、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，還可能對光伏陣列產(chǎn)生陰影遮擋，或是影響到日后的運維。
有的設計人員會考慮在這些設施上方加裝光伏，為設施遮風擋雨，但由此帶來的另一個問題是高度設計要求和防風要求，以及運維的困難。
對于屋頂設施，只能因地制宜地開展設計，但這是屋頂光伏無法回避，必須重視的問題。
06
屋頂平鋪組件的增發(fā)
一般沒有絕對0度角的平鋪安裝，但低傾角確實是不能回避的問題，即便是水泥屋頂也會有這樣的需求。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用：
對于屋頂平鋪光伏，優(yōu)化設計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，需要慎重考慮屋頂?shù)姆里L問題（傾角越大，受風的影響越大）。通常若能做到5-10度就已經(jīng)足夠。同時面向最佳朝向。
方法2：對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。這對于設計為頂棚的光伏陣列是一個額外要求，因為頂棚就是為了擋雨，可以考慮組件之間加裝排水槽來實現(xiàn)（這種方案目前在陽光房光伏應用中已很普遍，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排出組件表面的結(jié)果。
方法3：對于低傾角屋頂光伏組件，加裝一種被稱為自動排水除泥器的產(chǎn)品，徹底消除3-15度傾角的光伏組件表面積水、積灰。由于是屋頂頂棚應用，后期爬上去運維多有不便，排水除泥器的選型要考慮到后期運維，如采用高效、長壽命的材質(zhì)，避免塑料產(chǎn)品短期內(nèi)老化后可能會需要更換；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風險。
原標題：屋頂光伏安裝的6個關(guān)鍵
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