建筑太阳能光伏系统应用技术规程(5)

2019-09-02 14:08

7 构成屋面面层的建材型光伏构件,其安装基层应为具有一定刚度的保护层,以避免光伏组件变形引起表面局部积灰现象;

8 需要经常维修的光伏组件周围屋面、检修通道、屋面出入口以及人行通道上面应设臵刚性保护层保护防水层,一般可铺设水泥砖。

9 光伏组件的引线穿过屋面处,应预埋防水套管,并作防水密封处理。防水套管应在屋面防水层施工前埋设完毕。

4.3.10 坡屋面上安装光伏组件还应符合以下要求:

1 坡屋面坡度宜按照光伏组件全年获得电能最多的倾角设计; 2 光伏组件宜采用顺坡镶嵌或顺坡架空安装方式;

3 建材型光伏构件与周围屋面材料连接部位应做好建筑构造处理,并应满足屋面整体的保温、防水等围护结构功能要求;

4 顺坡架空安装的光伏组件与屋面之间的垂直距离应满足安装和通风散热间隙的要求。

【条文说明】坡屋面上安装光伏组件还应符合以下要求:

1 为了获得较多太阳光,屋面坡度宜采用光伏组件全年获得电能最多的倾角。一般情况下可根据当地纬度〒10°来确定屋面坡度,低纬度地区还要特别注意保证屋面的排水功能。

2 安装在坡屋面上的光伏组件宜根据建筑设计要求,选择顺坡镶嵌设臵或顺坡架空设臵方式; 3 建材型光伏构件安装在坡屋面上时,其与周围屋面材料连接部位应做好建筑构造处理,并应满足屋面整体的保温、防水等围护结构功能要求;

4 顺坡架空在坡屋面上的光伏组件与屋面间宜留有>100mm 的通风间隙。控制通风间隙的目的有两个,一是通过加强屋面通风降低光伏组件背面温升,二是保证组件的安装维护空间。

4.3.11 阳台或平台上安装光伏组件应符合以下要求:

1 低纬度地区安装在阳台或平台栏板上的晶体硅光伏组件应有适当的倾角; 2 安装在阳台或平台栏板上的光伏组件支架应与栏板结构主体构件上的预埋件牢固连接;

3 构成阳台或平台栏板的构件型光伏构件,应满足刚度、强度、防护功能和电气安全要求;

4 应采取保护人身安全的防护措施。

【条文说明】阳台或平台上安装光伏组件应符合以下要求:

1 在低纬度地区,由于太阳高度角较小,安装在阳台栏板上的光伏组件或直接构成阳台栏板的光伏构件应有适当的倾角,以接受较多的太阳能光。

2 对不具有阳台栏板功能,通过其他连接方式安装在阳台栏板上的光伏组件,其支架应与阳台栏板上的预埋件牢固连接,并通过计算确定预埋件的尺寸与预埋深度,防止坠落事件的发生。

3 作为阳台栏板的光伏构件,应满足建筑阳台栏板强度及高度的要求。阳台栏板高度应随建筑高度而增高,如低层、多层住宅的阳台栏板净高不应低于 1.05m,中、高层,高层住宅的阳台栏板不应低于 1.10m,这是根据人体重心和心理因素而定的。

4 光伏组件背面温度较高,或电气连接损坏都可能会引起安全事故(儿童烫伤、电气安全), 因此要采取必要的保护措施,避免人身直接触及光伏组件。

4.3.12 墙面上安装光伏组件应符合以下要求:

1 低纬度地区安装在墙面上的晶体硅光伏组件应有适当的倾角;

2 安装在墙面的光伏组件支架应与墙面结构主体上的预埋件牢固锚固; 3 光伏组件与墙面的连接不应影响墙体的保温构造和节能效果;

4 设置在墙面的光伏组件的引线穿过墙面处,应预埋防水套管。穿墙管线不宜设在结构柱处;

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5 光伏组件镶嵌在墙面时,宜与墙面装饰材料、色彩、分格等协调处理;

6 安装在墙面上作为遮阳构件的光伏组件应作遮阳分析,满足室内采光和日照的要求;

7 光伏组件安装在窗面上时,应满足窗面采光、通风等围护结构功能要求; 8 应采取保护人身安全的防护措施。

【条文说明】墙面上安装光伏组件应符合以下要求:

1 在低纬度地区,由于太阳高度角较小,因此安装在墙面上或直接构成围护结构的光伏组件应有适当的倾角,以接受较多的太阳光;

2 通过支架连接方式安装在外墙上的光伏组件,在结构设计时应作为墙体的附加永久荷载。对安装光伏组件而可能产生的墙体局部变形、裂缝等等,应通过构造措施予以防止;

3 光伏组件安装外保温构造的墙体上时,其与墙面连接部位易产生冷桥,应作特殊断桥或保温构造处理;

4 预埋防水套管可防止水渗入墙体构造层;管线穿越结构柱会影响结构性能,因此穿墙管线不宜设在结构柱内;

5 光伏组件镶嵌在墙面时,应由建筑设计专业结合建筑立面进行统筹设计;

8 建筑设计时,为防止光伏组件损坏而掉下伤人,应考虑在安装光伏组件的墙面采取必要的安全防护措施,如设臵挑檐、雨蓬,或进行绿化种植等,使人不易靠近。

4.3.13 幕墙上安装光伏组件应符合以下要求:

1 安装在幕墙上的光伏组件宜采用建材型光伏构件;

2 光伏组件尺寸应符合幕墙设计模数,光伏组件表面颜色、质感应与幕墙协调统一;

3 光伏幕墙的性能应满足所安装幕墙整体物理性能的要求,并应满足建筑节能的要求;

4 对于有采光和安全双重性能要求的部位,应使用双玻光伏幕墙,其使用的夹胶层材料应为聚乙烯醇缩丁醛(PVB);

5 光伏玻璃幕墙的结构性能应满足国家现行标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102的要求,并应满足建筑室内对视线和透光性能的要求;

6 由玻璃光伏幕墙构成的雨篷、檐口和采光顶,应满足建筑相应部位的刚度、强度、排水功能及防止空中坠物的安全性要求。

【条文说明】幕墙上安装光伏组件应符合以下要求:

1 安装在幕墙上的光伏组件宜采用光伏幕墙,宜根据建筑立面的需要进行统筹设计;

2 安装在幕墙上的光伏组件尺寸应符合所安装幕墙板材的模数,既有利于安装,又与建筑幕墙在视觉上融为一体;

3 光伏幕墙的性能应与所安装普通幕墙具备同等的强度,以及具有同等保温、隔热、防水等性能,保证幕墙的整体性能;

4 PVB(polyvinyl butyral)中间膜是一种半透明的薄膜,是由聚乙烯醇缩丁醛树脂经增塑剂塑化挤压成型的一种高分子材料。使用PVB夹胶层的光伏构件可以满足建筑上使用安全玻璃的要求;用 EVA(Ethylene viny acetate)层压的光伏组件需要采用特殊的结构,防止玻璃自爆后因 EVA 强度不够而引发事故;

5 层间防火构造在正常使用条件下,应具有伸缩变形能力、密封性和耐久性;在遇火状态下,应在规定的耐火极限内,不发生开裂或脱落,保持相对稳定性;防火封堵时限应高于建筑幕墙本身的防火时限要求;玻璃光伏幕墙应尽量避免遮挡建筑室内视线,并应与建筑遮阳、采光统筹考虑; 6 为防止光伏组件损坏而掉下伤人,应安装牢固并采取必要的防护措施。

4.3.14 光伏系统控制机房宜采用自然通风,不具备条件时应采取机械通风措施。

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【条文说明】光伏系统控制机房,一般会布臵较多的配电柜(箱)、逆变器、充电控制器等设备,上述 设备在正常工作中都会产生一定的热量;当系统带有储能装臵时,系统中的蓄电池在特定情况下可能对空气产生一定的污染。因此,控制机房应采取通风措施。

4.4 结构设计

4.4.1 结构设计应与工艺和建筑专业配合,合理确定光伏系统各组成部分在建筑中的

位置。

【条文说明】结构设计应根据光伏系统各组成部分在建筑中的位臵进行专门设计,防止对结构安全造 成威胁。

4.4.2 在新建建筑上安装光伏系统,应考虑其传递的荷载效应。

【条文说明】在新建建筑上安装光伏系统,结构设计时应事先考虑其传递的荷载效应。

4.4.3 在既有建筑上增设光伏系统,应事先对既有建筑的结构设计、结构材料、耐久性、安装部位的构造及强度等进行复核验算。

【条文说明】既有建筑结构形式和使用年限各不相同。在既有建筑上增设光伏系统必须进行结构验算, 保证结构本身的安全性。

4.4.4 支架、支撑金属件及其连接节点,应具有承受系统自重、风荷载、雪荷载、检修动荷载和地震作用的能力。

【条文说明】进行结构设计时,不但要校核安装部位结构的强度和变形,而且需要计算支架、支撑金属件及各个连接节点的承载能力。

光伏方阵与主体结构的连接和锚固必须牢固可靠,主体结构的承载力必须经过计算或实物试验予以确认,并要留有余地,防止偶然因素产生破坏。光伏方阵和支架的质量大约在 0.24~0.49kg/m2,建议设计时取不小于 1.0kN/m2。

主体结构必须具备承受光伏方阵等传递的各种作用的能力。主体结构为混凝土结构时,混凝 土强度等级不应低于 C20。

4.4.5 光伏组件或方阵及其支架和连接件的结构设计应计算以下效应: 1 非抗震设计时,应计算系统自重、风荷载和雪荷载作用效应; 2 抗震设计时,应计算系统自重、风荷载、雪荷载和地震作用效应。

【条文说明】光伏系统结构设计应区分是否抗震。对非抗震设防的地区,只需考虑系统自重、风荷载 和雪荷载;对抗震设防的地区,还应考虑地震作用。

安装在建筑屋面等部位的光伏方阵主要受风荷载作用,抗风设计是主要考虑的因素。但由于地震是动力作用,对连接节点会产生较大影响,使连接发生震害甚至造成光伏方阵脱落,所以,除计算地震作用外,还必须加强构造措施。

4.4.6 安装光伏组件或方阵时,应考虑风压变化对系统部件的影响,宜安装在风压较

小的位置。

【条文说明】墙角、凹口、山墙、屋檐、屋面坡度大于 10°的屋脊等部位,风压大,变化复杂,在这 些部位安装光伏系统,对抗风压性能要求较高,因此宜将光伏组件或方阵安装在风压较小的部位,如屋顶中央。在坡屋面上安装光伏组件或方阵时,宜采用与屋面平行的方式,减小风荷载的作用。

4.4.7 蓄电池、并网逆变器等较重的设备和部件宜安装在承载能力大的结构构件上,并进行构件的强度与变形验算。

4.4.8 选用建材型光伏构件,应向产品生产厂家确认相关结构性能指标,满足建筑物使用期间对产品的结构性能要求。

【条文说明】建材型光伏构件,应满足该类建筑材料本身的结构性能。如光伏幕墙,应至少满足普通 幕墙的强度、抗风压和防热炸裂等要求,以及在木质、合成材料和金属框架上的安装要求,应符合《玻

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璃幕墙工程技术规范》JGJ102 或《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133 中对幕墙材料结构性能的要求;作为屋面材料使用的光伏构件,应满足相应屋面材料的结构要求。

4.4.9 光伏组件或方阵的支架,应由埋设在钢筋混凝土基座中的钢制热浸镀锌连接件或不锈钢地脚螺栓来固定;钢筋混凝土基座的主筋应锚固在主体结构内;不能与主体结构锚固时,应设置支架基座,并采取措施提高支架基座与主体结构间的附着力,满足风荷载、雪荷载与地震荷载作用的要求。

4.4.10 新建光伏一体化建筑的结构设计应为光伏系统的安装埋设预埋件或其他连接件。连接件与主体结构的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。安装光伏系统的预埋件设计使用年限应与主体结构相同。

【条文说明】进行结构设计时,不但要校核安装部位结构的强度和变形,而且需要计算支架、支撑金属件及各个连接节点的承臷能力。光伏方阵与主体结构的连接和锚固必须牢固可靠,主体结构的承裁力必须经过计算机或实物试验予以确认,并要留有余地,防止偶然因素产生破坏。

4.4.11 支架基座设计应进行稳定性验算,包括抗滑移验算和抗倾覆验算。

【条文说明】大多数情况下支架基座比较容易满足稳定性要求(抗滑移、抗倾覆)。但在风荷载较大的 地区,支架基座的稳定性对结构安全起控制作用,必须经过验算来确保。

4.4.12 光伏方阵与主体结构采用后加锚栓连接时,应符合国家现行标准《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145及以下规定:

1 锚栓产品应有出厂合格证; 2 宜采用化学锚栓;

3 碳素钢锚栓应经过防腐处理;

4 应进行锚栓承载力现场试验,必要时应进行极限拉拔试验; 5 每个连接节点不应少于2个锚栓;

6 锚栓直径应通过承载力计算确定,并不应小于10mm; 7 不宜在与化学锚栓接触的连接件上进行焊接操作;

8 锚栓承载力设计值不应大于其选用材料极限承载力的50%。

【条文说明】当土建施工中未设预埋件,预埋件漏放或偏离设计位臵较远,设计变更,或在既有建筑增设光伏系统时,往往要使用后锚固螺栓进行连接。采用后锚固螺栓(机械膨胀螺栓或化学锚栓)时,应采取多种措施,保证连接的可靠性及安全性。

另外,在地震设防区使用金属锚栓时,应符合建筑行业标准《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160相关抗震专项性能试验要求;在抗震设防区使用的化学锚栓,应符合国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB50367中相关适用于开裂混凝土的定型化学锚栓的技术要求。

4.4.13 支架、支撑金属件和其它的安装材料,应根据光伏系统设定的使用寿命选择相应的耐候材料并采取适宜的维护保养方法。

【条文说明】支架、支撑金属件应根据光伏系统设定的使用寿命选择材料及其维护保养方法。根据目 前常见方法以及使用经验,给出如下几种建议:

1. 钢制+表面涂漆(有颜色):5~10 年,再涂漆。 2. 钢制+热浸镀锌:20~30 年。

镀锌层的厚度要求取决于使用条件和使用寿命,应根据环境变化确定镀锌层的厚度。日本的 经验表明,要获得20 年的使用寿命,在国内重要工业区或沿海地区镀锌量为 550-600g/m2 以上, 郊区为 400 g/m2 以上。

在任何特定的使用环境里,锌镀层的保护作用一般正比于单位面积内锌镀层的质量(表面密 度),通常也正比于锌镀层的厚度,因此,对于某些特殊的用途,可采用 40μm 厚度的锌镀层。

在我国,采用碳素钢和低合金高强度结构钢作为支撑结构时,一般采用热浸镀锌防腐处理, 锌膜厚度应符合现行国家标准《金属覆盖层钢铁制品热浸镀锌技术要求》GB/T13912 的相关规定。

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钢构件采用氟碳喷涂或聚氨酯喷涂的表面处理办法时,涂膜厚度应满足《玻璃幕墙工程技术 规范》JGJ 102 中的相关规定。 3. 不锈钢:30 年以上。

不锈钢对盐害等具有高抵抗性,但价格较高,在海上安装的场合应用较多。 4. 铝合金+氟碳漆喷涂:20 年以上。

铝合金型材采用氟碳喷涂进行表面处理时,应符合现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237 规定的质量要求,表面处理层的厚度:平均膜厚 t≥40μm,局部膜厚 t≥34μm。其他表面处理方法应满足《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102 中的相关规定。

4.4.14 受盐雾影响的安装区域和场所,应选择符合使用环境的材料及部件作为支撑结构,并采取相应的防护措施。

【条文说明】在有盐害的地方,不同的金属材料相互接触会产生接触腐蚀,所以应在不同金属材料之间垫上绝缘物,或采用同一金属材料的支撑结构。

4.4.15 地面安装光伏系统时,光伏组件最低点距硬质地面不宜小于300mm、一般地面不宜小于1000mm,并应对地基承载力、基础的强度和稳定性进行验算。

【条文说明】地面安装光伏系统时,应对地基承载力、基础的强度和稳定性进行验算。光伏组件最低点距地面应有一定距离。当为一般地面时,为防止泥沙上溅或小动物的破坏,不宜小于 1000mm。

4.5 机电设计

4.5.1 条件允许时宜设置光伏组件清洗系统;

4.5.2 电气室应设置通风设施,以保障电气室环境温度在设备运行允许范围内。 4.5.3 光伏一体化的建筑防雷应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057的规定。光伏组件必须置于建筑物防雷系统保护之中。

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