任永強(qiáng) 劉賢松 李 鵬 龍 飛 劉 斌

中建一局集團(tuán)裝飾工程有限公司 北京 100161

在傳統(tǒng)的彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工中，需要先在彩鋼瓦的瓦楞頂面或者側(cè)面打孔，然后通過(guò)螺釘或者鉚釘實(shí)現(xiàn)與夾具的連接，最終將光伏組件固定安裝。這種安裝方法存在破壞屋面結(jié)構(gòu)、防水系統(tǒng)，以及安裝速度慢等缺點(diǎn)。

本文介紹的直立鎖邊型彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工工法，采用了根據(jù)直立鎖邊型彩鋼瓦屋面的特點(diǎn)而專門定制的夾具，較常規(guī)彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工工法，具有更強(qiáng)的針對(duì)性和適用性，能保證彩鋼瓦屋面原有的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及防水系統(tǒng)，并能明顯地提高施工速度[1-5]。

1 工程概況

合肥京東方半導(dǎo)體屋頂分布式光伏發(fā)電工程位于安徽省合肥市新站區(qū)工業(yè)園內(nèi)。工程在安裝多晶硅雙玻組件時(shí)，采用了根據(jù)直立鎖邊型彩鋼瓦特點(diǎn)而定制的光伏夾具來(lái)固定光伏支架與直立鎖邊彩鋼瓦瓦楞。光伏支架采用平鋪方式。通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，工程提前全部安裝完成并發(fā)電，運(yùn)行至今狀況良好，取得了可觀的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

2 施工技術(shù)特點(diǎn)及工藝原理

2.1 施工技術(shù)特點(diǎn)

1）夾具設(shè)計(jì)獨(dú)特，安裝方便快捷。

2）光伏組件為廠家定制，模塊化拼裝，安裝效率高，可以大大節(jié)省工期。

3）工藝原理簡(jiǎn)單，施工操作性強(qiáng)，能有效地保證工程整體外觀。

4）不破壞彩鋼瓦屋面原有的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及防水系統(tǒng)，能有效地保證工程質(zhì)量。

2.2 工藝原理

先采用根據(jù)直立鎖邊型彩鋼瓦屋面特點(diǎn)而專門定制的夾具與直立鎖邊型彩鋼瓦屋面的瓦楞牢固連接，再用六角螺栓將夾具與光伏支架固定，然后用扣件將光伏組件固定在光伏支架上，最后通過(guò)屋面線槽（橋架）進(jìn)入變電站并與并網(wǎng)點(diǎn)相連接，如圖1所示。

圖1 安裝效果圖

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→夾具定制設(shè)計(jì)→夾具拉拔試驗(yàn)→夾具安裝→光伏支架安裝→光伏組件安裝→布線→橋架安裝→逆變器及匯流箱安裝

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

熟悉光伏組件平面布置圖紙及其他技術(shù)文件；根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測(cè)量放線，準(zhǔn)確定位出每塊組件的安裝位置；施工人員、機(jī)具、材料及現(xiàn)場(chǎng)用電能滿足正常施工需要；屋面已清理干凈，無(wú)廢棄材料及施工工具等；在屋面上規(guī)劃一條專門供施工人員行走的路線，并做好防護(hù)措施。

3.2.2 夾具定制設(shè)計(jì)

收集施工現(xiàn)場(chǎng)直立鎖邊型彩鋼瓦的尺寸規(guī)格；根據(jù)收集到的直立鎖邊型彩鋼瓦的尺寸規(guī)格，到工廠制作出符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求、特定的直立鎖邊型彩鋼瓦夾具模型；將制作好的直立鎖邊型彩鋼瓦夾具帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試安裝。

3.2.3 夾具拉拔試驗(yàn)

將直立鎖邊夾具與彩鋼瓦鎖緊；將鐵絲纏繞在夾具上，再用拉力計(jì)計(jì)數(shù)；兩人合力一起往上抬，由測(cè)試人員記錄數(shù)據(jù)；在直立鎖邊型彩鋼瓦屋面上的不同地方分別取點(diǎn)測(cè)試，并記錄數(shù)據(jù)；根據(jù)GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》分析試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)是否滿足工程設(shè)計(jì)要求，若不滿足，則需要修改夾具模型，直至符合設(shè)計(jì)要求才可進(jìn)行下一步施工。

3.2.4 夾具安裝

根據(jù)光伏組件尺寸（1 640 mm×992 mm×35 mm）和彩鋼瓦瓦楞間距（現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)為480 mm）確定出夾具橫向間距為960 mm，縱向間距為840 mm，然后彈線定位出夾具的安裝位置，并做好標(biāo)記。夾具安裝要做到橫平豎直；夾具與彩鋼瓦瓦楞鎖緊，保證施工質(zhì)量；用2個(gè)M8 mm×40 mm的六角螺栓連接夾具的主夾臂與輔夾臂（圖2、圖3）。

圖2 夾具三維示意

圖3 夾具實(shí)物

3.2.5 光伏支架安裝

光伏支架采用6063A槽式鋁合金型材，長(zhǎng)度為6 000 mm和4 470 mm（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況測(cè)量計(jì)算所得），截面尺寸為40 mm×30 mm；光伏支架采用分段安裝，一個(gè)光伏支架與夾具固定安裝完成后，用連接件和螺栓與下一個(gè)光伏支架連接，然后進(jìn)行光伏支架的安裝固定。重復(fù)此操作，完成所有光伏支架的安裝固定；光伏支架與安裝好的夾具用M8 mm×40 mm的六角螺栓連接；光伏支架之間用M8 mm×20 mm的外六角螺栓連接（圖4）。

圖4 夾具與光伏支架連接示意

3.2.6 光伏組件安裝

光伏組件采用285 W（峰值功率）多晶硅組件；光伏組件沿著光伏支架由南向北安裝，光伏支架伸出光伏組件陣列外邊緣100 mm；將組串的一側(cè)用邊扣件與光伏支架固定（圖5）；將另一光伏組件與固定好的光伏組件用中扣件和光伏支架進(jìn)行固定（圖6），并按照次序完成整個(gè)組串光伏組件的安裝；重復(fù)以上步驟，完成所有光伏組件的安裝；光伏組件安裝的傾斜角度偏差為±1°；相鄰光伏組件間邊緣高差≤2 mm，同組光伏組件間邊緣高差≤5 mm?？奂?shí)物如圖7所示。

圖5 邊扣件安裝

圖6 中扣件安裝

圖7 扣件實(shí)物

3.2.7 布線

組件帶有2根抗曬線纜，每根末端帶有多向兼容接頭。正極為母接頭，負(fù)極為公接頭；布線按照組件安裝的方向進(jìn)行，每22塊組件為1個(gè)組串進(jìn)行串聯(lián)，每6個(gè)組串進(jìn)行并聯(lián)；組件之間串聯(lián)，組串之間并聯(lián)使用PVF-1×4 mm2的光伏專用線纜；將PVF-1×4 mm2的光伏專用線纜布置在安裝好的光伏支架卡槽里。

3.2.8 橋架安裝

橋架采用熱鍍鋅Q235B鋼，并使用M8 mm×30 mm的外六角螺栓與光伏支架連接（圖8、圖9）；橋架之間用連接片連接，并接好跨接線；橋架與光伏支架之間要做好接地。橋架支架縱向間距不大于2 m。橋架厚度要求：橋架寬度＜100 mm的板厚不小于1.2 mm，100 mm≤橋架寬度＜150 mm的板厚不小于1.5 mm，150 mm≤橋架寬度＜400 mm的板厚不小于1.8 mm，400 mm≤橋架寬度≤800 mm的板厚不小于2.2 mm。

圖8 橋架與光伏支架連接

圖9 橋架安裝實(shí)物

3.2.9 逆變器及匯流箱安裝

逆變器及匯流箱支架采用50 mm×50 mm×5 mm的角鋼焊接，然后鍍鋅；鍍鋅角鋼與夾具通過(guò)螺栓進(jìn)行連接；逆變器及匯流箱與支架通過(guò)M10 mm×35 mm的螺栓連接（圖10、圖11）；支架上方安裝防雨帽鋼板，防止下雨天逆變器及匯流箱進(jìn)水，防雨帽鋼板采用自攻釘連接或螺栓連接，每200 mm一個(gè)固定點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)保證光伏并網(wǎng)逆變器及匯流箱作為一個(gè)單獨(dú)整體的安全性、可靠性，并能夠作為一個(gè)整體進(jìn)行聯(lián)合接地，在光伏并網(wǎng)逆變器及匯流箱內(nèi)部，防雷系統(tǒng)的接地線和漏電監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)的接地線不能共用。并網(wǎng)逆變器的每路直流輸入電纜為截面積4 mm2的光伏專用電纜，交流總輸出電纜型號(hào)為ZRC-YJV-0.6/1 kV-3×25＋2×16 mm2。匯流箱的每路交流輸入電纜型號(hào)為ZRC-YJV-0.6/1 kV-3×25＋2×16 mm2，交流總輸出電纜型號(hào)為ZC-YJV22-0.6/1 kV-3×95＋2×50 mm2。

圖10 逆變器安裝示意

圖11 逆變器安裝實(shí)物

4 對(duì)比分析

4.1 社會(huì)效益分析

直立鎖邊型彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、施工速度快、節(jié)省工期、質(zhì)量容易控制等特點(diǎn)，完全可以保證工期要求。相對(duì)于其他的施工工藝，該技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度、過(guò)程管理的全面控制，更易于保證施工質(zhì)量，有效地降低了管理成本，提高了工作效率。同時(shí)，該技術(shù)涉及的施工材料全是配套使用，材料數(shù)量都是固定的，大幅度減少了施工材料的浪費(fèi)。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

以合肥京東方半導(dǎo)體屋頂分布式光伏發(fā)電工程為例，相對(duì)于傳統(tǒng)直立鎖邊型彩鋼瓦屋面光伏組件安裝施工技術(shù)，采用本技術(shù)節(jié)約了施工工期約23.85%，降低了施工成本約25.48%，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

本施工技術(shù)的實(shí)施，保證了直立鎖邊型彩鋼瓦屋面原有的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及防水系統(tǒng)，大幅度節(jié)約了工期，提高了業(yè)主的滿意度，對(duì)于企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展非常有利。同時(shí)，本施工技術(shù)還具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，可為今后類似的工程施工提供可靠的借鑒經(jīng)驗(yàn)。