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            淺談家庭屋頂分布式光伏發電系統的設計與施工
            返回列表 來源: 索比光伏網 發布日期: 2023.06.01 瀏覽次數:
            民用光伏發電系統是分布式發電系統的重要組成部分,隨著國內分布式政策的不斷完善與落實,光伏發電已經走入了普通百姓的生活,由于全國各地居民的屋頂條件情況不盡相同,因此各個項目都需要因地制宜,進行定制化的設計和施工,筆者曾有幸參與到實際工程案例,對小型民用系統的建設有了進一步的了解。本文以瓦面屋頂和混凝土屋頂為例,主要介紹其設計和施工部分,供民用系統從業者或對家庭分布式發電感興趣的人士參考。


            民用分布式發電系統的設計

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            民用分布式項目的設計需要在前期工作中完成屋頂勘測和相關信息的收集,并給業主提供初步的設計方案或屋頂發電效果圖,效果圖的作用一方面可以從側門說明專業設計能力,另一方面可以非常直觀地為業主展示組件的布置形式和實時陰影情況。


            如圖1和圖2為混凝土屋頂支架安裝和組件敷設效果圖,圖3為筆者基于CAD圖紙而繪制的南京地區別墅分布式發電系統的組件布置效果圖,然而大多數別墅屋頂的業主可能沒有屋頂平面和立面圖紙,這種情況下我們只需把握屋頂的整體尺寸,細節的部分化繁為簡。對于民用系統設計人士,本人還是強烈推薦使用SketchUp,因為在效果圖制作和陰影分析上較為出色。


            項目施工前的重要工作是深化設計,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內容,對于民用系統,支架的安裝設計靈活性很大。


            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重壓塊等方法,對于打孔因為破壞了原有屋面的結構,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,孔的深度需要根據屋面的結構來定,膨脹螺栓的深度不允許超出現澆層,一般最大深度為現澆層的一半左右,并以此作為選擇膨脹螺栓長度的依據。


            圖4所示的屋面防水使用了三重防水措施,即孔內采用組件封裝所使用的黑色硅膠或者995結構膠灌注,屋面和角鋁之間使用防水膠墊,同時螺栓安裝位用防水膠密封。對于瓦面屋頂,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。

            支架的設計需要了解常用的導軌型號和配件,如圖5為混凝土屋面所采用的比較常見的支架架構(方陣由2*4片組件組成),由橫梁、豎梁、方管、角鋁、L支腳、T型螺栓和內六角螺栓、內扣連接件、壓塊等配件組成,深化設計需要確定各個配件型號、尺寸和數量。內扣連接件用于連接方管和豎梁,并且可調節角度。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固定。

            民用光伏發電系統的施工


            項目現場施工的一般流程為由業主購買支架、組件、逆變器等設備材料并提前進場,施工當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、電錘、手電鉆、鋸子、鐵錘、內六角、套筒、美工刀、活動扳手、尖嘴鉗、剝線鉗、壓線鉗、扎帶、起子、插線板、萬用表、安全手套等等。


            如圖6至圖9為瓦面屋頂從打孔到導軌安裝的施工過程,根據屋面實際情況和組件排布數量,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,再打入現澆層后,總共深度約15cm左右,孔位開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,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。

            電纜的敷設從組串出線端到組串逆變器端一般采用穿PVC管的形式,根據電纜進管的數量來確定需要的PVC管直徑,走線時電纜需要留有一定的余量,盡量不要讓電纜暴露在外,同時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,彎曲半徑不宜過大,采用肉眼看不到的方式敷設,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焊接進行連接,焊接處需要做好防腐防銹處理,如果沒有避雷帶,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,使用接地搖表測試接地電阻是否達到小于等于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。


            項目施工完成后需要等供電局并網接入,其中電表的接線方法根據不同地區也有兩種方法,第一種接法如圖11,因為很多家庭用戶不會看逆變器,所以需要在交流配電箱輸出端裝一塊計量光伏發電電量的電表。原用戶電表改成雙向電表,光伏側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的電量,多余的電反轉計量。

            (Le système de production d'énergie photovolta?que civile est un élément important du système de production d'énergie distribuée. Avec l'amélioration et la mise en ?uvre continues de la politique nationale de distribution, la production d'énergie photovolta?que est entrée dans la vie des gens ordinaires. En raison des différentes conditions de toiture des résidents dans tout le pays, Chaque projet doit être con?u et construit sur mesure en fonction des conditions locales. L'auteur a eu le privilège de participer à des projets pratiques. Nous avons une meilleure compréhension de la construction de petits systèmes civils. Cet article présente principalement la conception et la construction du toit en tuiles et du toit en béton à titre d'exemple pour les praticiens des systèmes civils ou les personnes intéressées par la production distribuée à domicile.

            Conception d'un système civil de production distribuée





            La conception d'un projet civil distribué exige que l'arpentage du toit et la collecte d'informations pertinentes soient achevés au cours des travaux préliminaires, et que le plan de conception préliminaire ou le diagramme d'effet de la production d'électricité sur le toit soient fournis au propriétaire. L'effet du diagramme d'effet peut, d'une part, expliquer la capacité de conception professionnelle à partir de la porte latérale et, d'autre part, montrer visuellement la disposition des composants et l'ombre en temps réel au propriétaire.





            Comme le montrent les figures 1 et 2 pour l'installation de supports de toit en béton et la pose de composants, et la figure 3 pour la disposition de composants du système de production d'électricité distribuée de Villa dans la région de Nanjing, dessinée par l'auteur sur la base de dessins Cao, cependant, la plupart des propriétaires de toits de Villa n'ont peut - être pas de plan de toit et de dessins d'élévation, dans ce cas, nous n'avons qu'à saisir la taille globale du toit, et les détails sont simplifiés. Pour les concepteurs de systèmes civils, je recommande fortement l'utilisation de Sketchup parce qu'il est excellent dans la production de graphiques et l'analyse d'ombre.





            Avant la construction du projet, il est important d'approfondir la conception, comme le schéma de disposition spécifique de la matrice carrée, le schéma d'installation du support, la sélection des composants et des onduleurs, le schéma de cablage et de pose des cables, la position d'installation de l'onduleur et de la bo?te de distribution d'énergie en courant alternatif, la mise à la terre contre la foudre, etc., dans lesquels le schéma de disposition de la matrice carrée et le schéma d'installation du support sont des éléments clés, et pour le système civil, l'installation du support est très flexible.





            Le toit de la villa est généralement deux types de tuiles et de béton, le support et la fixation du toit ont des méthodes telles que le poin?onnage et le bloc de pression de charge, pour le poin?onnage parce que la structure du toit d'origine a été endommagée, doit impliquer le projet d'étanchéité du toit. Comme le montre la figure 4, la méthode de fixation du boulon de dilatation du toit en béton et du toit et les mesures d'étanchéité du toit doivent être prises. Le diamètre du trou doit correspondre au diamètre du boulon de dilatation, qui est trop petit et trop souvent inapproprié. La profondeur du trou doit être déterminée en fonction de la structure du toit. La profondeur du boulon de dilatation ne doit pas dépasser la couche de coulée. En général, la profondeur maximale est d'environ la moitié de la couche de coulée in situ, qui est utilisée comme base pour sélectionner la longueur du boulon de dilatation.





            L'étanchéité du toit illustrée à la figure 4 utilise une triple mesure d'étanchéité, c'est - à - dire que le trou est rempli de silicone noir ou de colle de structure 995 utilisée pour l'emballage des composants, que le joint de colle étanche est utilisé entre le toit et l'aluminium d'angle, et que la position d'installation des boulons est scellée avec de la colle étanche. Pour le toit en tuiles, si la couche sous la tuile est en béton de ciment, la méthode d'étanchéité peut également être utilisée pour fixer le crochet avec des boulons de dilatation.



            La conception du support doit comprendre les modèles de rail - guide et les accessoires couramment utilisés, comme le montre la figure 5, qui est une structure de support relativement commune pour le toit en béton (la matrice carrée est composée de 2 * 4 composants), composée de poutres transversales, de poutres verticales, de tubes carrés, d'aluminium d'angle, de pieds de support l, de boulons de type T et de boulons de douilles hexagonales, de raccords de douilles, de blocs de pression et d'autres accessoires. La conception détaillée doit déterminer le modèle, la taille et la quantité de chaque accessoire. Les raccords de boucle intérieure sont utilisés pour relier les tubes carrés aux poutres verticales et pour régler l'angle. La fixation entre le faisceau vertical et le faisceau - croisement doit être effectuée à l'aide d'une jambe l plus un boulon en forme de t M8. La fixation du tuyau carré et du toit doit être effectuée à l'aide d'un boulon de dilatation et d'une jambe L. l'aluminium d'angle doit être utilisé pour renforcer la fixation du support incliné.

            Construction d'un système de production d'énergie photovolta?que civile





            Le processus général de construction du site du projet comprend l'achat par le propriétaire de supports, de composants, d'onduleurs et d'autres équipements et matériaux et la mobilisation à l'avance. Les travaux du jour de la construction comprennent le levage et la construction de supports de composants, l'installation de composants, le cablage en série et Le cablage des cables, la protection contre la foudre et la mise à la terre des composants, l'installation d'onduleurs et de bo?tes de distribution d'énergie en courant alternatif, etc. des outils de construction professionnels et des outils de protection de la sécurité doivent être fournis, tels que des cables de levage, des tubes d'air en acier, des outils Marteau électrique, perceuse à main, scie, marteau, douille hexagonale, douille, couteau d'art, clé à molette, pince à nez pointu, strip - teaseuse, pince à sertir, sangle, Démarreur, plaque d'insertion, multimètre, gants de sécurité, etc.





            Comme le montrent les figures 6 à 9, le processus de construction du toit en tuiles du forage à l'installation du rail - guide est le suivant: selon la situation réelle du toit et la quantité de disposition des composants, l'espace entre l'avant et l'arrière de la position du trou d'installation du boulon de dilatation est d'environ 1 M. en raison de l'épaisseur de la surface de la tuile en béton, la distance entre la surface de la tuile et la couche d'isolation thermique est de quelques centimètres, puis la profondeur totale est d'environ 15 cm après l'entra?nement dans la couche coulée in situ. Après l'ouverture de la position du trou, l'excédent de cendres de Il est préférable de voir un débordement évident lors du remplissage du gel de silice. Une fois que le boulon de dilatation et la jambe l sont bien appariés, ils doivent être percés dans le trou, et le faisceau - croisement et la jambe l doivent être fixés. Enfin, un adhésif imperméable doit être appliqué autour de la position du trou d'installation. Les modules photovolta?ques peuvent être installés après semi - séchage.

            La pose des cables de l'extrémité de sortie de la cha?ne à l'extrémité de l'onduleur de la cha?ne est généralement effectuée par des tuyaux en PVC. Le diamètre requis des tuyaux en PVC doit être déterminé en fonction de la quantité de tuyaux d'entrée des cables. Une certaine marge doit être réservée aux cables pendant le cablage afin de ne pas exposer les cables à l'extérieur autant que possible. Entre - temps, l'embouchure des tuyaux doit être scellée et bloquée avec de la boue ignifuge. Les cables doivent être conduits du toit à l'onduleur le long du mur autant que possible. Le rayon de flexion ne doit pas être trop grand et la Soyez propre et beau.





            La mise à la terre de protection contre la foudre du réseau peut être reliée par soudage à l'aide d'un acier plat galvanisé à chaud et d'une bande de protection contre la foudre sur le toit. Un traitement anti corrosion et anti - rouille doit être effectué aux joints de soudage. S'il n'y a pas de bande de protection contre la foudre, l'électrode de mise à la terre verticale est généralement adoptée, c'est - à - dire qu'un acier rond de 2,5m est utilisé pour pénétrer verticalement dans le sol, et un megger de mise à la terre est utilisé pour vérifier si la résistance à la mise à la terre satisfait aux exigences de 4





            Une fois la construction du projet terminée, il est nécessaire d'attendre que le Bureau d'alimentation électrique soit raccordé au réseau. Il existe deux méthodes de cablage des compteurs d'électricité en fonction des différentes régions. La première est illustrée à la figure 11, car de nombreux utilisateurs domestiques ne regardent pas l'onduleur, de sorte qu'un compteur d'électricité pour mesurer la production d'énergie photovolta?que doit être installé à l'extrémité de sortie de la bo?te de distribution d'électricité en courant alternatif. Le compteur d'électricité de l'utilisateur d'origine est remplacé par un compteur d'électricité bidirectionnel, et l'extrémité de sortie du compteur d'électricité c?té photovolta?que est reliée à l'extrémité de sortie du compteur d'électricité bidirectionnel, qui est utilisé pour afficher la consommation d'énergie de l'utilisateur et la quantité d'énergie vendue au réseau électrique, et la mesure de l'inversion de



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