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浅谈家庭屋顶分布式光伏发电系统的设计与施工
返回列表 来源: 索比光伏网 发布日期: 2023.06.01 浏览次数:
民用光伏发电系统是分布式发电系统的重要组成部分,随着国内分布式政策的不断完善与落实,光伏发电已经走入了普通百姓的生活,由于全国各地居民的屋顶条件情况不尽相同,因此各个项目都需要因地制宜,进行定制化的设计和施工,笔者曾有幸参与到实际工程案例,对小型民用系统的建设有了进一步的了解。本文以瓦面屋顶和混凝土屋顶为例,主要介绍其设计和施工部分,供民用系统从业者或对家庭分布式发电感兴趣的人士参考。


民用分布式发电系统的设计

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民用分布式项目的设计需要在前期工作中完成屋顶勘测和相关信息的收集,并给业主提供初步的设计方案或屋顶发电效果图,效果图的作用一方面可以从侧门说明专业设计能力,另一方面可以非常直观地为业主展示组件的布置形式和实时阴影情况。


如图1和图2为混凝土屋顶支架安装和组件敷设效果图,图3为笔者基于CAD图纸而绘制的南京地区别墅分布式发电系统的组件布置效果图,然而大多数别墅屋顶的业主可能没有屋顶平面和立面图纸,这种情况下我们只需把握屋顶的整体尺寸,细节的部分化繁为简。对于民用系统设计人士,本人还是强烈推荐使用SketchUp,因为在效果图制作和阴影分析上较为出色。


项目施工前的重要工作是深化设计,如方阵具体布置方案、支架安装方案、组件和逆变器选型、接线和电缆敷设方案、逆变器和交流配电箱的安装位置、防雷接地等,其中方阵布置和支架的安装方案属于重点内容,对于民用系统,支架的安装设计灵活性很大。


别墅屋顶一般为瓦面和混凝土两种形式,支架和屋面的固定有打孔和负重压块等方法,对于打孔因为破坏了原有屋面的结构,就要涉及到屋面的防水工程。如图4所示为混凝土屋顶膨胀螺栓与屋面的固定方法和屋面防水措施,孔的直径需要和膨胀螺栓的直径匹配,太小和太大都不合适,孔的深度需要根据屋面的结构来定,膨胀螺栓的深度不允许超出现浇层,一般最大深度为现浇层的一半左右,并以此作为选择膨胀螺栓长度的依据。


图4所示的屋面防水使用了三重防水措施,即孔内采用组件封装所使用的黑色硅胶或者995结构胶灌注,屋面和角铝之间使用防水胶垫,同时螺栓安装位用防水胶密封。对于瓦面屋顶,若瓦下是水泥混凝土层,采用膨胀螺栓固定挂钩,也可以采用该防水方法。

支架的设计需要了解常用的导轨型号和配件,如图5为混凝土屋面所采用的比较常见的支架架构(方阵由2*4片组件组成),由横梁、竖梁、方管、角铝、L支脚、T型螺栓和内六角螺栓、内扣连接件、压块等配件组成,深化设计需要确定各个配件型号、尺寸和数量。内扣连接件用于连接方管和竖梁,并且可调节角度。竖梁和横梁之间的固定采用L支脚加上M8的T型螺栓,方管和屋面的固定采用膨胀螺栓和L支脚,角铝的作用用于斜支撑加强固定。

民用光伏发电系统的施工


项目现场施工的一般流程为由业主购买支架、组件、逆变器等设备材料并提前进场,施工当天的工作有组件支架的吊装和搭建、组件安装、组串接线和电缆走线、组件防雷接地、逆变器和交流配电箱安装等,需要配齐专业施工工具和安全防范工具,如吊装绳索、钢管气筒、密封胶灌注专用工具、角磨机、电锤、手电钻、锯子、铁锤、内六角、套筒、美工刀、活动扳手、尖嘴钳、剥线钳、压线钳、扎带、起子、插线板、万用表、安全手套等等。


如图6至图9为瓦面屋顶从打孔到导轨安装的施工过程,根据屋面实际情况和组件排布数量,膨胀螺栓安装孔位的前后间距约1米左右,由于混凝土瓦面有一定厚度,瓦面和保温层有几厘米的距离,再打入现浇层后,总共深度约15cm左右,孔位开好之后需要将多余的混凝土土灰用钢管气筒清除干净,灌注硅胶需要见到明显的溢出为佳,膨胀螺栓和L支脚搭配好之后敲入孔内,横梁和L支脚固定,最后在安装孔位四周涂上防水胶,待半干燥后即可安装光伏组件。

电缆的敷设从组串出线端到组串逆变器端一般采用穿PVC管的形式,根据电缆进管的数量来确定需要的PVC管直径,走线时电缆需要留有一定的余量,尽量不要让电缆暴露在外,同时需要用防火泥将管口密封堵死,电缆从屋顶走到逆变器处尽量顺着墙面,弯曲半径不宜过大,采用肉眼看不到的方式敷设,做到整齐美观。


阵列的防雷接地可以使用热镀锌扁钢和屋面的避雷带通过焊接进行连接,焊接处需要做好防腐防锈处理,如果没有避雷带,一般采用垂直接地极,即用一根2.5米的圆钢垂直打入土壤中,使用接地摇表测试接地电阻是否达到小于等于4欧姆的要求,如果不能满足,还需要再增加一根直到满足要求为止。


项目施工完成后需要等供电局并网接入,其中电表的接线方法根据不同地区也有两种方法,第一种接法如图11,因为很多家庭用户不会看逆变器,所以需要在交流配电箱输出端装一块计量光伏发电电量的电表。原用户电表改成双向电表,光伏侧电表的出线端接到该双向电表的出线端,用于显示用户自己用电和卖到电网的电量,多余的电反转计量。

(Le système de production d'énergie photovoltaïque civile est un élément important du système de production d'énergie distribuée. Avec l'amélioration et la mise en œuvre continues de la politique nationale de distribution, la production d'énergie photovoltaïque 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 conçu 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 câblage et de pose des câbles, la position d'installation de l'onduleur et de la boîte 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 poinçonnage et le bloc de pression de charge, pour le poinçonnage 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 photovoltaïque 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 câblage en série et Le câblage des câbles, la protection contre la foudre et la mise à la terre des composants, l'installation d'onduleurs et de boîtes 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 câbles 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'entraînement 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 photovoltaïques peuvent être installés après semi - séchage.

La pose des câbles de l'extrémité de sortie de la chaîne à l'extrémité de l'onduleur de la chaîne 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 câbles. Une certaine marge doit être réservée aux câbles pendant le câblage afin de ne pas exposer les câbles à l'extérieur autant que possible. Entre - temps, l'embouchure des tuyaux doit être scellée et bloquée avec de la boue ignifuge. Les câbles 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 câblage 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 photovoltaïque doit être installé à l'extrémité de sortie de la boîte 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 côté photovoltaïque 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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