光伏支架常见形式
光伏支架具有多种分类方式,如按照连接方式分为焊接式和组装式,按照安装结构分为固定式和逐日式,按照安装地点分为地面式和屋面式等。无论哪种光伏系统,其支架构成大体相似,都包括连接件、立柱、龙骨、横梁、辅助件等部分。
1.1固定式光伏支架
固定式光伏支架,顾名思义,是指安装之后方位、角度等保持不变的支架系统。固定安装方式直接将太阳能光伏组件朝向低纬度地区放置(与地面成一定的角度),以串并联的方式组成太阳能光伏阵列,从而达到太阳能光伏发电的目的。其固定方式有多种,如地面固定方式就有桩基法(直接埋入法)、混凝土块配重法、预埋法、地锚法等,屋面固定方式随屋面材料不同而有不同的方案。
1.1.1屋面光伏系统支架
屋面光伏支架所安装的环境包括坡屋面、平屋面,安装时需顺应屋面环境,不破坏固有结构及自防水系统,屋面材料包括琉璃瓦、彩钢瓦、油毡瓦、混凝土面等。针对不同的屋面材料采用不同的支架方案。
屋面按倾斜角度分为坡面和平面两种,所以屋面光伏系统的倾斜角度有多种选择,对于坡屋面通常采用平铺的方式顺应屋顶坡度布置,也可以采用与屋顶成一定倾角的布置方式,但是这种做法相对比较复杂,案例较少;对于平屋面则有平铺和倾斜一定角度两种选择。
针对不同的屋面材料,会有不同的支架系统。
1)琉璃瓦屋面支架
2)彩钢瓦屋面支架
彩钢板是薄钢板经冷压或冷轧成型的钢材。钢板采用**涂层薄钢板(或称彩色钢板)、镀锌薄钢板、防腐薄钢板(含石棉沥青层)或其他薄钢板等。
压型钢板具有单位重量轻、强度高、抗震性能好、施工快速、外形美观等优点,是良好的建筑材料和构件,主要用于围护结构、楼板,也可用于其他构筑物。
屋面彩钢瓦一般分为:直立锁边型、咬口型(角驰式)型、卡扣型(暗扣式)型、固定件连接(明钉式)型。
图4彩钢瓦屋面支架固定方式
3)混凝土屋面支架
混凝土屋面光伏支架一般为固定倾角的固定方式,也可以采用平铺方式布置。该型屋面固定方式主要为混凝土基础和标准化固定连接件固定,分为现浇型和预浇型两种方式。
载荷计算
将太阳能电池阵列安装在地面上或者房屋屋顶上,以及住宅的平屋顶上的场 合,首先打好牢固的地基,然后再作支架设计。支架(支持物)大部分都是钢结构。支架是安装从下端到上端高度为4m以下的太阳能电池阵列时使用。结构设计时把允许应力设计作为基本,设计用的荷重是以等价静态荷重为前提。到现在为止关于太阳能电池阵列的支架没有设计标准,如果作为电气设备考虑的场合,按照送电支撑物设计标准,如果作为建筑物考虑,则按照建筑法、建筑物荷重等。但是,这些标准在设计对象和设计方法的考虑中存在一些差异,不适合称为太阳能电池阵列的设计标准。
2.1假想荷重
作为太阳能电池阵列用支架结构设计时的假想荷重,有持久作用的固定荷重和自然界外力的风压荷重、积雪荷重及地震荷重等。此外,也有因温度变化产生的“温度荷重”,但是在除了焊接结构的长部件以外的支撑物中,与其他荷重相比很小,因此忽略不计。
①固定荷重(G )。组件质量( M G )和支撑物等质量( K G )的总和。
②风压荷重(W )。加在组件上的风压力( M W )和加在支撑物上的风压力( K W )的总和(矢量和)。
③积雪荷重( S )。与组件面垂直的积雪荷重。
④地震荷重( K )。加在支撑物上的水平地震力(在钢结构支架中地震荷重一般比风压荷重要小)
荷重条件和荷重组合如表1所示。多雪地区的荷重组合,把积雪荷重设为平时的70%,暴风时及地震时设为35%。
2.2风压荷重
在设计太阳能电池阵列安装用支架结构时,在假想荷重中大的荷重一般是
风压荷重。在电池阵列中因风引起的损坏多数在强风时发生。这里规定的风压荷重只适用于防止因强风导致的破坏为目的的设计。
(1) 设计时的风压荷重
作用于阵列的风压荷重:W = CW×q ×AW
式中W是风压荷重( N );C W是风力系数;q设计用速度压(N/m2);A W是受风面积(m2)。
(2)设计时的速度压
设计时的速度压:q = q0×α×I×J
式中q 是设计用的速度压(N/m2);q0是基准速度压(N/m2);α是高度补偿系数;
I 是用途系数;J是环境系数。
对于设计速度压q,一般应按照如下准则计算: 对于地上16m以下和16m以上场合的速度压算式应按照如下准则计算:地上16m以下的场合: 60;地上16m以上的场合: 1204 。这里,h为地面以上的高度。在地面31m以上安装的场合,风力系数规定为1.5以上。
①基准速度压q0。设定基准高度10m,由下式算出:q0= 0.5ρ×V 02式中q0是基准速度压(N/m2);ρ是空气密度风速(N·s2/m4);V0是设计用基准(m/s)。空气的密度在夏天和冬天不一样,从安全角度考虑取数值大的冬天的值1.274N·s2/m4。设计用基准风速取在太阳能电池阵列的安装场所,地上高度10m 处,在50 年内再现的大瞬时风速。
②高度补正系数α。随地面以上的高度不同,速度压也不同,因此要进行高度补正。高度补正系数由下式算出: α= ,式中α是高度补正系数;h 是阵列的地面以上高度;h0是基准地面以上高度l0m;n是表示因高度递增变化的程度,5为标准。
③用途系数I 。是与太阳能光伏发电系统的用途重要程度对应的系数(参见表2)。通常,太阳能光伏发电系统的风速的设计用再现期限设为50年,这相当于用途系数1.0。
词条
词条说明
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