絕大多數戶(hù)用和工商業(yè)光伏都是將光伏組件安裝在屋頂，不僅可以幫助業(yè)主節省電費，還可以?xún)?yōu)化屋頂空間的使用，為屋頂降溫。

本文將討論在平屋頂上安裝太陽(yáng)能電池板必須了解的幾個(gè)最重要的事項。

 

Key 1：采用哪種安裝形式

不同的屋頂安裝光伏組件的方法也不一樣，常見(jiàn)的安裝方式包括附加型、壓載型及樁基型。 

 

 

如果屋頂屬于彩鋼瓦型式，一般都考慮附加型，直接將組件平鋪在彩鋼瓦上，尤其是一般彩鋼瓦屋頂都沒(méi)有女兒墻，采用平鋪的型式防風(fēng)效果最好，最為安全；另外彩鋼瓦屋頂也有一定的傾角，雖然可能不是光伏發(fā)電對應的最佳傾角，但加大傾角帶來(lái)的改造成本也是需要綜合考量的。

 

對于水泥屋頂，通常是純平，常見(jiàn)的安裝方式是壓載型和混凝土基礎樁基型，如上圖所示。

 

很多時(shí)候，建筑物業(yè)主不允許在混凝土平屋頂上鉆孔，一方面是擔心老建筑的強度，或者是不想改變屋頂的防水性能。這就是選擇壓載型或混凝土基礎安裝的原因。

壓載型由于沒(méi)有和屋頂做錨固連接，因此側面可以考慮做防風(fēng)處理，尤其是沒(méi)有女兒墻的水泥屋頂。

 

混凝土基座的主要目的是確保即使在暴風(fēng)雨季節，支架系統也能保持完好無(wú)損。它保證了良好的安裝而不會(huì )導致屋頂漏水，還可以提高太陽(yáng)能電池組件的效率，減少女兒墻對陽(yáng)光的遮擋。

 

Key 2. 平屋頂不代表平鋪安裝 

在平屋頂上采用平鋪方式安裝光伏組件，似乎是最想當然的方式，不僅安裝量/面積可以最大化，還有可能將光伏作為屋頂頂棚使用，增加空間面積。

 

但事實(shí)上，在平屋頂上安裝光伏，并不意味著(zhù)您還應該將其傾斜度設置為0度，我們需要考慮很多因素，應避免平裝，包括： 

l 平鋪組件容易積灰，積灰可能造成10％甚至30%的發(fā)電量損失；

l 清洗更不方便，積水不易流出；

l 與傾斜安裝相比，發(fā)電量將減少；

l 投資回報期將更長(cháng)；

l 可能無(wú)法靠自然降雨來(lái)去除積灰； 

 

傾斜安裝和純平鋪的光伏陣列發(fā)電量會(huì )有明顯的不同，通過(guò)對一個(gè)11.2kWp太陽(yáng)能系統進(jìn)行仿真模擬，傾角分別為10度、5度和0度。

仿真結果表明，如果傾角為0度，則11.2kWp系統年發(fā)電量約為13,480.3kWh，而在5度傾角下，該系統一年發(fā)電量達到14,066.9kWh。而事實(shí)上，當傾角為10度時(shí)，該系統年發(fā)電量達到14,520kWh。

 

從結果中可以看出，每增加5度，系統每年增加500kWh的發(fā)電量（15度后，增加量會(huì )明顯減少，超過(guò)最佳傾角后反而會(huì )更低）。而且，上述仿真模擬還沒(méi)有考慮低傾角安裝時(shí)由于積灰而造成的發(fā)電量損失。

 

根據《全球光伏》與業(yè)內專(zhuān)家的溝通，建議如果不愿意采用最佳傾角來(lái)安裝的話(huà)，安裝傾角盡可能還是高一些。如果必須平鋪，建議也將傾角設計在5-10度之間。對于平屋頂來(lái)說(shuō)，5-10度的角度也已經(jīng)足夠平了，而對于彩鋼瓦屋頂來(lái)說(shuō)，一般都會(huì )留有3度以上的角度，相比增加傾角的額外成本來(lái)說(shuō)，順其自然、隨坡就勢也是很好的選擇。

 

 Key 3. 平屋頂安裝必須考慮風(fēng)速

在太陽(yáng)能系統的設計階段，必須考慮當地可能出現的最大風(fēng)速，尤其是在風(fēng)速超過(guò)每小時(shí)180公里的地區。 

不是五年一遇，十年一遇，光伏系統的壽命是25年，必須考慮50年一遇！ 

 

2021年4月底發(fā)生在江蘇南通的臺風(fēng)足以說(shuō)明一切，隨著(zhù)建筑質(zhì)量的提升，對于南通地區的建筑也來(lái)說(shuō)，幾乎沒(méi)有人會(huì )過(guò)多考慮到三十年前常發(fā)生的臺風(fēng)災害，畢竟南通地區的臺風(fēng)，也就能對以前的平方、草屋、大棚帶來(lái)點(diǎn)影響。 

 

但今年4月底，發(fā)生在南通的那場(chǎng)大風(fēng)，活生生地將屋頂的太陽(yáng)能光伏、太陽(yáng)能熱水器都吹到了地上，臺風(fēng)期間造成十多人死亡，50年一遇毫不夸張。

 

普通的平屋頂太陽(yáng)能發(fā)電系統可以承受160 km / h（十三級臺風(fēng)）的風(fēng)速，但如果沒(méi)有女兒墻擋風(fēng)，陣列間沒(méi)有考慮防風(fēng)，局部區域因氣流而造成的瞬間風(fēng)速會(huì )遠遠超過(guò)實(shí)際的風(fēng)速。

這時(shí)候對于支架的選型、結構設計、壓載或混凝土基礎強度設計必須依賴(lài)專(zhuān)業(yè)機構的建議，即便是彩鋼瓦屋頂的平鋪，也要有科學(xué)的分析。 

 

Key 4. 平屋頂安裝的漏水風(fēng)險

積水在平屋頂上很常見(jiàn)。由于屋頂是平坦的，所以水無(wú)處可去，或者說(shuō)排水變慢，在屋頂停留的時(shí)間會(huì )邊長(cháng)，因此，任何屋頂上的縫隙、孔洞都會(huì )變成積水的停留處。

此時(shí)，安裝了光伏系統的平屋頂，由于支架安裝和混凝土樁基安裝時(shí)可能造成的防水層破壞，就成為平屋頂光伏最大的漏水風(fēng)險。 

 

如果是彩鋼瓦屋頂，采用夾具安裝要比在彩鋼瓦上打孔要好；如果彩鋼瓦不適合用夾具連接，采用結構膠粘結也是一種選擇，浙江凌志有機硅就有相關(guān)的解決方案；如果必須打孔，需要確保所有孔都能正確密封以防水。 

 

Key 5. 需要考慮平屋頂上的機械單元

在水泥平屋頂上設計和安裝光伏的挑戰之一是現有建筑樓頂的各類(lèi)機械裝置，如室外空調機組、排水管、排氣扇、通風(fēng)設施、水箱、欄桿、屋頂結構、暖通系統和水管等等。

 

這些已有的設備，不僅影響了屋頂光伏的布局，影響了系支架間距和排列，還可能對光伏陣列產(chǎn)生陰影遮擋，或是影響到日后的運維。

 

有的設計人員會(huì )考慮在這些設施上方加裝光伏，為設施遮風(fēng)擋雨，但由此帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是高度設計要求和防風(fēng)要求，以及運維的困難。 

 

對于屋頂設施，只能因地制宜地開(kāi)展設計，但這是屋頂光伏無(wú)法回避，必須重視的問(wèn)題。 

 

Key 6. 屋頂平鋪組件的增發(fā)

一般沒(méi)有絕對0度角的平鋪安裝，但低傾角確實(shí)是不能回避的問(wèn)題，即便是水泥屋頂也會(huì )有這樣的需求。無(wú)錫天鵬食品城的屋頂就是水泥屋頂加裝光伏大棚的典型應用：

 

 

 

對于屋頂平鋪光伏，優(yōu)化設計后仍然可以獲得最佳發(fā)電能力，這可以通過(guò)不同的方式來(lái)完成。

方法1：在平鋪的情況下盡可能做出一定的傾角，不一定追求最佳傾角，尤其是大于15度傾角時(shí)，需要慎重考慮屋頂的防風(fēng)問(wèn)題（傾角越大，受風(fēng)的影響越大）。通常若能做到5-10度就已經(jīng)足夠。同時(shí)面向最佳朝向。 

 

方法2：對于傾角很低的近似平鋪組件，在上下兩排組件之間留有間隙，以便讓組件表面的水能流出組件表面，而不是累積到下一塊組件。這對于設計為頂棚的光伏陣列是一個(gè)額外要求，因為頂棚就是為了擋雨，可以考慮組件之間加裝排水槽來(lái)實(shí)現（這種方案目前在陽(yáng)光房光伏應用中已很普遍，工商業(yè)屋頂可以作為參考）。

無(wú)錫天鵬食品城圖片中的組件表面，在下沿邊框處都有明顯的泥帶痕跡，就是組件表面的泥水無(wú)法及時(shí)排出組件表面的結果。

 

方法3：對于低傾角屋頂光伏組件，加裝一種被稱(chēng)為自動(dòng)排水除泥器的產(chǎn)品，徹底消除3-15度傾角的光伏組件表面積水、積灰。由于是屋頂頂棚應用，后期爬上去運維多有不便，排水除泥器的選型要考慮到后期運維，如采用高效、長(cháng)壽命的材質(zhì)，避免塑料產(chǎn)品短期內老化后可能會(huì )需要更換；還需要考慮材質(zhì)與組件鋁邊框之間的異金屬腐蝕問(wèn)題，還要選擇不影響鋁邊框表面電阻的材質(zhì)以避免組件PID風(fēng)險。 

 

 

 

 

總之，在平屋頂上安裝太陽(yáng)能電池板時(shí)需要考慮的以上六個(gè)最重要的事情。2021年組件價(jià)格上漲導致地面電站很難實(shí)現平價(jià)上網(wǎng)，工商業(yè)屋頂光伏電站市

場(chǎng)在用電側電價(jià)的盈利空間將是2021年光伏最重要的戰場(chǎng)。了解與平屋頂光伏系統最相關(guān)的6件事，你的投資回報可以避免失誤，實(shí)現最高的投資回報。