任永强 刘贤松 李 鹏 龙 飞 刘 斌

中建一局集团装饰工程有限公司 北京 100161

在传统的彩钢瓦屋面光伏组件安装施工中，需要先在彩钢瓦的瓦楞顶面或者侧面打孔，然后通过螺钉或者铆钉实现与夹具的连接，最终将光伏组件固定安装。这种安装方法存在破坏屋面结构、防水系统，以及安装速度慢等缺点。

本文介绍的直立锁边型彩钢瓦屋面光伏组件安装施工工法，采用了根据直立锁边型彩钢瓦屋面的特点而专门定制的夹具，较常规彩钢瓦屋面光伏组件安装施工工法，具有更强的针对性和适用性，能保证彩钢瓦屋面原有的结构强度及防水系统，并能明显地提高施工速度[1-5]。

1 工程概况

合肥京东方半导体屋顶分布式光伏发电工程位于安徽省合肥市新站区工业园内。工程在安装多晶硅双玻组件时，采用了根据直立锁边型彩钢瓦特点而定制的光伏夹具来固定光伏支架与直立锁边彩钢瓦瓦楞。光伏支架采用平铺方式。通过应用该技术，工程提前全部安装完成并发电，运行至今状况良好，取得了可观的社会和经济效益。

2 施工技术特点及工艺原理

2.1 施工技术特点

1）夹具设计独特，安装方便快捷。

2）光伏组件为厂家定制，模块化拼装，安装效率高，可以大大节省工期。

3）工艺原理简单，施工操作性强，能有效地保证工程整体外观。

4）不破坏彩钢瓦屋面原有的结构强度及防水系统，能有效地保证工程质量。

2.2 工艺原理

先采用根据直立锁边型彩钢瓦屋面特点而专门定制的夹具与直立锁边型彩钢瓦屋面的瓦楞牢固连接，再用六角螺栓将夹具与光伏支架固定，然后用扣件将光伏组件固定在光伏支架上，最后通过屋面线槽（桥架）进入变电站并与并网点相连接，如图1所示。

图1 安装效果图

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工准备→夹具定制设计→夹具拉拔试验→夹具安装→光伏支架安装→光伏组件安装→布线→桥架安装→逆变器及汇流箱安装

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

熟悉光伏组件平面布置图纸及其他技术文件；根据设计要求进行测量放线，准确定位出每块组件的安装位置；施工人员、机具、材料及现场用电能满足正常施工需要；屋面已清理干净，无废弃材料及施工工具等；在屋面上规划一条专门供施工人员行走的路线，并做好防护措施。

3.2.2 夹具定制设计

收集施工现场直立锁边型彩钢瓦的尺寸规格；根据收集到的直立锁边型彩钢瓦的尺寸规格，到工厂制作出符合现场施工要求、特定的直立锁边型彩钢瓦夹具模型；将制作好的直立锁边型彩钢瓦夹具带到现场进行试安装。

3.2.3 夹具拉拔试验

将直立锁边夹具与彩钢瓦锁紧；将铁丝缠绕在夹具上，再用拉力计计数；两人合力一起往上抬，由测试人员记录数据；在直立锁边型彩钢瓦屋面上的不同地方分别取点测试，并记录数据；根据GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》分析试验结果数据是否满足工程设计要求，若不满足，则需要修改夹具模型，直至符合设计要求才可进行下一步施工。

3.2.4 夹具安装

根据光伏组件尺寸（1 640 mm×992 mm×35 mm）和彩钢瓦瓦楞间距（现场实测为480 mm）确定出夹具横向间距为960 mm，纵向间距为840 mm，然后弹线定位出夹具的安装位置，并做好标记。夹具安装要做到横平竖直；夹具与彩钢瓦瓦楞锁紧，保证施工质量；用2个M8 mm×40 mm的六角螺栓连接夹具的主夹臂与辅夹臂（图2、图3）。

图2 夹具三维示意

图3 夹具实物

3.2.5 光伏支架安装

光伏支架采用6063A槽式铝合金型材，长度为6 000 mm和4 470 mm（根据现场实际情况测量计算所得），截面尺寸为40 mm×30 mm；光伏支架采用分段安装，一个光伏支架与夹具固定安装完成后，用连接件和螺栓与下一个光伏支架连接，然后进行光伏支架的安装固定。重复此操作，完成所有光伏支架的安装固定；光伏支架与安装好的夹具用M8 mm×40 mm的六角螺栓连接；光伏支架之间用M8 mm×20 mm的外六角螺栓连接（图4）。

图4 夹具与光伏支架连接示意

3.2.6 光伏组件安装

光伏组件采用285 W（峰值功率）多晶硅组件；光伏组件沿着光伏支架由南向北安装，光伏支架伸出光伏组件阵列外边缘100 mm；将组串的一侧用边扣件与光伏支架固定（图5）；将另一光伏组件与固定好的光伏组件用中扣件和光伏支架进行固定（图6），并按照次序完成整个组串光伏组件的安装；重复以上步骤，完成所有光伏组件的安装；光伏组件安装的倾斜角度偏差为±1°；相邻光伏组件间边缘高差≤2 mm，同组光伏组件间边缘高差≤5 mm。扣件实物如图7所示。

图5 边扣件安装

图6 中扣件安装

图7 扣件实物

3.2.7 布线

组件带有2根抗晒线缆，每根末端带有多向兼容接头。正极为母接头，负极为公接头；布线按照组件安装的方向进行，每22块组件为1个组串进行串联，每6个组串进行并联；组件之间串联，组串之间并联使用PVF-1×4 mm2的光伏专用线缆；将PVF-1×4 mm2的光伏专用线缆布置在安装好的光伏支架卡槽里。

3.2.8 桥架安装

桥架采用热镀锌Q235B钢，并使用M8 mm×30 mm的外六角螺栓与光伏支架连接（图8、图9）；桥架之间用连接片连接，并接好跨接线；桥架与光伏支架之间要做好接地。桥架支架纵向间距不大于2 m。桥架厚度要求：桥架宽度＜100 mm的板厚不小于1.2 mm，100 mm≤桥架宽度＜150 mm的板厚不小于1.5 mm，150 mm≤桥架宽度＜400 mm的板厚不小于1.8 mm，400 mm≤桥架宽度≤800 mm的板厚不小于2.2 mm。

图8 桥架与光伏支架连接

图9 桥架安装实物

3.2.9 逆变器及汇流箱安装

逆变器及汇流箱支架采用50 mm×50 mm×5 mm的角钢焊接，然后镀锌；镀锌角钢与夹具通过螺栓进行连接；逆变器及汇流箱与支架通过M10 mm×35 mm的螺栓连接（图10、图11）；支架上方安装防雨帽钢板，防止下雨天逆变器及汇流箱进水，防雨帽钢板采用自攻钉连接或螺栓连接，每200 mm一个固定点。现场应保证光伏并网逆变器及汇流箱作为一个单独整体的安全性、可靠性，并能够作为一个整体进行联合接地，在光伏并网逆变器及汇流箱内部，防雷系统的接地线和漏电监测保护系统的接地线不能共用。并网逆变器的每路直流输入电缆为截面积4 mm2的光伏专用电缆，交流总输出电缆型号为ZRC-YJV-0.6/1 kV-3×25＋2×16 mm2。汇流箱的每路交流输入电缆型号为ZRC-YJV-0.6/1 kV-3×25＋2×16 mm2，交流总输出电缆型号为ZC-YJV22-0.6/1 kV-3×95＋2×50 mm2。

图10 逆变器安装示意

图11 逆变器安装实物

4 对比分析

4.1 社会效益分析

直立锁边型彩钢瓦屋面光伏组件安装施工技术具有操作简单、施工速度快、节省工期、质量容易控制等特点，完全可以保证工期要求。相对于其他的施工工艺，该技术更容易实现对施工进度、过程管理的全面控制，更易于保证施工质量，有效地降低了管理成本，提高了工作效率。同时，该技术涉及的施工材料全是配套使用，材料数量都是固定的，大幅度减少了施工材料的浪费。

4.2 经济效益分析

以合肥京东方半导体屋顶分布式光伏发电工程为例，相对于传统直立锁边型彩钢瓦屋面光伏组件安装施工技术，采用本技术节约了施工工期约23.85%，降低了施工成本约25.48%，取得了较好的经济效益。

5 结语

本施工技术的实施，保证了直立锁边型彩钢瓦屋面原有的结构强度及防水系统，大幅度节约了工期，提高了业主的满意度，对于企业的长期发展非常有利。同时，本施工技术还具有很好的社会效益和经济效益，可为今后类似的工程施工提供可靠的借鉴经验。