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長篇 誠能鋼構:細談鋼結構與光伏發電結合不再是高科技。

作者: 來源:本站原創 日期:2021-8-23 20:23:44 點擊:882 屬于:行業新聞


光伏建筑的發展前景

光伏建筑作為主要利用光伏陣列與建筑屋頂、墻體等結合,來進行太陽能發電的建筑,在舒適、節能和節地方面具有突出優勢,是全面鋪開綠色建筑的最佳途徑。根據住建部、建筑前沿、申萬證券等多家機構的數據,全國現有工商業(含公共建筑)屋頂可安裝光伏總面積約60億平米,立面約16億平米,合計近80億平米,如果全部建設成光伏建筑,共計可安裝1100GW,相當于一個5.5萬億元的潛力市場。

2021年,國家提出碳中和與碳達峰的發展方向。在政策的催化下,綠色建筑作為節能減排的重要方式,其重要性進一步提升。從目前的建筑方式來看,裝配式建筑、鋼結構建筑以及光伏建筑等細分領域都是綠色建筑中的主要受益方向。在我國十四五規劃中,強調碳中和及綠色生態的建立,倡導更合理的能源配置,未來將進一步推動綠色能源及節能減排的發展。另外,我國提出了“2030年碳達峰“2060年碳中和的目標,光伏建筑可以有效利用太陽能代替其他高碳排放能源,在未來將會有長足的發展空間!

進入21世紀以來,國家強調大力發展節能省地型住宅和建筑,以緩解我國能源與經濟社會發展的矛盾,必須立足國內,提高能源利用效率,建筑節能舉足輕重,刻不容緩。因此國家在大力引導發展裝配式綠色建筑之外也齊頭并進的發展其它綠色產業,如:太陽能光伏發電產業,太陽能發電是眾所周知的可再生綠色能源,同時也是國家重點扶持的產業,但對于大多數鋼結構企業來說,其與鋼結構建筑相結合而產生的更環保更節能的綠色光伏建筑模式,才是真正的未來科技發展趨勢,也是提升自身行業競爭力的硬核因素!下面就跟宏宇鋼構一起來看看什么是光伏建筑?光伏建筑的前景怎么樣?以及太陽能光伏發電是怎樣與鋼結構建筑相結合制作施工的吧!

數據來源:住建部、建筑前沿、申萬證券等

而且隨著光伏建筑的日益進步發展,將會使光伏建筑投資成本持續下降、行業標準陸續完善、認證資質不斷完備,市場增長有望加速。而工商業屋頂憑借大面積、標準化、以及自發自用的高電價優勢,會使項目投資回收期已縮至5-8年,對應IRR12%以上,有望引領國內光伏建筑市場加速增長,真正地打開這片萬億的藍海市場,開辟光伏產業新時代?,F在,或許就迎來了光伏建筑騰飛的最佳時機。

由于光伏建筑與鋼構建筑較為契合,光伏建筑全面鋪開更利好鋼構領域。光伏建筑與鋼結構均為綠色建筑的實現途徑,鋼構在節能減排領域具備顯著優勢,非常契合碳中和政策的目標方向。因此早一步布局光伏建筑相關業務的企業將憑借市場先發優勢及專業優勢會率先受益!


光伏建筑的分類

光伏建筑即可利用太陽能發電的的建筑,其中光伏電站是其重要組成部分,光伏電站是光伏產業鏈終端應用市場,根據電站的裝機規模、和用戶的距離、接入電網的電壓等級等不同可以分為集中式電站和分布式電站。目前,實現綠色光伏建筑的技術路線主要分為BIPVBuilding Integrated PhotovoltaicBAPVBuilding Attached Photovoltaic兩類!

BIPV即光伏建筑一體化,是一種太陽能發電的新概念,將光伏產品集成到建筑上,主要著眼于新建筑和新材料與光伏行業的融合,是將光伏發電系統與新建筑物同時設計、同時施工和同時安裝并與建筑相結合,做到光伏板與建筑屋面墻面有機結合。既是發電裝置也是建筑外部結構的一部分,可以有效降低成本,又兼顧美觀,BIPV市場處于起步階段,我國每年新增及翻新建筑面積可達40億平方米,BIPV作為光伏行業未來發展的細分賽道,市場潛力巨大。

BAPV即將電站安裝在已經投入使用的建筑屋頂、墻外等設備附著在建筑上,對建筑原有結構不產生影響。目前,BAPV為主流的光伏建筑類型。


從上圖兩者類型對比可以看出,在房屋建設之初即采用BIPV類型,那么性價比是最好的,不僅節省成本也可以節能綠色環保。如果是在已有的建筑上加裝太陽能光伏組件的話,就是BAPV類型好一點,即在對原有房屋評估之后并適當加固屋面承載力即可安裝光伏組件了,如果是BIPV類型即有可能會拆換屋面嵌合房屋的結構,如此成本會高很多,因此,從發展的趨勢來看,BIPV在未來會有很多的發展空間,但在目前市場上主流的光伏建筑類型還是以BAPV為主。

當前我國光電建筑應用面積占既有建筑的比例僅約1%,且多以工商業屋頂應用為主。隨著光伏組件逐步降價,使得普通廠房改造為太陽能光伏發電能源而變得更加經濟,而當前市面上大量工業廠房屋頂都采用鋼結構而非混凝土結構。很多鋼結構廠房廠棚屋頂是使用主流的彩鋼瓦,而彩鋼瓦的使用壽命和荷載能力不足以支撐長期承重,這就使得在此類屋頂安裝分布式光伏時相對混凝土屋頂需要做安全評測和加固屋面承載力。以達到制作BAPVBIPV的光伏建筑要求!

現代鋼結構廠家與光伏發電設備相結合的施工方法及流程

那么市面上普通彩鋼瓦鋼結構廠房安裝光伏發電設備怎么施工呢?又是怎么加固的呢?下面宏宇鋼構精心總結并分享鋼結構廠房安裝光伏設備的技術與經驗,前方滿滿技術,行業精品技術文,注意收藏了!


一、鋼結構屋面鋼板加固安裝

(一)鋼結構屋面鋼板安裝施工工序流程:

鋼板進場搭設施工平臺天溝安裝 屋面板成型屋面板倒運屋面板安裝屋脊帽蓋安裝 山墻泛水安裝 零星修補 工程檢測驗收

(二)鋼結構屋面鋼板安裝施工方法:

1.屋面上層板施工方法

按照屋面板的尺寸把屋面板支架壓在原有屋面上層板上部,并用自攻螺釘固定于檁條上。在安裝屋面板時應注意板的橫向平整度,在鋪設第一塊板先用鋼卷尺量出鋼梁到女兒墻邊的一個平行尺寸,并進行定位,在鋪設3-5片屋面板時應測量出屋脊和檐口的寬度是否一致,以保證屋面的平行,并確保最大斜度不超過規范要求的20mm。

2.山墻泛水板、屋脊蓋板及變形縫蓋板施工方法

在屋面板安裝完成后,先對屋脊和檐口做滴水檐泛水邊的防水處理,再進行屋脊帽蓋的安裝。在安裝屋脊帽蓋時,搭接部分長度不小于100mm,并用鉚釘進行連接。接著安裝變形縫蓋板,變形縫蓋板兩個折邊分別與變形縫兩邊的固定支架用鉚釘進行連接固定,在屋脊蓋板和變形縫蓋板完成后,對所有外露鉚釘滿打密封膠。在安裝山墻泛水板施工過程中,首先在山墻距離邊波峰高度250mm的高度沿屋面坡度開出10mm× 15mm的泛水槽,其次將泛水板折邊與槽連接處采用M6膨脹螺栓連接固定, 對外露膨脹螺栓部分用密封膠進行密封處理;與屋面板連接處用自攻螺釘固定于屋面板支架上,并使用通長滯水膠帶對泛水板與屋面板接縫處進行防水處理。

3.屋面增加彩鋼板安裝節點方案圖

附圖一

二、鋼結構廠房(彩鋼瓦)太陽能光伏項目安裝施工流程

(一)廠房基礎知識點及配件介紹。

1.常見的彩鋼板屋面的主要形式有:直立鎖邊型、角馳型、卡口型、明釘型等。

2.彩鋼瓦屋頂支架配件。

3.采鋼瓦屋頂支架安裝方案節點。

4.彩鋼瓦屋頂支架夾具,不同彩鋼瓦結構對應不同的支架夾具,夾具與彩鋼瓦匹配越佳支架安裝的可靠性越高。

(二)彩鋼瓦屋面改造基本認識。

彩鋼屋面光伏發電項目屬于對已有建筑物彩鋼屋面的改造項目,因而建筑物的屋面形式、建筑物的結構形式、光伏陣列的布置形式及光伏組件本身的形式,以上條件的多樣性決定了屋面光伏支架的形式多種多樣。屋面的形式及建筑物的結構形式對光伏支架的工程造價影響較大。一般來說,屋面的防水等級越高,屋面防水層不外露,屋面的活荷載越大及建筑物整體結構較好、承載能力較強的屋面,光伏支架的工程造價越低,反之,工程造價越高。

根據原有建筑物的結構形式,屋面形式及承載力情況,考慮到各個車間實際的用電負荷及安裝容量等因素,項目主要的布置方式為:沿屋面坡度平鋪布置、組件作為屋面的布置形式、北坡起一定的角度,使北坡布置與南坡角度一致。

(三)不同承重的彩鋼瓦屋面安裝方式:

鋼架或屋架、檁條和屋面板作為彩鋼屋面重要的組成部分。彩鋼板的安裝方式與鋼架或屋架、檁條和屋面板的承重直接有重要關系。各種連接件、緊固件的數量和尺寸可通過靜力計算分析和設計構造求得。

1.鋼架或屋架、檁條均能滿足設計要求且屋面板鋼度較大時,這種方式是比較合理的安裝條件,光伏支架采用連接件與屋面板連接,并盡可能靠近檁條位置固定。


2.鋼架或屋架、檁條均能滿足設計要求,但屋面板鋼度較小,變形較大時,這種類型的彩鋼屋頂主要表現為車棚、公交候車廳、養殖場等一些要求程度不太高的場所。光伏支架可采用連接件直接與檁條處的屋面板直接連接方式,也可以采用連接件與檁條通過穿透屋面板的方式進行連接。


3.僅鋼架或屋架能滿足設計要求,檁條及屋面板承載能力較小時,此種布置方式,采用連接件與鋼架或屋架連接,具體連接安裝方式同支架與檁條穿透屋面板連接方式。

4.還有一種連接方式為將固定支架的位置屋面板割開,通過型鋼柱連接到屋面鋼梁上。


以上為主要彩鋼屋面的光伏支架布置方式總結,對于穿透屋面的連接件,必須帶有防水墊片或采用密封結構膠處理,保證防水能力。若鋼架或屋架、檁條、屋面板均不能滿足設計要求:原屋面上不能建設光伏電站項目。支架設計前,必須對原有屋面的鋼架或屋架、檁條、屋面板等受力構件進行準確核算。

(四)彩鋼瓦屋頂光伏項目前期方案設計需要注意的事項:

1、明確光伏組件的形式及鋪設方式,清楚原有建筑物的屋面形式。

2、清楚原有建筑物的結構形式并對主要結構受力構件進行核算。

3、根據原有建筑物的屋面形式、結構形式、光伏陣列的布置形式、光伏組件本身的形式、結構核算結果及可能的施工措施等多項條件,給出各種可行的支架布置方案,確定最優的布置方式。

4、屋面光伏電站項目有其施工上的特殊性,綜合考慮現場施工條件,選擇合適的施工工藝,并給出施工中的注意事項、施工保護及安全施工措施等。


(五)彩鋼瓦屋面的加固方式:

鋼結構廠房屋面的加固方式主要有加大構件截面法和增加支點加固法。鋼梁鋼檁條屋面結構的鋼梁加固,主要為在鋼梁下增設T型鋼或C型鋼,用以增加鋼梁截面,提高承載力。鋼檁條加固方式一般在檁條兩端加設支撐點,減少檁條跨度以增加檁條的承載力。


網架鋼檁條屋面結構如果承載力不滿足要求,建議放棄安裝,因網架屋面本身的恒荷載較小,平鋪附加荷載盡管只有0.15KN/㎡,但增加的幅度較大,往往不能滿足要求。因網架結構加固工程量較大,加固難度增加,費用較高,故如果承載力不滿足要求,建議放棄安裝。

(六)加固施工:

對于彩鋼板屋面的加固,比較適用的方法:增加型鋼。因為在實施中存在焊接工序,一般要求在施工時地面不應該存在生產或堆放易燃物。加固過程需要廠房短時間停產。


(七)彩鋼瓦屋頂防水做法:

彩鋼屋頂防水的問題主要分為以下幾點:

1、原屋面彩鋼板銹蝕嚴重,已經出現漏點或局部區域嚴重銹蝕。

措施:對局部漏點采用優質中性耐候密封膠涂抹封堵;對于局部彩鋼板銹蝕嚴重的彩鋼板,在安裝光伏組件前需要更換彩鋼板。

2 、電纜套管或屋面給水管道穿屋面板。

措施:管道穿彩鋼板屋面在現有國標、行標的圖集上均有做法。具體做法可參考國標圖集《01J925-1 壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構造》、《06J925-2 壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構造二》、《08J925-3 壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構造三》??筛鶕嶋H工程的具體情況選用。

3、對于彩鋼板肋板截面為梯形截面的情況,光伏支架通過自攻螺栓與彩鋼板連接。


措施:常用的連接分為肋板側面連接和肋板頂面連接。所采用的自攻螺栓必須帶有配套的耐候密封防水墊片,自攻螺栓固定完畢后,螺釘處須優質中性耐候密封膠涂抹。

4 、施工過程中其它需要注意的事項:施工時應放線準確,與現場屋面情況核實準確,找準屋面檁條的準確位置,核實無誤后可進行施工安裝。

總結

從以上施工流程得出,鋼結構建筑安裝光伏設備的技術并不復雜,最主要的是目前光伏發電技術還算不上成熟,相關技術還需進一步提升,行業產業鏈也還沒形成標準化,市場也未開發,客戶的需求增長也還沒到一個爆發期,不過不可否認的是這確實是一個鋼結構建筑行業發展的方向之一,也有可能是未來很火很賺錢的行業,根據現有科學技術的進步,以及工業摩爾定律法則,現在是工業信息時代,技術更新迭代非???,未來不遠,也許還沒等你想明白,風口就從你身邊一溜而過!


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