学校建筑屋顶分布式光伏发电项目系统方阵布置及结构设计方案.docx

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学校建筑屋顶分布式光伏发电项目系统方阵布置及结构设计方案

学校建筑屋顶分布式光伏发电项目系统方阵布置及结构设计方案

1.1 自然条件

（1）基本风压W0=0.45kN/m2

（2）基本雪压S0=0.4kN/m2

（3）设计基本地震加速度值为0.20g

1.2 抗震设防

（1）根据《中国地震烈度区划图》南昌市基本烈度8度。

（2）根据周边已建项目的地质勘察情况，本项目所在区域地貌单一，地层岩性均一且层位稳定，对基础无任何不良影响，适于一般性工业及民用建筑。

（3）抗震设施方案的选择原则及要求

建筑的平、立面布置宜规划对称、建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层不宜错层，建筑的抗震缝按建筑结构的实际需要设置，结构设计中根据地基土质和结构特点采取抗震措施，增加上部结构及基础的整体刚度，改善其抗震性能，提高整个结构的抗震性。

1.3 荷载确定原则

在作用于光伏组件上的各种荷载中，主要有风、雪荷载、地震作用、结构自重和由环境温度变化引起的作用效应等等，其中风荷载引起的效应最大。

在节点设计中通过预留一定的间隙，消除了由各种构件和饰面材料热胀冷缩引起的作用效应。

在进行构件、连接件和预埋件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即采用其设计值。

（1）荷载标准值计算

1．恒荷载：

太阳能板：

q1=0.2KN/块Q2=0.12KN/m2

2．风荷载：

风荷载标准值Wk=w0μzμsβz

南昌市基本风压：

w0=0.45KN/m2

标高30米位置B类地区：

μz=1.42

体型系数：

μS=0.7（正风压）μS=-1.4（负风压）

Wk（+）=w0μzμsβz=0.45×1.42×0.7=0.45KN/m2

Wk（-）=w0μzμsβz=0.45×1.42×（-1.4）=-0.89KN/m2

3．雪荷载：

雪荷载标准值Sk=μrS0

南昌市基本雪压：

S0=0.40KN/m2

体型系数：

μr=0.8（太阳能板倾角为30度）

Sk=μrS0=0.8x0.4=0.32KN/m2

（2）荷载组合：

1）1.2恒+1.4风（+）=1.2x0.12+1.4x0.45=0.774KN/m2

2）1.2恒＋1.4雪+0.6x1.4风（+）

=1.2x0.12+1.4x0.32+0.84x0.45=0.97KN/m2

3）1.0恒+1.4风（-）=1.0x0.12-1.4x0.89=-1.126KN/m2

4）1.2恒＋1.4风+0.98x雪（+）

=1.2x0.12+1.4x0.35+0.98x0.32=0.95KN/m2

最不利组合为：

正压：

1.2恒＋1.4风+0.98x雪（+）

=1.2x0.13+1.4x0.55+0.98x0.24=0.97KN/m2

负压：

1.0恒+1.4风（-）=1.0x0.13-1.4x1.09=-1.126KN/m2

每块电池板所承受荷载：

S=1.126x1.7x0.99=1.9KN

作用到次梁上的节点处荷载：

S1=2.73/4=0.47KN/块

1.4 电池组件倾角铺设方式的支架结构和安装设计

1.4.1电池组件屋面倾角铺设方式的支架倾角计算

设计依据：

方阵安装倾角的最佳选择取决于诸多因素，如：

地理位置、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例、负载供电要求和特定的场地条件等。

该项目所处地理纬度为北纬27度，设计最佳倾角不应超过该纬度值。

根据当地的阳光照射条件，每年5月～9月是阳光照射强度最大的时间段，日照辐射总量约占全年辐射总量的75%，该时间段的阳光垂直入射所对应的平均安装倾角约为20度。

为了更好的接受全年辐照量，最大的提高发电量，我们采用20°倾角。

与独立光伏发电系统需要照顾冬天发电量不同，并网光伏发电系统只需考虑全年总发电量最大。

综合考虑上网电量、可实现装机容量、发电效率、安装成本等主要因素，该光伏发电系统主要安装方式为：

太阳能电池组件以20度安装角度倾斜安装，即所有可利用屋面面积太阳能光伏组件的安装方式为光伏组件电池表面与地面水平方向呈20度的倾角朝阳倾斜安装，组件的底边为水平方向。

1.4.2电池组件倾角铺设方式的支架间距测算

当光伏电站功率较大，需要前后排布太阳电池方阵，或当太阳电池方阵附近有高大建筑物或树木的情况下，需要计算建筑物或前排方阵的阴影，以确定方阵间的距离或太阳电池方阵与建筑物的距离。

一般确定原则：

冬至当天9:

00～15:

00太阳电池方阵不应被遮挡。

光伏方阵阵列间距或可能遮挡物与方阵底边垂直距离应不小于D。

计算公式如下：

D=0.707H/tan[arcsin（0.648cos0.399sinφ）]式中：

φ为纬度（在北半球为正、南半球为负），该项目纬度取北纬27度，Η为光伏方阵阵列或遮挡物与可能被遮挡组件底边高度差，该项目如果根据上式计算，18度倾角倾斜安装时，为保证在9:

00～15:

00时段内前排电池板不会对后排产生影响，水平屋顶前后排电池组件之间、电池板与屋顶遮光障碍物之间最小预留前后间距为前排垂直高度的2倍。

水平屋顶组件最小间距示意图

折合标准光照条件下，项目建设所在地全年平均日有效日照时数3.8小时，组件朝向与建筑朝向一致，组件按前后排设置。

为减少屋顶安装太阳能光伏组件所增加的荷载对建筑结构强度的影响，组件支架将生根在女儿墙上。

固定倾角支架系统参见结构示意图：

固定倾角支架系统正视图

图表5−11固定倾角支架系统侧视图

固定倾角支架系统檩条槽钢示意图

1.4.3电池组件屋面平铺方式支架系统

屋面平铺方式支架系统示意图

倾角支架系统主梁受力分析1

倾角支架系统主梁受力分析2

倾角支架系统次梁受力分析1

倾角支架系统次梁受力分析2

1.5 安装注意事项　

1.1.1电池组件安装防触电措施　

每个多晶硅组件开路电压为37.5V,但是若串联一定数量的太阳能电池组件，则会输出很高的直流电压，以下安全措施是防触电的有效对策：

●作业时在太阳能电池组件表面铺设遮光板，遮挡太阳光。

戴好低压绝缘手套。

●使用已有绝缘处理的工具。

●不要在雨天作业（不但存在触电隐患，而且会因湿滑导致坠落事故）。

1.1.2组件串联电缆的连接注意事项

一般的布线是指交流布线，而且负载并联接线工程占一半以上，而太阳能光伏发电系统的电气工程主要以直流布线工程为主，而且串联、并联的接线场合很多，因此对于极性要特别注意。

施工必须符合相关的标准。

电气施工前，请注意以下几点: