鋼構(gòu)工業(yè)建筑發(fā)電設(shè)備的運用

1、鋼構(gòu)工業(yè)建筑發(fā)電設(shè)備的運用 1屋面光伏發(fā)電系統(tǒng)的建筑技術(shù)解決方案 鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂?shù)挠行娣e中，布置太陽能光伏組件。從獲取全年最大發(fā)電量考慮，太陽電池組建陣列的安裝角度取1235(海南沿海考慮12，向北遞增，渤海沿?？紤]35，上海取25左右)，陣列間距宜取25m左右(根據(jù)光伏發(fā)電板的模數(shù)，板與板間避開陰影投射)?？紤]到沿海地區(qū)鋼構(gòu)廠房近海的特點，整個系統(tǒng)還將具備防鹽霧侵蝕和抗12級臺風(fēng)的能力。要求太陽能設(shè)施的鋼結(jié)構(gòu)涂裝達到較高標準。太陽電池組與鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑屋頂連接可以通過以下3種連接鋪裝方式: 1)輕鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池組支架與廠房主體鋼結(jié)構(gòu)剛性連接。 這是一種傳統(tǒng)而基本的太陽能與建筑一體化的連接

2、構(gòu)造方式，適用于多晶硅太陽能電池光伏發(fā)電組件可調(diào)角度后，架設(shè)于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的雙鋼屋面、鋼混凝土組合樓板屋面、卷材屋面，它的材質(zhì)一般是鍍鋅小型型鋼組件。它與建筑是剛性連接，特點是堅固耐用(見圖1)。但在實際推廣中，這種傳統(tǒng)的太陽能與建筑一體化的連接構(gòu)造方式，也受到了很多制約:a自重太重，原有鋼結(jié)構(gòu)廠房不得不較大考慮太陽能光伏發(fā)電設(shè)施的荷載和風(fēng)載，必須在建筑設(shè)計時使廠房主體結(jié)構(gòu)留出較大荷載空間;b太陽能光伏發(fā)電本身的目的是為了節(jié)能、環(huán)保、減排、低碳，但光伏發(fā)電設(shè)施的支架就消耗了大量的用鋼，主體結(jié)構(gòu)用鋼量也要因為屋頂有太陽能設(shè)施而加大。煉鋼本身要消耗大量的能源，所以這種連接方式自身不環(huán)保;c主

3、體結(jié)構(gòu)增加的用鋼量和光伏發(fā)電設(shè)施的支架消耗的用鋼量，使得建筑造價增加較多，推廣起來有很大阻礙。且沿海地區(qū)鹽化腐蝕甚劇，鋼支架長遠看防銹蝕涂裝維護成本很高;d這種連接方式如果放在卷材屋面上，又帶來很多新的問題，因為它是與主體結(jié)構(gòu)剛接的，勢必要大量的穿過屋面防水卷材層，這是防水卷材的材性弱點，卷材翻邊復(fù)雜而漏水風(fēng)險高。同樣在單(雙)鋼鋼板自防水屋面，支架基礎(chǔ)也要穿鋼板防水層，風(fēng)險更高。所以，這種傳統(tǒng)而基本的太陽能與建筑一體化的連接構(gòu)造方式，雖然目前最大量應(yīng)用，但它確實不是一種環(huán)保、高效、低廉綠色的解決方式。 2)超輕結(jié)構(gòu)或硬塑結(jié)構(gòu)太陽能電池組支架與卷材屋面柔性連接。 配合大量采用的卷材防水屋面做法

4、，衍生出一種太陽能電池組支架卷材屋面柔性連接的做法，從原理上到安裝使用上都非常合理、簡易、低碳、風(fēng)險小、成本低。超輕結(jié)構(gòu)太陽能電池組支架與卷材屋面柔性連接，是基于柔性屋面是柔性系統(tǒng)，在太陽能電池組支架部分，使用鋁合金、塑料等輕質(zhì)耐腐蝕材料，配合制造成的太陽能電池組支架，然后通過卷材軟連接和特殊防水釘接，將太陽能電池組支架與屋面柔性固定(見圖2)。 硬塑結(jié)構(gòu)太陽能電池組支架，采用抗紫外線老化工程塑料，筑模成型滿足太陽能輻射角度的契形底座，同樣通過卷材軟連接和特殊防水釘接，將太陽能電池組支架與屋面柔性固定(見圖3)。超輕結(jié)構(gòu)或硬塑結(jié)構(gòu)太陽能電池組支架與卷材屋面柔性連接的特點和優(yōu)點是:a太陽能支架體

5、連同太陽能光伏發(fā)電組本身合計重量荷載非常輕，自身重力負荷不到10kg/m2，所以建筑屋面荷載考慮較輕，已建鋼結(jié)構(gòu)屋面節(jié)能改造，稍有荷載余量，就可以實施。整個廠房不因為屋頂有了太陽能設(shè)施，整體用鋼量和屋面荷載就增加很多。b太陽能支架體與屋面同為柔性結(jié)構(gòu)，支架本身也是柔性結(jié)構(gòu)，有效吸收風(fēng)壓變形，抗風(fēng)性能更強，且體現(xiàn)在支架用材量上更節(jié)省、更環(huán)保、更綠色、更低碳。不需要使用大量的鍍鋅鋼，浪費煉鋼能源。c采用鋁合金、工程塑料等材料制造支架，支架更抗沿海鹽化腐蝕，維護成本更低，且替換修理方便。d太陽能電池組支架與卷材屋面柔性連接，不穿透卷材屋面，屋面漏水風(fēng)險更小，整體屋面維護成本低，適合沿海地區(qū)多雨多臺風(fēng)

6、的氣象特性。e超輕結(jié)構(gòu)或硬塑結(jié)構(gòu)太陽能電池組支架，易于進行工廠化、產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，然后再安裝于屋面，安裝省時，成本非常低。3)單晶硅太陽能光伏電池組與卷材一體化鋪裝(見圖4)。 太陽能單晶硅電池組片，其本身是柔性面板結(jié)構(gòu)，可以自粘在柔性屋面卷材上，屋面負載更輕(只有不到5kg/m2)，與建筑一體化程度更強。但其缺點也更明顯:a單晶硅電池組片發(fā)電效率比較低，只有11%13%(多晶硅電池組片發(fā)電效率16%19%)，經(jīng)濟效益較差。b由于卷材屋面要爭取更小的屋面升起，節(jié)省建筑高度，平貼于卷材屋面的單晶硅電池組片得不到最佳太陽能輻射角度(如上海地區(qū)25)，發(fā)電效率更低，所以推廣起來有一定局限性。綜上所

7、述，超輕鋼結(jié)構(gòu)或硬塑結(jié)構(gòu)太陽能電池組支架是未來鋼結(jié)構(gòu)大中型工業(yè)建筑與太陽能一體化發(fā)展的方向，它給建筑帶來的益處較多、成本和用材量增加較少，安裝簡便且工廠預(yù)制化、產(chǎn)業(yè)化，低碳環(huán)保。 2工程的環(huán)保風(fēng)險評估 光伏電站的發(fā)電機理是硅半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，工程所用材料主要為工程塑料、鋁合金型材、結(jié)構(gòu)鋼、鋼化玻璃、聚四氟乙烯、電纜和電氣控制設(shè)備、橡塑材料等，在工程的建造過程和日常的運行中，對施工操作人員和周圍環(huán)境都不會產(chǎn)生任何不利的影響。 3社會經(jīng)濟效益分析 尋找新的替代能源已是刻不容緩的戰(zhàn)略任務(wù)，而光伏電能是最有前途的發(fā)展方向，盡管目前的投入產(chǎn)出比尚無法與傳統(tǒng)發(fā)電廠以及新能源中的風(fēng)電競爭，但隨著規(guī)模的不斷擴大和制造技術(shù)的日趨完善，硅提純工藝日趨低廉，其造價成本必定會逐步降低。另一方面，伴隨著傳統(tǒng)能源的迅速枯竭，價格會不斷攀升;京都議定書的簽訂，應(yīng)用礦物燃料所花費的環(huán)保開支也將成倍增加。與其他非礦物能源(如水電、核電)相比，光伏電站還具有布置規(guī)模靈活、施工維護簡單、便于大規(guī)模標準化生產(chǎn)、沒有核廢料處理問題。正緣于此，國外主要發(fā)達國家的光伏并網(wǎng)電站，特別是結(jié)合建筑屋面一體化的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，近年來發(fā)展極為迅速，并已取得了可觀的經(jīng)濟效益。 中大型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑屋面設(shè)置與建筑一體化的光伏發(fā)電設(shè)施，是針對我國長期以來用能緊張、地域狹窄的實際，采用成熟控制技術(shù)與優(yōu)質(zhì)光伏組件、