一种工业厂房BIPV屋面系统

摘要：高速发展的光伏行业，建筑与光伏结合越来越密切。本文对于本方案为建筑与光伏系统相结合，压型钢板定制配套，屋面是压型钢板与光伏组件组成一个BIPV系统屋面，光伏板是屋面的一层，另外对相关构件进行抗风性能分析和经济性问题进行了讨论。

关键词：光伏建筑一体化、专用压型钢板、铝合金专用支座、抗风性能、经济性

一、BIPV特性简介

光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaics，简称BIPV)指在建筑外围护结构的表面安装光伏组件提供电力，同时作为建筑结构的功能部分，取代部分建筑结构，如屋顶板、立面幕墙等，也可以做成光伏多功能建筑的组件，实现更多的功能，如光伏光热系统、与建筑遮阳结合与照明结合等[[1]]。

从目前来看，光伏与建筑的结合有两种方式：一种是建筑与光伏系统相结合

[[2]]

；另外一种是建筑与光伏器件相结合[[3]]。本方案为建筑与光伏系统相结合，

压型钢板定制配套，屋面是压型钢板与光伏组件组成一个BIPV系统屋面，光伏板是屋面的一层。

二、一种工业厂房BIPV系统屋面

1、专用压型钢板：新建工业厂房根据光伏组件宽度定制180°咬合型压型钢板型号，这里采用1038mm宽光伏组件、22mm宽铝合金压码,因此采用波峰间距为1060mm的180°咬合型压型钢板，压型钢板厚度0.65mm ，材质强度不低于Q355B，表面处理镀铝锌含量不低于AZ150g/m²的原色压型钢板，直立锁边工艺是通过带肋的金属板互相咬合， 从而达到防水目的的一种屋面系统[[4]]，保证了力学性能及户外防腐；其主要结构形式是：在工业厂房门式钢架安装檩条，安装连

接固定支架安装压型钢板，最后用电动锁边机将屋面板的搭接边咬合在一起，如图1-1。

图1-1

2、铝合金专用支座：专用支座夹具采用铝合金材质，分左支座和右支座，通过工厂开模，铝合金生产通常6m长构件，再加工成80mm长构件及侧边钻2-10通孔；支座安装，通过螺栓固定在压型钢板180°直立锁边瓦楞；平行于瓦楞方向支座间距1000mm、1104mm、1000mm,按顺序安装，支架安装后，安装光伏组件，组件通过M8不锈钢内六角螺栓及铝合金中压码及边压码固定组件，压码长度75mm,M8不锈钢内六角螺栓通过铝合金螺母滑块进入铝合金专用支座槽内卡紧，保证这个光伏系统可靠稳定，如图1-2、图1-3

图1-2

图1-3

3、压型钢板为无孔化设计，180°咬合式拼接，整个屋面BIPV没有通孔避免漏水，把雨水导入雨水沟，有组织排水；稳定牢固，通过铝合金专用支座支撑光伏组件，一块光伏组件由四个支座支撑，太阳能光伏板通过压块和螺栓固定，形成稳定光伏支架系统，BIPV集成屋面一体防水效果好，平整美观，。

4、抗风性分析

本方案暂按12级风压，地面粗糙度按B类，屋面楼高25m去实施 4.1荷载计算 4.1.1恒载

组件自重为每块23kg，尺寸为2094x1038x35，即0.111kN/㎡ 4.1.2风压计算：

假定12级台风登陆时风力为33m/s。

1.将2min时距平均最大风速换算为10min时距平均最大风速 Vmax=1x33/1.16=28.45m/s

2.将A类地貌下10m高风速转换为B类地貌10m高风速，规范A类地貌10米高度风压变化系数为1.28，对应风速换算系数为（1.28）^0.5=1.13

VB=VA/1.13=28.45/1.13=25.18 m/s

3.将B类地貌下15m高风速转换为B类地貌对应高度区域风速：屋面15m标高：V=VB/0.94=25.18 /0.87=28.95 m/s,转化为对应区域风压：wo=v²/1600=0.53kN/㎡

4.专用铝合金支座弯应力计算

基本组合下支座反力（向上）为: F=（1.5*0.53*2.5^0.3 *（-0.95）*2.094*1.038+0.23）/2KN=-0.966KN

弯距

截面抵抗矩 塑性发展系数：抗弯强度计算：

（6063-T5设计强度90

5、 总结

）满足要求。

本方案为建筑与光伏系统相结合，压型钢板定制配套，屋面是压型钢板与光伏组件组成一个BIPV系统屋面，模拟风压铝合金专用支座受力分析，另外具有经济上优势。

参考文献

[1] 任建波,王一平,朱丽. 城市环境下的光伏建筑一体化[J].太阳能.2007 [2] 杜正领.太阳能与建筑的结合及技术发展展望[J].低碳世界.2013

[3] 苑国良.利用可再生能源打造神奇的“节能减排”建筑――保定市电谷锦江国[J].保温材料与节能技术.2008

[4] 张勇, 张洪雨, 侯全强.浅谈直立锁边屋面系统[J].门窗.2010