1、屋顶支架的构造优化设计
支架法目前是应用最多的一种形式,其最大的优势是可以调节光照角度,产生最优发电效率,并且还能在屋顶上可以方便快捷的安装、清洁和维修,支架与屋面形成的空气层有助于光伏组件的降温。但采用支架的缺点是,支架容易受气候和强风的影响。南方地区炎热多雨,支架本身可能受到气候因素影响而生锈或者氧化,减少刚度。如果支架安装得不正确,屋顶支架会被大风掀翻,或者吹离安装的位置。在屋顶上预埋件安装的方法,由于风作用容易导致周边防水失效,导致屋顶漏水。如果持续不断的泄漏,也会使屋顶和天花板的建筑结构破损,导致发生严重的问题。
因此,设计的时候要考虑周边环境和气候条件,首先要合理地选择支架型材,若采用不锈钢或者铝合金型材,则需要对支架进行防腐防锈处理,一般采用电泳涂漆、氟碳喷涂、热浸锌等方法进行处理。支架与预埋件的连接点常采用刚性连接,与预埋件的处理是防水难点,预埋件突出螺栓穿越防水结构的外表面,其外围可能成为渗水通道,因混凝土塑性沉缩在螺栓底部造成渗水的孔隙。应采取一定的防渗措施,其方法是在其中部与预埋管一样,加焊止水环。也可在迎水面的螺栓周围嵌防水密封膏,堵塞渗水的通道。然后在螺栓连接处与支架连接地方加垫尼龙垫圈、橡胶垫圈,柔性垫圈不仅可以防水,还可以防止长期风作用影响连接点刚度下降引起的渗漏问题。
2、适用通风降温的一体化构造优化设计
在南方地区,传统的建筑屋顶设计为了达到隔热降温的目的,通常采用方法的主要原理是减少作用于屋盖表面的太阳能辐射的热量。对于光伏一体化建筑,特别是采用晶体硅光伏电池的建筑,其热源不仅有来源于太阳能的直接辐射,还有光伏发电作用过程中的散热。这种通风降温做法,结合屋面降温方法,可以有以下几种方式。
1)光伏与屋顶形成通风隔热层方式
在屋顶上设置通风隔热层,上层表面可以减少屋盖的太阳直射,中间的间层可以利用风压和热压的作用将其热空气带走。光伏组件采用平铺的方式,刚好可以和屋顶在屋面上形成隔热间层,因此,光伏组件的设置要符合隔热间层的一些规定。光伏组件和屋顶形成的隔热间层和普通的屋顶隔热层又有些不一样的地方,主要是热原不同,光伏组件屋顶热原有光伏组件背面与空气间层置换的热原,也有光伏组件与屋面进行的热原互换在与空气间层的置换热原。因此不仅要考虑空气间层的风速流通,也要考虑可能对屋顶造成的热辐射,需要进行计算,得出最优的保温层厚度。
采用平铺的方式,要注意架空层的高度,其高度不是越高越好,要根据屋面的宽度和坡度的大小来决定,这一过程可以通过热环境模拟软件来模拟计算,才能得到最优的风速。另外,为了保证架空层的空气流畅,若条件允许,可以在对着风向的女儿墙上设置一些通风口,但这一做法需要结合立面的造型来进行设计。
2)光伏与绿化屋面结合的方法
在绿化种植屋面上安装光伏一体化,即利用了种植屋面的降温效果,又实现了光伏一体化。这种方法构造上要处理好种植屋面与光伏层结合的问题。主要可以采用两种方式:
一种是与预支基础相结合的方法,这种就是在预支基础的上,计算好屋顶绿化层所需要的高度,然后再确定预支基础的高度,这种方法的预支基础最好采用点式基础。另外一种方法是采用负重法,即采用负重砾石的方法,设置一个大型的底盘,在底盘上直接负重种植层。这种做法的好处是种植屋面设置可以不受预支基础的影响,安装便利。这种构造上需要注意,底盘和支架最好采用非金属支架材料,以防止水汽对支架的影响。这种材料可以是利用金属作为加强筋,也可以是满足规范要求的新型材料。