L1BIPV建筑一体化设计要点

光电建筑一体化的设计首先也必须满足整体区域的建筑设计原则，光电建筑一体化将太阳能光伏系统/组件作为建筑的一部分，对建筑物的建筑效果与建筑功能带来一些新的影响，作为与建筑结合或集成的建筑新产品，光电建筑一体化对光伏系统及组件提出了如下新的要求：

1.光伏阵列的布置要求

光伏阵列的布置应尽可能地朝向太阳光入射的方向；光伏阵列的布置要方便设备选型，使其接近标准组件的电学性能，满足电学要求；

2.建筑的美学要求

光电建筑一体化首先是一个建筑，是建筑师的艺术品，应满足一定的美学要求，用于光电建筑一体化的光伏组件，因为其安装朝向与部位的要求，在不可能作为建筑外装饰主要材料的前提下，光伏组件的颜色与质感需与整座建筑协调；

3.光伏阵列的力学要求

当光伏组件与建筑集成使用时，光伏组件是一种建筑材料，需满足建筑的安全性与可靠性，不但要通过IEC61215的检测，满足抗冰雹冲击的要求，还要有一定的抗风压要求,具有一定的韧性，在风荷载作用时能有一定的变形，特别是用作玻璃幕墙面板和采光顶面板的光伏组件，有更高的力学性能；

4.建筑隔热隔声的要求

普通光伏组件一般只有4mm厚，不能满足隔热隔声的要求，能够将普通光伏组件作成中空低辐射隔声节能玻璃；

5.建筑釆光的要求

为了提高效率，将电池片间距缩小到2~5mm,但光电建筑一体化要考虑到室内的采光要求，调整电池片间距到25mm左右，使其透光率在30%左右；

6.安装方便的要求

光电建筑一体化组件的安装要求要比普通组件的安装难度大很多，安装高度较高、安装空间较小，能够将光伏组件与结构作成单元式结构，进行专门的设计与生产；

7.寿命的要求

普通光伏组件的封装用的胶一般为EVA,使用寿命不到50年，不能与建筑同寿命，EVA发黄会影响建筑的美观与光伏系统的发电量，所以设计时选择PVB封装的光伏组件，PVB己经成熟应用于建筑用来夹胶玻璃的制作；因为光电建筑一体化系统中的连接线大多在幕墙立柱、横梁等密闭结构中，温度远远高于环境温度，不能采用普通的聚氯乙烯铜线，而应该选用光伏专用电线（双层交联聚乙烯铜线），电线的直

径也要比普通系统大一些。

1.2BIPV建筑设计方案

本项目以非晶硅光伏组件+釆光中空夹层玻璃部分取代屋顶原有材料，使其与屋面原有未被替换的屋面之间相结合，不需要建造支架基础，使其在发挥太阳能发电功效的同时，又能起到屋顶防水、保温、采光等作用。

本期申报的IMWp项目，其中两座生产厂房平面尺寸为150m*60m,面向为东西向，长轴南北走向；两座综合研发楼平面尺寸为80m乘60m,面向为南北向，长轴东西走向。

1、综合研发楼电池组件的总体布置

80m*60m综合研发楼顶部光优电池组件阵列布置示意图

按以上布置示意图，组件排列为6串280并，80m*60m综合研发楼共安装6*7=42排光伏电池组件，每排安装40块光伏电池组件，其东西长度约为56.8米，每排均留维修过道和两侧墙边留出步道。

两座厂房共计可安装42*40*2=3360块光伏电池组件，安装容量为500.4kWp。

2、生产厂房电池组件的总体布置

150m*60rn厂房顶部光优组件阵列布置示意图

按以上布置示意图，组件排列为6串280并，图中灰框里为6*1410mm串连.35*1110并连的组件排列，150m*60m厂房共可安装6*8=48排光伏电池组件，每排安装35块光伏电池组件，每块组件间隔10mm,其东西方向宽度为49.70米,东西两侧墙边留出步道。共计能够安装8排，其南北方向长度为150米，南北侧墙边留阴影距离和过道。

如此设计，两座厂房共计可安装48*35*2=3360块光伏电池组件，安装容量为504.0kWp。

所以，本项目的设计安装容量为504+504=1008.kWp^

IMWp

本项目为光电建筑一体化（BIPV）工程，结构设计方案采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙钢结构、钢结构。场地自然条件为基本风压值0.35kN/m%主要校核在屋顶安装光伏发电组件。

本工程光伏发电组件结构设计根据工艺及建筑专业的条件，考虑结构体系及构的布置，确定光伏发电板及钢结构支撑组架的布置，对结构材料、耐久性、安装部位的构造及强度，以及与结构的连接构造等进行复核验算，满足结构安全性及耐久性的要求。

光伏发电板支撑构架采用钢结构支架，由钢柱、主龙骨及次龙骨组成。竖向钢杆件、系杆及主龙骨构成棉钢架，传递竖向荷载；各钢架通过次龙骨连接，组成整个钢结构支架,传递水平荷载。钢结构支架与结构屋面板通过钢筋混凝土支墩连接，将竖向荷载及水平荷载传递给原结构屋面板。

光伏发电板及钢结构支撑组架荷载如下：

恒载标准值：

1） 标准电池板及组件重

一块标准板及组件重G=22.5kg=O.45kN

折算均布面荷载0.45/（1.4x1.1）=0.154kN/m2

2）    龙骨及支撑构架自重

折算成均布面荷载q2=13kg/m2=0.13kN/m2

3）    钢筋混凝土构造柱自重

G户0.18x0.18x0.5x25=0.405kN

4）风荷载计算P风荷载：

地面粗糙度可分为A、B、C、D四类

一A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

一B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；

一C类指有密集建筑群的城市市区；

-D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

按照维护结构计算

地面粗糙度为：D数层高度为：9米、6米

太阳能板尺寸：长=1560宽=15602高二46

风荷载标准值Wk=6gz卩si卩z3O

Wk=0.34KN/M2（风荷载标准值）

Pgz=l（高度Z处的阵风系数）

usl=l（局部风压体型系数）

Pz=0.62（风压高度变化系数）

高度Z处的阵风系数8gz,参照《GB50009-2006》附表7.5.1阵风系数；

局部风压体型系数usl,参照《GB50009-2006》附表7.1.1风荷载体型系数；

风压高度变化系数卩z,参照《GB50009-2006》附表7.2.1风压高度变化系数；

基本风压coo,参照《GB50009-2006》附录D全国各城市的50年。；

计算风荷载标准值=Bgzusluz。o=0.35kN/m2

5)雪荷载计算P雪荷载：

雪荷载标准值Sk=urSo

Sk——雪荷载标准值(kN/m2)；

卩r=l屋面积雪分布系数

So=0.2基本雪压(kN/m2)。

屋面积雪分布系数卩r,参照《GB50009-2006》附表6.2.1屋面积雪分布系数；基本雪压So,参照《GB50009-2006》附录D全国各城市的50年一遇雪压和风压值

计算雪荷载标准值Sk=卩rSo=0.2kN/m2

6)荷载组合效应计算P荷载组合：

当风荷载控制组合效应时，

P荷载组合=1.2G自重+1.4P风荷载+1.4x0.7P雪荷载=0.839KN/m2

钢结构支架与结构屋面板通过钢筋混凝土支墩连接，钢筋混凝土支墩下部通过打孔植筋与原结构屋面板可靠连接，支墩顶通过预埋件与钢架连接，支架基座满足抗滑移和抗倾覆的要求。下载本文