家用分布式光伏系統(tǒng)多以建筑屋頂為載體，裝機規(guī)模以3-5kW最為常見，投資在2-4萬元之間。本文將以最為常見的坡屋頂、平屋頂以及彩鋼瓦屋頂為主要的光伏系統(tǒng)建設(shè)載體，從設(shè)計勘測角度來介紹安裝結(jié)構(gòu)形式及材料選取等方面的內(nèi)容。通過標準化的設(shè)計、合理的結(jié)構(gòu)選型、就近取材以達到節(jié)省成本，增加收益的目的。

一、判斷屋頂類型及屋頂條件

識別屋頂：對屋頂首先要有很直觀的判斷，就是識別屋頂類型，是平屋頂還是坡屋頂，或者是金屬屋面，還有屋頂?shù)臉?gòu)成，是混凝土、瓷磚、陶瓦或者是整材外露。

判斷屋頂建設(shè)條件

1.利用面積：首先判斷屋頂有多少可利用面積，因為可利用面積直接決定了光伏系統(tǒng)的裝機容量。其次屋頂?shù)某?，屋頂最好是朝南，因為我們在北半球，朝南的時候發(fā)電量是最高的，接受太陽輻射最理想。也可以向東或者向西稍微偏一點，一般在幾度之內(nèi)或者是10度左右，可以控制在發(fā)電量損失在1%以內(nèi)也可以接受。

2.遮擋：遮擋對太陽能發(fā)電系統(tǒng)影響非常關(guān)鍵，遮擋包括建筑物的遮擋，還有建筑物周圍有沒有高大的樹木對采光造成影響。

3.防水：判斷屋頂?shù)姆浪畻l件是看屋頂有沒有非常良好的防水層，光如果建筑物沒有很好的防水系統(tǒng)，生命周期之內(nèi)可能會滿足不了屋頂?shù)氖褂霉δ堋?/p>

4.版型、防腐是對屋面的基本要求：對金屬屋面的類型能不能安裝要首先進行判斷，防腐是要注意金屬屋面的防腐漆防腐效果。

5.承重，光伏系統(tǒng)要建在屋頂上，如果屋頂?shù)某休d能力滿足不了光伏建設(shè)的話，這個項目就是不成立。

光伏系統(tǒng)自身的安全和建筑安全，里面包括了防火、防雷和檢修通道，要做到所有的接觸點要有效的防護。防雷要和建筑防雷形成一體，檢修通道是為了維修的時候安全，必須要預留好。

二、坡屋頂光伏系統(tǒng)安裝電池板有技巧

坡屋頂上的屋面瓦作為屋頂?shù)难b飾材料，電池板是掛在屋面上。它是怎么掛的呢？

結(jié)構(gòu)選型的時候，對于安裝方式有兩個特點：

1、光伏組件主要采用順坡架空安裝方式。光伏陣列相對于屋頂平行鋪設(shè)，支架采用鋼制預埋件點陣式固定橫梁；

2、順坡支架安裝的光伏組件與屋面之間的垂直距離滿足安裝和通風散熱間隙的要求(架空距離一般為150~200mm)。

支架安裝方式要注意掛瓦條和順水條連接到固定瓦上。第二是臥瓦形式，因為陶瓦下面是通過混凝土粘貼在瓦片上，沒有順水條，只能通過混凝土。油氈瓦的屋頂作為一種新材料，逐漸被更多的應用，因為油氈瓦重新取下來再恢復，控制不好就會漏水。所以，采用的方式是連接固定點的地方可以加大連接位置，油氈瓦有一定厚度，這樣就形成了一定的空間，固定前和固定后要用密封膠把它填充好，避免會出現(xiàn)漏水的隱患。

三、平屋頂光伏系統(tǒng)防水層至關(guān)重要

平屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)選型可根據(jù)屋頂完成面的實際做法，選擇相應的支架系統(tǒng)。支架系統(tǒng)一般由立柱、基 礎(chǔ) 、斜梁與橫梁四部分構(gòu)成。電池組件通過緊固件與橫梁實現(xiàn)連接。(重量： 0.35~0.50kN/㎡)

安裝傾角：以當?shù)啬臧l(fā)電總量最大值所對應的傾角作為支架的安裝傾角(理論計算值)；

常見房屋結(jié)構(gòu)形式：現(xiàn)澆混凝土框架及樓板、鋼結(jié)構(gòu)+現(xiàn)澆混凝土樓板、磚混結(jié)構(gòu)+預制樓板；

常見屋頂完成面：防水卷材、水泥砂漿保護層、瓷磚。

上圖是現(xiàn)澆混凝土框架加泥砂漿保護層。這個方案是與建筑結(jié)構(gòu)整體規(guī)劃，可以同步規(guī)劃，同步設(shè)計和同步施工。這是比較好的安裝方式，因為它在項目完成之后的用電量預測可以非常有針對性的確定裝機規(guī)模，達到投入產(chǎn)生的最優(yōu)結(jié)果。

上圖防水卷材已經(jīng)外露了，但防水卷材上面已經(jīng)用了光伏支架的安裝基礎(chǔ)。它和第一個的區(qū)別，剛才那個方案防水卷才已經(jīng)被混凝土保護了，使用年限很長，防水效果也很理想。這個方案是卷材外露了，有可能以后出現(xiàn)防水破壞或者是防水壽命滿足不了的時候，可以把防水層換掉。因為已經(jīng)預留了基礎(chǔ)，和屋頂是一體的防水，不涉及到光伏板的拆除，直接各放各的就行了。

這個方案是這是第三類，剛才的是屬于澆筑混凝土形式。在現(xiàn)有的建筑立，這是非常容易見到的。常規(guī)屋頂?shù)纳厦嬗蟹浪灿斜Ｗo層，但開始建造的時候沒有考慮安裝光伏系統(tǒng)。第一種是外表面是混凝土的保護層，下面是貼的是屋頂?shù)拇纱u。這兩種安裝方式是配重基礎(chǔ)加支架，這種安裝方式要找其他地方重新計算載荷，實現(xiàn)起來也比較簡單。

上圖是在防水卷材上直接安裝配種塊的安裝方式，如果以后防水層破壞了，需要重新更換防水層的時候，光伏支架系統(tǒng)同樣會受到牽連。第二張圖和第一張圖很類似，只是安裝方式不太一樣，也是直接放到防水卷材上。第三和第四張圖表面上看上去是由混凝土保護好了，但室內(nèi)看已經(jīng)漏水很嚴重了。

平屋頂?shù)陌惭b方式支架是U型鋼材，是很薄的薄壁型材或者是鋁合金型材。這兩種選材，鋼型材成本較低，強度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，自重大，鋁合金型材成本高，輕。兩種造價相比，鋼型材比鋁型材低0.2元/瓦左右。

四、彩鋼屋頂光伏系統(tǒng)鋼板類型影響設(shè)計

彩鋼瓦一般是家庭工廠或者是大型工業(yè)廠房使用。它的安裝方式和坡屋頂?shù)膮^(qū)別就在于支座的安裝方式不一樣。彩鋼屋頂是彩鋼版上面有個夾具，夾在上面做支撐。它的作用是安裝角度是順著屋頂坡度安裝，如果在屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)承載力可以滿足的情況下，可以把傾角翹起來，加大安裝角度。常見的屋面板系統(tǒng)立邊咬合、直立鎖邊系統(tǒng)、壓型鋼板系統(tǒng)（單板或夾芯）。

上圖是夾在卷邊棱形上，可以直接鋪鋼板。

上圖中第一種是和第二種是壓型鋼板是經(jīng)?？梢杂玫降?，直接夾在棱形上就可以了。第二種是屬于直立鎖邊，它用在公共建筑比較多，比如說火車站、民用機場，因為它的使用年限比較長。第三種和前兩種相比，它沒有夾具的地方，但只能通過打釘，但是打釘?shù)陌惭b容易漏水，即便把緊固螺釘和金屬板密封得再好。建議用在一些特殊的地方，比如說車棚，就是對防水要求沒有特別高的地方，在這上面可以安裝孔覆板。

第四種是不建議的選用的屋頂形式，因為這種只靠緊固螺釘安裝的板，對屋面板造成的荷載很大，很容易把它破壞掉，并且漏水這個問題也是解決不了的難題。