分布式光伏发电项目屋面承重检测
太阳能电池性能强烈依赖于光谱分布,不同的太阳能电池材料有不同的光谱输出。光伏组件的不同材料在不同的光谱分布下将产生不同的电能输出,光谱分布根据地点和每天时间段的不同而有所不同。
1.2 组件损伤
电池板不匹配导致的损毁的电池板会使太阳能电池板电流减小,在额定电压范围内工作时[6],将电能以发热形式散发,使得光伏组件温度升高。当光伏组件在室外**时工作时温度将升高,将有可能导致不可逆转的组件损伤。不被旁路二极管保护的不匹配电池组件将引起电能耗散并产生过热点,从而引起组件损伤。
太阳能电站组件的室外工作功率往往**额定功率。研究表明气象条件会引起光伏组件效能损失达18%。光伏电站设计使用时间为20-30年,但光伏组件的衰减和过早失效都应考虑在内。对组件潜在衰减的监控是十分必要的。
在国内,此种类型的屋面安装光伏电站实例较多。对于此种屋面,光伏组件可沿屋面坡度平行铺设,也可以设计成一定倾角的方式布置。上部支架可通过不同的连接件、紧固件与屋面承重结构连接。常见的彩钢板屋面的主要形式有:直立锁边型、角驰型、卡口型、明钉型等。彩钢屋面光伏发电项目属于对已有建筑物彩钢屋面的改造项目,建筑物的屋面形式、建筑物的结构形式、光伏阵列的布置形式及光伏组件本身的形式,以上条件的多样性决定了屋面光伏支架的形式多种多样。屋面的形式及建筑物的结构形式对光伏支架的工程造价影响较大。一般来说,屋面的防水等级越高,屋面防水层不外露,屋面的活荷载越大及建筑物整体结构较好、承载能力较强的屋面,光伏支架的工程造价越低,工程造价越高。
彩钢瓦屋面电站设计方案中有几个重要的注意事项:
一、明确光伏组件的形式及铺设方式,清楚原有建筑物的屋面形式。
二、清楚原有建筑物的结构形式并对主要结构受力构件进行核算。
三、根据原有建筑物的屋面形式、结构形式、光伏阵列的布置形式、光伏组件本身的形式、结构核算结果及可能的施工措施等多项条件,给出各种可行的支架布置方案,确定优的布置方式。
四、屋面光伏电站项目有其施工上的特殊性,综合考虑现场施工条件,选择合适的施工工艺,并给出施工中的注意事项、施工保护剂安全施工措施等。
太阳能电站产除了受环境因素影响,还与自身构造、电池板材料有关。下面根据研究,可能会产生主要影响的要素分析如下:
1 环境因素对太阳能电池板能效的影响
温度和太阳能辐射照度是影响太阳能设备输出效率的两个主要因素。其他环境因素,如风、雨、云层和太能辐射分布会通过对温度和太阳能辐射度的间接影响从而影响设备效率。
1.1 温度
当光伏组件在环境温度为25℃时工作时,其实际操作温度将**环境温度,并导致较高14%的能源转化损失。一般来说,单晶硅额定电池工作温度(NOCT)为40℃。NOCT是指当太阳能组件或电池处于开路状态,并在以下具有代表性情况时所达到的温度[5]。
(1)电池表面光强: 800 W/m2
(2) 环境温度: 20℃
(3)风速:1m/s
(4)电负荷: 无(开路)
(5)倾角:与水平面成45°
(6) 支架结构:后背面打开
通过对光伏组件电能生产监控实验发现[2],高温会导致组件产能下降。高风速会使环境温度下降,从而降低了光伏组件工作温度,提高产能。低温是光伏组件的理想工作环境。当环境温度**25℃时,电能损失为标准测试条件(STC)功率的10%,光谱、组件衰减和其他因素会导致约7.7%的电能损失。太阳辐射照度通过影响光伏组件的多个输出因数从而影响输出效率。
屋面铺设光伏常见于钢结构厂房屋顶,钢结构的优缺点:
1、用途广泛:可适用于工厂、仓库、办公楼、体育馆、飞机
库等等。既适合单层大跨度建筑,也可用于建造多层或高层建筑。
2、建筑简易,施工期短:所有构件均在工厂预制完成,现场只需简单拼装,从而大大缩短了施工周期,一座6000平方米的建筑物,只需40天即可基本安装完成。
3、经久耐用,易于:通用电脑设计而成的钢结构建筑可以抗拒恶劣气候,并且只需简单保养。
4、美观实用:钢结构建筑线条简洁流畅,具有现代感。彩色墙身板有多种颜色可供选择,墙体也可采用其它材料,较具有灵活性。
5、造价合理:钢结构建筑自重轻,减少基础造价,建造速度快,可早日建成投产,综合经济效益大大**混凝土结构建筑。
钢材本身存在的问题
某单位在加工某大厦1200*1200*60的箱形柱时,在施焊过程中突然发现60mm作为腹板的厚板出现了撕裂现象,肉眼可见清晰的裂纹把板从厚度方向分成两半,经过NDT检测发现裂纹深度发生在深度3mm左右,对同一类型同一批号的几张板切割的零部件进行检测,发现板内存在夹层,轧制质量不好是造成质量问题的主要原因。在焊接的过程中由于焊接产生的焊接应力作用将夹层的材料拉开。由此出现了厚板沿厚度方向撕裂的现象。
原因分析:由于使用部位的特殊性,该零部件在构件中作为腹板使用,沿纵向上下方向焊接的零部件在焊接形式上开的全熔透坡口受力的劲板,由于板内部存在的分层,焊接产生的焊接应力向外释放从而沿厚度方向撕裂了板。
屋顶承重问题一直是光伏电站设计之初必须考虑到的问题,屋顶可承受的太阳能电站设备重量是如何计算的呢?
举例来说,一个3KW的家用屋顶太阳能电站,需要150W的太阳能电池板20块,太阳能电池板的重量为240kg,支架、水泥方砖重量约在210kg,支架占地面积为15平米,这样计算出太阳能电站设备对屋顶的压力为30kg/平米。家用屋顶一般承重都**过30KG,对于上面安装光伏板是没有多大问题的。
以上只是一种概算,可以为大家做个参考,专业的光伏企业或安装公司在电站设计的时候会充分考虑到屋顶的固定荷重、风压荷重、雪压荷重、地震荷载等。一般不用担心
屋面铺设光伏安全检测鉴定计算
(1)荷重
太阳能板质量: G1=20kg×20=400kg
支架总荷重:G=136kg
水泥墩荷重:G2=125kg×10=1250kg
(2)屋顶单位面积受力
总荷重:400+136+1250kg=1786kg
组件安装面积:10.125×2.973≈30.1㎡
单位面积受力:1786/30.1=59.34kg/ ㎡≈0.58kN/㎡
由于本项目建筑均为上人屋面,根据GB50009-2001(06年版)设计。混凝土屋面设计载荷为2kN/㎡,屋顶平均载荷为0.58KN/㎡,安装太阳能方阵后载荷远小于设计载荷,安全。
多层钢结构房屋抗震结构体系钢结构房屋的结构类型
直接影响着多层钢结构房屋的抗震性能,在进行实际工程设计时,必须综合考虑几种因素,对方案进行优化设计,在优化过程中确定*适合本房屋的结构体系。多层钢结构体系有纯钢框架体系、钢框架剪力墙体系、钢框架支撑体系等,它们各有特点,在钢结构建筑领域中被广泛的应用。
3钢结构的破坏形式
多层钢结构房屋具有很多优点,它受到震害的影响要比混凝土结构的房屋要小很多,但设计和施工的要求却同样重要,如果连接、冷加工、焊接不合理,后期维护不当以及受到外部环境、工艺技术的不良影响,很可能会造成钢结构的破坏。根据多层钢结构房屋在历次地震中的破坏形式可以归纳为以下几类。
1、框架节点区的梁柱焊接连接破坏:竖向支撑的整体失稳和局部失稳,柱脚焊缝破坏及锚栓失效。
2、构件的破坏:翼缘的屈曲、拼接处的裂缝、节点焊缝处裂缝引起的柱翼缘层状撕裂、框架柱的脆性断裂、腹板屈曲和截面扭转屈曲。
3、构件的局部屈曲破坏:框架梁或柱的局部屈曲是因为梁或柱在地震作用下反复受弯,以及构件的截面尺寸和局部构造如细长比、板件宽厚比设计不合理造成的,柱的水平断裂是因为地震造成的倾覆拉力较大、动应变速率较高、材性变脆引起的。
4、支撑的破坏:支撑构件为钢结构提供了较大的侧向刚度,当地震强度较大时,承受的轴向力(反复拉压)增加,如果支撑的长度、局部加劲板构造与主体结构的连接构造等出现问题,就会出现钢结构的破坏或失稳。
5、节点破坏:由于节点传力集中、施工难度大、构造复杂,容易造成应力集中、强度不均衡现象,再加上可能出现的构造缺陷、焊缝缺陷,就较容易出现节点破坏。节点域的破坏形式比较复杂,主要有加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝。