防水保溫與光伏發(fā)電合二為一的BAPV屋面安裝實例

某外商投資項目位于江蘇省太倉市，為鋼結(jié)構(gòu)廠房，屋面面積約22000m2，廠房周圍無遮擋，屋面結(jié)構(gòu)簡單平整，屋面工程的系統(tǒng)設(shè)置層次自下而上依次為壓型鋼板、隔汽層、保溫層、防水層。為響應(yīng)當(dāng)下綠色建筑及低能耗建筑發(fā)展倡議，該項目在防水工程完成后，繼續(xù)安裝并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)清潔能源在建筑物上的應(yīng)用。整個屋面共設(shè)計安裝太陽能組件1529片，裝機(jī)總?cè)萘繛?88kWp。光伏支架固定基座使用了1122個西卡預(yù)制錨固件作為TPO柔性防水屋面與光伏支架的連接構(gòu)件。1、防水設(shè)計屋面系統(tǒng)層次綜合考慮屋面的保溫性能和防水性能，第一層隔汽層選用自粘型鋁箔隔汽膜，施工方便簡單，搭接邊5cm，與鋼板直接粘貼，不易移位；隨后保溫層選用2層5cm厚的巖棉板，錯縫拼接，并使用專用固定件將兩層保溫固定在鋼板上，螺釘一次成活，穿出鋼板2cm；面層選用西卡內(nèi)增強(qiáng)型熱塑性聚烯烴防水卷材（以下簡稱TPO防水卷材），其可焊接性能好，耐候持久，施工時平鋪于保溫板上，使用專用卷材緊固件進(jìn)行固定，搭接邊12cm，再通過熱風(fēng)將搭接邊焊實，確保TPO防水卷材連接為一體（圖1）。圖1

屋面防水層次設(shè)計圖屋面天窗天窗最高處高出屋面1.8m，呈三角形，垂直面中間開口，另一面以斜坡形式與屋面連接，防水層亦與屋面大面防水連接（圖2）。在開口處，卷材上翻和下翻至天窗框內(nèi)收口，確保防水層的有效性。天窗斜屋面層次設(shè)置與屋面大面一致，隔汽膜與基層粘貼密實，確保隔汽層整體密實有效；天窗巖棉板拼接密實，與屋面大面巖棉板連接，形成連續(xù)的保溫層，確保保溫效果。圖2

屋面天窗設(shè)計圖屋面女兒墻/山墻墻體立面使用單層5cm厚巖棉板作為保溫層，TPO防水卷材上翻滿包至墻頂收口同時使用耐候密封膠密封外口，再單獨焊接一塊防水卷材將墻體覆蓋，最后安裝女兒墻頂?shù)谋孛藓徒饘偕w帽（圖3）。圖3

女兒墻/山墻設(shè)計圖屋面落水口由于屋面結(jié)構(gòu)層未在落水口處設(shè)置坡度，因此在落水口四周一圈使用保溫找坡。使用刀具裁切巖棉保溫板，形成順暢角度，裁剪大小合適的TPO防水卷材，外邊緣與屋面大面卷材焊接為一體，內(nèi)邊緣使用密封膠與法蘭圈粘結(jié)固定，并將擋葉器固定在法蘭環(huán)上（圖4）。圖4

屋面落水口設(shè)計圖光伏支架固定基座采用西卡TPO預(yù)制錨固件。其由優(yōu)質(zhì)TPO片材與金屬構(gòu)件預(yù)制成型，安裝時通過屋面專用緊固件將其金屬墊片固定在屋面鋼板基層上，實現(xiàn)連接件與屋面結(jié)構(gòu)的物理連接；預(yù)制錨固件自帶的TPO防水片材通過熱風(fēng)焊接，將由錨固件穿破的部位覆蓋修復(fù)（圖5），實現(xiàn)屋面防水的整體完好性；連接光伏支架的螺母接口采用市場通用的M12型號連接口，適配絕大部分類型的光伏支架體系。圖5

TPO預(yù)制錨固件安裝設(shè)計圖該配件用于在完成后的防水卷材面上增加后續(xù)設(shè)備、安裝光伏支架，為了保證屋面防水的完好性，因此專門開發(fā)出與屋面高分子防水卷材同材質(zhì)修復(fù)片，組合金屬墊片和不銹鋼內(nèi)嵌式螺母形成一整套構(gòu)件，配套使用。2、屋面防水保溫系統(tǒng)安裝屋面基層安裝B-36型壓型鋼板固定在屋面檁條上，固定牢固，通過屋面結(jié)構(gòu)驗收后交付給防水分包商進(jìn)行后序施工（圖6—7）。圖6

屋面天窗框架

圖7

屋面鋼板基層隔汽膜安裝屋面大面與天窗隔汽膜安裝如圖8—9所示。自粘隔汽膜粘貼在鋼板基層上，膜搭接寬度5cm，以確保隔汽膜的整體性。圖8

大面隔汽膜安裝

圖9

天窗隔汽膜安裝保溫層及防水層安裝巖棉保溫板鋪放于隔汽膜上，并使用緊固件（塑料套筒和螺釘）將保溫層固定在鋼板上，螺釘穿出鋼板≥2cm，同層板縫錯縫平鋪，上下兩層也需錯縫拼接。保溫板鋪設(shè)完成后，展開TPO防水卷材，在屋面上進(jìn)行預(yù)鋪以確定卷材鋪貼位置。兩幅卷材搭接邊至少12cm，沿搭接標(biāo)識線使用卷材固定件將卷材固定在屋面鋼板上，搭接邊使用自動焊機(jī)進(jìn)行熱風(fēng)焊接，將防水卷材焊接連成整體。落水口安裝先將洞口周圈30cm范圍內(nèi)的巖棉板切成斜坡形成排水坡度，然后裁剪大小合適的TPO防水卷材壓入雨水斗的金屬法蘭環(huán)中（圖10），并打上耐候密封膠密封，再與大面卷材焊接連成一體，最后安裝金屬擋葉器。圖10

防水層及法蘭安裝3屋面光伏系統(tǒng)安裝屋面整體防水層施工結(jié)束（圖11），并經(jīng)過幾次雨水檢驗通過驗收后，進(jìn)行光伏系統(tǒng)安裝。安裝布局應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙排布方案進(jìn)行交底，施工過程中嚴(yán)格做好防水成品的保護(hù)，避免后續(xù)工藝破壞防水層。圖11

屋面防水安裝完成光伏支架固定基座安裝1）根據(jù)基座定位布置圖，選取參照點，將基座的位置臨時標(biāo)識在防水層上，完成基座在屋面上的定位（圖12）2）光伏支架固定基座選用西卡TPO預(yù)制錨固件，該錨固件通過四顆緊固螺釘穿透防水層和保溫層，直接固定在屋面鋼板上（圖13）。圖12

基座定位彈線

圖13

錨固件機(jī)械固定3）TPO預(yù)制錨固件自帶的預(yù)制TPO片材與大面卷材通過熱風(fēng)焊接連成一體。

4）為確保防水層焊縫密封的完好性，使用真空檢測儀，對錨固件的焊縫進(jìn)行密封性檢測（圖14）。在真空檢測儀施加到一定的負(fù)壓之后停止施壓，等待約1min，如壓力表讀數(shù)保持不變，即說明焊縫質(zhì)量合格。圖14

錨固件焊縫檢測導(dǎo)軌支架安裝預(yù)制錨固件依據(jù)定位點安裝并逐個測試焊接質(zhì)量，驗收后進(jìn)行下一道工序。先用M12的螺桿錨入TPO預(yù)制錨固件的連接口中，然后通過金屬扣件將導(dǎo)軌支架固定在螺桿上（圖15），再將模塊中的所有支架連接起來（圖16）。圖15

支架安裝詳圖圖16

導(dǎo)軌安裝光伏板安裝將光伏板依次拼裝在支架上，并通過金屬扣件固定在導(dǎo)軌支架上（圖17）。GB50794—2012《光伏發(fā)電站施工規(guī)范》要求，安裝過程中避免板面碰撞損壞，光伏板通過螺栓機(jī)械固定。確保整個網(wǎng)架與結(jié)構(gòu)固定牢靠后，及時清理現(xiàn)場建筑垃圾及雜物，為光伏方陣留出安全的散熱距離。圖17

光伏板安裝光電入柜及并網(wǎng)調(diào)試隨后按照GB/T50865—2013《光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行光伏組件直流電纜的絕緣性測試，測試完成即可將各組件串聯(lián)，進(jìn)行開路電壓與短路電流的測試，完成電器接地工作。在逆變器、電池組件等設(shè)備完全連接后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試并做好交接工作。圖18為光伏系統(tǒng)安裝完工后屋面照片。圖18

光伏系統(tǒng)完工圖4、光伏屋面難點探在屋面上進(jìn)行分布式光伏系統(tǒng)的安裝，有幾個重要的考慮因素：1）防水層的有效性。作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的屋面，其基本的功能是遮風(fēng)避雨，因此在防水功能的要求上不能有任何松懈，一旦防水失效，會直接影響到建筑物內(nèi)部日常工作的正常運(yùn)營，而加裝光伏后的屋面維修也是一種挑戰(zhàn)。2）防水層的耐久性。目前國家關(guān)于光伏系統(tǒng)的設(shè)計年限是25年，那么意味著防水層的服務(wù)年限也應(yīng)齊平甚至更長，才能支持后期光伏體系的正常運(yùn)營。3）光伏與防水兩大系統(tǒng)的連接方式。在BAP