成果簡介
1、課題來源與背景
2016年,本公司技術(shù)總工戴毅明先生發(fā)現(xiàn)分布式光伏的巨大潛力,開始調(diào)研細(xì)分市場屋頂分布式光伏現(xiàn)狀。調(diào)研結(jié)果顯示,城鄉(xiāng)屋面差距巨大,城市可供利用的屋面主要為工商業(yè)大型屋面,而這些屋面絕大部分是輕鋼結(jié)構(gòu)屋面。眾所周知,在這樣的屋面上形成的光伏發(fā)電一體化屋面系統(tǒng)系統(tǒng),彩鋼瓦使用壽命與光伏組件不同步的問題,這是輕鋼結(jié)構(gòu)的光伏發(fā)電一體化屋面系統(tǒng)最大的弊端。廣大鄉(xiāng)村屋頂大多為形狀朝向各異的小尺寸屋面,目前常見的光伏發(fā)電屋面系統(tǒng)是采用“打補(bǔ)丁”方式將光伏組件安裝在屋頂上,美觀度差,缺乏整體性。針對上述兩種應(yīng)用場景的痛點問題,公司關(guān)于“中空光伏屋面瓦”的研制計劃正式啟動。
2、技術(shù)原理及性能指標(biāo)
(1)波峰平谷雙層中空格柵狀結(jié)構(gòu)設(shè)計。足夠剛度:恰到好處的波峰高度和波峰傾斜度保證足夠剛性,從而使承重檁條間距可達(dá)1.5m;快速下水:平谷部分面積達(dá)到總面積的75%,排水效率更高,更適用于坡度較小、面積較大的屋面;隔音效果好:雙層中空格柵狀結(jié)構(gòu)設(shè)計,當(dāng)雨水滴落在上面時,與單層結(jié)構(gòu)相比,降噪明顯;防漏雨:雙層中空格柵狀結(jié)構(gòu),即使第一層損壞,第二層也可保證防水功能,可杜絕漏雨現(xiàn)象;相鄰搭接波足夠高,可以有效防止泛水。
(2)1/2軸對稱導(dǎo)軌式固定槽結(jié)構(gòu)設(shè)計。足夠承重設(shè)計:采用1/2軸對稱設(shè)計,中央峰設(shè)計為最高峰,也是承重峰,配合最佳傾斜度設(shè)計,可承載光伏組件的重量,同時最高峰的高度保證組件所需的散熱高度。1/2軸對稱設(shè)計,除必要檢修通道外,整個屋面可以鋪滿光伏組件;隔熱設(shè)計:經(jīng)測試,系統(tǒng)熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.084w/m.k,與光伏組件形成三層結(jié)構(gòu),隔熱性能更好;適裝性好:中央承重峰有特殊導(dǎo)軌式固定槽,與特殊設(shè)計的專用“丁”字螺絲匹配,簡單牢固固定光伏組件;能夠適配任何規(guī)格的光伏組件。
(3)改性PVC+ASA高耐候工程塑料組合。選用“改性PVC+ASA高耐候工程塑料”結(jié)合的非金屬新材料作為這一系統(tǒng)底層的主要材料,顯著提高系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性,匹配光伏組件使用年限,解決了以彩鋼瓦為主的光伏發(fā)電屋面系統(tǒng)整體壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到25年的重大問題。
3、技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性
(1)通過在材料選用和工藝上的創(chuàng)新,實現(xiàn)了中空光伏屋面瓦的高穩(wěn)定性。具體創(chuàng)新在于在光伏安裝組件的選材上突破了傳統(tǒng)的金屬材料為主的基層設(shè)計,采用“改性PVC+ASA高耐候工程塑料”組合的非金屬新材料作為光伏板安裝組件的主要材料,增強(qiáng)了耐酸堿、耐腐蝕等能力,解決了傳統(tǒng)光伏發(fā)電屋面系統(tǒng)穩(wěn)定性差、易漏水、隔熱性差和易生銹等問題。
(2)通過系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新,使得中空光伏屋面瓦具有易安裝的突出優(yōu)點。全新采用波峰平谷雙層中空格柵狀結(jié)構(gòu)設(shè)計、1/2軸對稱導(dǎo)軌式固定槽結(jié)構(gòu)設(shè)計,中央承重峰設(shè)計特殊導(dǎo)軌式固定槽,四面搭接物理疊加形式,可適配任何尺寸的光伏組件,極大程度上提高了光伏板的安裝效率,大幅度降低了安裝成本。
4、技術(shù)的成熟程度,適用范圍和安全性
經(jīng)過研發(fā)團(tuán)隊4年攻關(guān)完善,中空光伏屋面瓦的技術(shù)已經(jīng)成熟,產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。主要應(yīng)用于工商業(yè)廠房園區(qū)屋頂(如廠房、商超、倉庫等)、公共建筑屋頂(黨政機(jī)關(guān)、學(xué)校、辦公樓等)、造型豐富的戶用屋頂(農(nóng)村自建房、小區(qū)樓盤等),建設(shè)屋頂光伏電站,打造綠色零碳園區(qū),促進(jìn)分布式光伏整縣推進(jìn)。根據(jù)已有用戶使用報告,中空光伏屋面瓦安全性有保障,在工商業(yè)及戶用領(lǐng)域收獲好評。
5、應(yīng)用情況及存在的問題
雖然前景廣闊,但推廣難度依舊較大。以彩鋼瓦為主流的二層結(jié)構(gòu)(太陽能板為上層,彩鋼瓦為底層)光伏發(fā)電屋面仍然是目前市場上的主流,企業(yè)主及投資商對于中空光伏屋面瓦缺乏廣泛深入的了解。相信隨著非金屬屋面概念逐步推廣,中空光伏屋面瓦更多地應(yīng)用于光伏建筑一體化領(lǐng)域,必將為節(jié)能減排、減碳降耗發(fā)揮更大作用。