BIPV,是与建筑物同时设计、同时施工和安装,并与建筑物形成完美结合的光伏发电系统,也称为“构建型”和“建材型”光伏建筑系统,是将光伏阵列作为建筑结构的功能部分,包括用光伏组件取代传统的屋面材料,如屋面板、瓦、石板瓦、金属屋面、窗户、遮雨棚等。它作为建筑物外围护结构的一部分,既具备发电功能,又具有建筑构件和建筑材料的功能,甚至还能提升光伏组件的技术已然成熟,但制约光伏建设应用的重要原因之一——安装光伏组件之后的漏水问题常常被忽视。
若只靠彩钢瓦的自防水形式,很容易因为涂层厚度不够,在紫外线、雨水、风震、音震作用下,垫圈老化脆硬开裂,铆钉松动,锈蚀扩大;坡度小,雨水排泄不畅,超过彩钢瓦接缝高度或铆钉孔高度及沟沿瓦;酸性、碱性、强氧气体腐蚀钢结构,加速锈蚀、穿孔;结构设计缺陷,或铺设工艺质量等多种问题导致渗漏。
而防水问题对屋顶分布式光伏的建设十分重要,主要有以下三点原因:
1、现有防水寿命短,与光伏电站生命周期不匹配。光伏电站运行寿命通常为 25 年, 而我国当前防水质保期只有 5 年,实际使用过程中数年即渗漏的现象比比皆是,对 于存量屋顶来说,漏水和漏水隐患已成为重要问题。
2、屋顶光伏施工会影响到原有防水层。当前光伏支架安装工艺多为穿透式,这将对原 有防水层造成破坏,打孔处处理不善将造成渗漏。若为金属屋面,则施工过程或导致金属屋面接缝处松动,造成渗漏。对当前屋顶光伏主要应用的工厂厂房而言,一 旦漏水严重会使得厂房营业停业,造成经济损失,故厂业主通常更关注防水。
3、房屋漏水将极大影响光伏电站运营。漏水将使得光伏电站暂停运营甚至全部拆卸以 做防水修缮,将造成较大经济损失。不使用防水方案或可加快短期回报,但因电站 运营寿命较长,若因漏水中断做修缮,则将对长期的投资回报水平造成较大影响。
防水设计是光伏屋面工程中必不可少的一环。秉承着“以排为主,防排结合”的屋面防水方针,光伏屋面防水设计应根据建筑物的使用性质、重要程度、区域环境和使用功能要求,合理选择材料及构造。
屋面防水工程总体可分为三类,结构防水+防水层对应最高防水等级。总体来看,屋面防水工程按从下到上的结构可以分为:防水垫层、结构防水层以及防水层。其中,结构防水层一般是指屋面基层结构本身即带有防水性能,例如带有导水槽的金属屋面,而防水垫层和防水层一般两者选一即可。
防水垫层是指金属板复合板中间或瓦片下方的辅助防水材料,用于坡屋面防水,可视为结构防水中的辅助构造层次,而防水层是指铺设或喷涂在屋面结构上方的防水卷材或防水涂料,不仅可以用于坡屋面也可以用于平屋面,既可以用于复合复合金属板屋面也可用于单层金属板屋面。尽管防水垫层和防水层只需要选择一个即可,但由于材料的限制,防水层+结构防水的防水性能要高于防水垫层+结构防水。
针对光伏屋面防水设计,光伏组件防水屋顶常规做法包括打胶,铝箔胶带粘接,彩钢瓦衬底,定制导流支架,定制组件边框,BIPV专用构件等。根据不同金属屋面类型,系统防水层一般选用卷材防水和涂膜防水两大类。其中卷材防水主要采用:丁基胶条、SBS 改性沥青卷材、PVC、TPO 等高分子卷材,涂膜防水主要采用:聚氨酯类、丙烯酸类、橡胶沥青类、氯丁橡胶类、有机硅类防水涂料以及其它防水涂料等。从防水设计理念上讲,卷材防水以“雨衣式防水”为主;涂膜防水则为“皮肤式防水”。但由于光伏金属屋面温度程度大、荷载变化、受力作用等较为复杂,且卷材防水材料往往存在造价成本高、施工技术要求高等情况。通过在光伏金属屋面上应用防水涂料和罩面,可以得到集防水、防腐、保温为一体的节能光伏金属屋面。
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