冀東晟　郝曉君　張蓓蓓

摘要：太陽(yáng)能光伏發(fā)電工程適用環(huán)境廣、安裝便利，近年來(lái)在國(guó)家的大力支持和推動(dòng)下得到了長(zhǎng)足發(fā)展。光伏工程施工的質(zhì)量影響到既有建筑主體結(jié)構(gòu)的安全性，如何提高工程質(zhì)量是保證光伏工程能否安全使用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章根據(jù)參加太陽(yáng)能光伏發(fā)電的工作實(shí)踐，就既有建筑太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程質(zhì)量的影響因素進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電系統(tǒng)；既有建筑；工程質(zhì)量；建筑主體結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM615 文章編號(hào)：1009-2374（2015）17-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.047

在國(guó)家政策的支持下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電這種節(jié)能、環(huán)保的產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，并且開(kāi)始向民用建筑領(lǐng)域滲透。目前制約太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在民用建筑上大力推廣的重要瓶頸之一就是市場(chǎng)混亂，施工質(zhì)量不穩(wěn)定，存在較多影響結(jié)構(gòu)和使用安全的隱患。下面就既有建筑太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)增設(shè)或改造過(guò)程中出現(xiàn)的主要質(zhì)量問(wèn)題作簡(jiǎn)單闡述。

1 設(shè)計(jì)方面存在的主要問(wèn)題

設(shè)計(jì)過(guò)程是對(duì)國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)意志的傳遞，在設(shè)計(jì)階段引入的安全隱患是無(wú)法在后續(xù)的施工過(guò)程中修正的。目前既有建筑太陽(yáng)能光伏改造工程在設(shè)計(jì)方面主要存在設(shè)計(jì)市場(chǎng)行為不規(guī)范；設(shè)計(jì)深度不足；缺少與既有建筑的一體化設(shè)計(jì)，無(wú)結(jié)構(gòu)安全的預(yù)算；忽視系統(tǒng)壽命設(shè)計(jì)四個(gè)方面的問(wèn)題。

1.1 設(shè)計(jì)市場(chǎng)行為不規(guī)范

近年來(lái)，我國(guó)民用建筑太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程得到了飛速的發(fā)展，隨之而來(lái)對(duì)民用建筑太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求不斷增加，但是具有資質(zhì)的設(shè)計(jì)人員和單位數(shù)量嚴(yán)重不足。造成很多光伏工程的建設(shè)單位違反管理規(guī)定選用無(wú)資質(zhì)的設(shè)計(jì)人員和單位對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)。甚至為了經(jīng)濟(jì)利益選擇不具備設(shè)計(jì)資質(zhì)的施工單位自行設(shè)計(jì)施工的情況。這些設(shè)計(jì)市場(chǎng)的不規(guī)范行為必然會(huì)給光伏工程埋下嚴(yán)重的安全隱患。

1.2 設(shè)計(jì)深度不足

在民用建筑太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員綜合素質(zhì)參差不齊，最終圖紙上缺少節(jié)點(diǎn)大樣圖和施工詳圖的情況比比皆是。例如：在防雷接地保護(hù)方面，只是粗略地提出要符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50057-2010）》的要求，但是對(duì)于接地節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)的具體設(shè)置方式和節(jié)點(diǎn)沒(méi)有深化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員隨意施工，太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的防雷性能很難保證。

1.3 缺少與既有建筑的一體化設(shè)計(jì)，無(wú)結(jié)構(gòu)安全的驗(yàn)算

在既有建筑上增設(shè)或改造的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的重量會(huì)增加建筑荷載，同時(shí)安裝過(guò)程也會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、建筑功能及熱工性能產(chǎn)生影響。結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先調(diào)取原建筑主體的設(shè)計(jì)參數(shù)和資料，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)安全、建筑電氣安全等方面的復(fù)核和驗(yàn)算。但是大多數(shù)設(shè)計(jì)單位不進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，只是根據(jù)建設(shè)單位提供的數(shù)據(jù)閉門(mén)造車(chē)，致使設(shè)計(jì)圖紙缺少和既有建筑的一體化設(shè)計(jì)，光伏構(gòu)件與既有建筑錨固的可靠性、既有建筑的承載能力等涉及結(jié)構(gòu)安全的方面均缺少必要的驗(yàn)算，使太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的安全性和耐久性都不能保證。

1.4 忽視系統(tǒng)壽命設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)時(shí)常常忽視既有建筑主體的剩余使用年限，在原材料材質(zhì)和施工工藝的選取上只單方面考慮光伏系統(tǒng)的建設(shè)成本，選用的材料材質(zhì)都是規(guī)范要求的下限值，致使光伏系統(tǒng)的使用年限小于建筑主體結(jié)構(gòu)剩余使用年限。在光伏系統(tǒng)使用周期到期后，拆除或加固時(shí)造成對(duì)原建筑主體的破壞。

2 施工方面存在的主要問(wèn)題

在施工項(xiàng)目的開(kāi)展中，由于市場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則的不完善和少數(shù)企業(yè)為追求高額利潤(rùn)不擇手段，在施工中偷工減料、管理混亂，致使既有建筑太陽(yáng)能光伏發(fā)電工程施工質(zhì)量差，給國(guó)家和人民財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。因此，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)的任務(wù)迫在眉睫。

2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)錨固連接不按照設(shè)計(jì)要求施工

施工單位在既有建筑屋面增設(shè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)時(shí)，通常會(huì)在不采用任何錨固連接措施的情況下直接將太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)擱置于屋面防水層上（如圖1）。

在大風(fēng)來(lái)臨時(shí)，由于光伏架體沒(méi)有與既有建筑主體連接，完全靠系統(tǒng)重量抵抗方陣面板在負(fù)風(fēng)壓的作用下產(chǎn)生的傾覆力，系統(tǒng)很容易被吹落破壞。近年來(lái)由于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與主體連接不可靠造成的墜落傷人事故時(shí)有發(fā)生。光伏系統(tǒng)與主體的連接和錨固必須牢固可靠，連接件與主體結(jié)構(gòu)錨固的承載力應(yīng)大于連接本身的承載力，任何情況下不允許發(fā)生錨固破壞，應(yīng)有可靠的防松、防脫、防滑措施。需進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗滑移和抗傾覆驗(yàn)算確定連接件的承載力，防止偶然因素產(chǎn)生突然破壞。對(duì)于抗震設(shè)防的地區(qū)還應(yīng)考慮地震作用，地震的動(dòng)力作用對(duì)連接節(jié)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生較大影響，使連接處發(fā)生破壞，甚至使光伏系統(tǒng)脫落，所以除計(jì)算地震作用外，還必須加強(qiáng)構(gòu)造措施。

2.2 架體安裝存在的問(wèn)題

2.2.1 偷工減料降低材料等級(jí)。金屬支架、連接件等材料具有抵抗固定荷載及外部荷載對(duì)建筑物及系統(tǒng)破壞的要求，應(yīng)采用耐久性好的材料。在施工過(guò)程中，部分施工企業(yè)利令智昏，盲目降低材料等級(jí)，例如降低金屬支架、連接件的等級(jí)，在風(fēng)荷載、雪荷載，溫度應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，支架及支撐材料由于剛度不足極易發(fā)生疲勞破壞造成傾覆、垮塌墜落。

2.2.2 忽視連接部位的防腐處理。金屬支架和支撐件是光伏系統(tǒng)的主要受力構(gòu)件，焊接是主要的連接方式。大部分工人施焊后大多不清渣也不再進(jìn)行防腐處理。由于可能存在“縫隙”，焊藥、雜質(zhì)、環(huán)境腐蝕因素（水、鹽分等）更易侵入，腐蝕會(huì)很快發(fā)生和發(fā)展，最終在焊接部位形成架體破壞（如圖2）。

在鋼結(jié)構(gòu)支架焊接完畢后，必須按照要求進(jìn)行防腐處理。

2.3 破壞屋面防水層造成主體結(jié)構(gòu)滲漏

太陽(yáng)能光伏組件在既有建筑屋面主體連接一般采用預(yù)埋或后錨固處理來(lái)保證連接可靠。以上兩種施工模式都必然會(huì)對(duì)既有建筑屋面的原有防水層造成破壞。如果后續(xù)的施工處理不認(rèn)真必然會(huì)造成既有建筑漏水的情況。施工單位常見(jiàn)的問(wèn)題主要集中在兩個(gè)方面：（1）光伏組件基座與結(jié)構(gòu)層相連時(shí)，防水層未包到基座和金屬埋件的上部，沒(méi)有形成較高的泛水；（2）地腳螺栓周?chē)p隙未作密封處理，造成主體結(jié)構(gòu)滲水。

為避免雨水從開(kāi)口處滲入防水層下部，應(yīng)做好收頭處理，例如支架基座部位應(yīng)做附加防水層，附加層宜空鋪，空鋪寬度不應(yīng)小于200mm。

2.4 擅自取消保護(hù)人身安全的防護(hù)措施

一般情況下，建筑的設(shè)計(jì)壽命是光伏系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)壽命的2～3倍，光伏面板等組件的保養(yǎng)和更換是必不可少的，所以設(shè)置維修通道和圍欄也是必不可少的。施工單位擅自取消安全防護(hù)措施，對(duì)后續(xù)維護(hù)造成極大的安全隱患的情況屢見(jiàn)不鮮。

2.5 防雷接地不可靠

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，高空墜落和受雷擊是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在后期使用過(guò)程中最常見(jiàn)的兩種危害。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)金屬構(gòu)件較多，且安裝位置普遍高于樓頂避雷針及避雷帶的高度，如無(wú)有效的防雷措施，很容易成為雷擊的目標(biāo)。輕則設(shè)備爆炸燒毀，重則直接電擊傷人。但是很多施工企業(yè)不以為然，不按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求設(shè)置防雷接地系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

從上述的內(nèi)容我們可以看出，為了保證既有建筑太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的施工質(zhì)量應(yīng)該做到以下兩個(gè)方面：一方面要加強(qiáng)民用建筑光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的監(jiān)督審查，以確保在既有建筑進(jìn)行太陽(yáng)能光伏發(fā)電工程改造的工程設(shè)計(jì)，做到統(tǒng)一規(guī)劃、同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收；另一方面就是加強(qiáng)施工管理，確保在施工過(guò)程中能?chē)?yán)格地按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和設(shè)計(jì)文件的要求進(jìn)行施工。

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作者簡(jiǎn)介：冀東晟（1982-），男（蒙古族），山西人，內(nèi)蒙古烏蘭察布市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站工程師，研究方向：民用建筑監(jiān)督管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）