《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》是中國建築第七工程局有限公司、林州建總建築工程有限公司完成的建築類施工工法，完成人是陳勝文、孫忠國、陳浩峰、何海英、秦文昌。該工法適用於網架、桁架、輕鋼結構等各種金屬結構屋面太陽能光電板的屋面面層安裝，也適用於在各種金屬屋面（平頂、斜頂、穹頂和複雜曲線屋頂）的屋面板之上的太陽能光電板安裝，尤其適用在太陽能資源豐富的地區。
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》主要的工法特點是：是無污染的綠色可再生能源；運行可靠性，穩定性好；維修保養簡單，維護費用低。
2011年9月30日，《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法
- 工法編號：GJEJGF134-2010
- 完成單位：中國建築第七工程局有限公司、林州建總建築工程有限公司
- 主要完成人：陳勝文、孫忠國、陳浩峰、何海英、秦文昌
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
太陽能光伏建築一體化技術是將太陽能發電（光伏）產品集成或結合到建築上的技術，不但具有外圍護結構的功能，同時又能產生電能供建築使用。而是根據節能、環保、安全、美觀和經濟實用的總體要求，將太陽能光伏發電作為建築的一種體系進入建築領域，納入建設工程基本建設程式，同步設計、同步施工、同步驗收，與建設工程同時投入使用。最後由中國建築第七工程局有限公司、林州建總建築工程有限公司編寫成《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》。
太陽能光伏屋面一體化是將光電板做成屋面板或以瓦的形式覆蓋於平屋頂或坡屋頂整個屋面，也可以覆蓋部分屋面，與建築的整合具有更高的靈活性。金屬屋面太陽能光電板安裝方式有兩種：一種是在網架、桁架等各種金屬結構的結構構件上直接安裝太陽能光電板，光電板兼作屋面板使用具有防水性能；另一種是在金屬結構屋面板成品之上安裝，光電板對於屋面系統及建築物具有一定隔熱和防水保護功能。
工法特點
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的工法特點是：
一、是無污染的綠色可再生能源，減少常規發電所帶來的環境污染，有利於環境保護。
二、將建築屋面造型、採光、節能、太陽能轉換多種功能的結合，無需占用土地資源。
三、密封性能好，能防雨、水、氣體的侵蝕；使用安全、可靠：使用期間無需維護，電性能穩定可靠。
四、環境適應性好：能抗冰雹衝擊，並能在高低溫劇變的惡劣環境下正常使用。安裝靈活方便：可根據用戶要求進行安裝，施工周期短，安裝簡便。
五、無枯竭危險，絕對乾淨（無污染，除蓄電池外）。
六、原地發電，原地使用，減少了電力輸送的損耗。
七、在白天用電高峰期供電，舒緩高峰電力需求。
八、運行可靠性，穩定性好；維修保養簡單，維護費用低。
九、作為關鍵部件的太陽電池使用壽命長，晶體矽太陽電池壽命可達到25年以上。
十、根據需要很容易擴大發電規模等。
操作原理
適用範圍
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》適用於網架、桁架、輕鋼結構等各種金屬結構屋面太陽能光電板的屋面面層安裝，也適用於在各種金屬屋面（平頂、斜頂、穹頂和複雜曲線屋頂）的屋面板之上的太陽能光電板安裝，尤其適用在太陽能資源豐富的地區。
工藝原理
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的工藝原理敘述如下：
一、屋面構造
以網架結構為例示意見下圖。
網架結構光伏玻璃屋面構造示意圖
二、工藝原理
網架、鋼桁架結構採光太陽能光伏玻璃安裝工藝原理是：利用網架或鋼桁架的支托固定主托架，在主托架上安裝固定鋁合金輻框，用雙面膠條將中空採光太陽能光伏玻璃安裝在鋁合金輻框上，再用結構膠及泛水板進行密封達到設計所要求的採光、發電、防水、節能等效果。光伏玻璃作為屋面結構面層與網架，椼架一起組成完整的屋面系統。
金屬屋面板上安裝太陽能光伏玻璃工藝原理是：在已完成的金屬結構屋面板上用專用的鋁合金支架把龍骨固定在屋面板直立鎖邊上，然後在龍骨上安裝副框或者直接用鋁合金專用夾具固定安裝焊接組合支架、再安裝鋁型材龍骨框線，最後安裝太陽能板組件。本方法是直接在金屬屋面板上固定龍骨而不用在金屬屋面板上打孔、開洞、焊接等，不破壞金屬屋面板的原有結構，保證了屋面板的使用安全，沒有雨水滲漏等質量隱患。
施工工藝
- 工藝流程
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的施工工藝流程見下圖。
網架、鋼桁架上太陽能光電板安裝工藝流程
- 網架、鋼桁架上太陽能光電板安裝要點
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的網架、鋼桁架上太陽能光電板安裝要點如下：
一、施工準備
1.編制安裝方案並對工人進行交底。
2.根據設計圖檢查驗收光電板的組件的規格、型號是否相符，並根據方案要求的安裝順序進行編號。
3.安裝所需要的設備、機具、零星材料的準備。
二、採光光電板主托架加工
1.實測網架主檁支托頂的實際標高，並根據編號做好記錄。
2.根據所測得的實際標高情況，加工採光板主檁下部短柱，編號與測量編號相對應。
3.主檁及次檁條均在現場加工，空中散裝拼接。
三、定位放線
1.使用雷射經緯儀和50~100米鋼捲尺引測基準軸線，覆核後進行定位放樣，縱橫軸線定位用標註筆作標記。
2.用水準儀測設施工用標高控制點，標高控制點就近設定在網架兩側。
四、支架、主檁條、副框拼裝
1.主檁條安裝：按照編號在網架支托上焊接主檁支柱，檢查合格後再焊接主檁條。
2.次檁條安裝：沿穹項中心將縱橫軸線投測在主檁上，次檁的間距（光電板豎向間距）按照垂直主檁的中軸線向兩側量出次檁條的分格線，依據分格線焊次檁條，見下圖。
主、次檁條安裝
3.分格條安裝：分格條即是光電板的橫向支撐檁，首先將穹頂橫向中軸線引測到次檁上，按照設計圖要求的間距沿中軸線向兩側劃分格線，經查合格後焊分格條。
4.檢測焊接質量，質量檢測按照《建築鋼結構焊接規程》JGJ 81-91進行。
5.塗刷防火塗料。
五、鋁合金副框安裝
1.施工順序：測量放線→安裝副框→貼上雙面膠條→安裝光電板→接MC三通連線器。
2.主龍骨安裝驗收完畢後，按圖紙要求彈出單件光電板的分格線並編號，安裝鋁合金副框，鋁合金副框由光電板廠家提供。
3.鋁副框用4×16型拉鉚釘與龍骨連線，拉鉚釘的間距不宜大於600毫米。
4.在鋁框上正確位置貼上雙面膠條。貼上雙面膠條時，應使保持直線，用力按下膠條緊貼鋁框，但手不可觸及鋁型材的粘膠面，在放上玻璃之前，禁止撕掉膠條上部的隔離紙，以防止膠條的另一條貼上面被污染，見下圖。
鋁合金副框安裝
六、安裝太陽能板組件
1.採光光電板在安裝前必須將板底面擦淨，一是保證與副框貼上牢固，二是避免後期清潔的難度。
2.按編號確認鋁框的尺寸與玻璃尺寸後4個人用吸盤將玻璃光電板放在膠條上，要一次成功定位，不得來回移動玻璃，來回移動難以保證注膠後結構矽酮密封膠貼上牢固性。
3.玻璃與鋁框的定位誤差應小於±5毫米，安裝玻璃時，要注意玻璃鍍膜面的位置是否按設計要求正確放置，見下圖。
光電板安裝
4.每安裝完一排後，進行MC三通連線器的連線，以防太陽能電池安裝完畢後與金屬屋面板之間空間狹小無法操作安裝。
七、注膠
1.充分清潔光伏玻璃板材間縫隙，不應有水、油漬、塗料、鐵鏽等，充分清潔粘結面並加以乾燥。
2.在兩塊光電之間縫內應填塞聚氯乙烯發泡材料（圓形密封條）。
3.注膠必須用機械注膠，注膠要按順序進行，以排走注膠空隙內的空氣；注膠槍槍嘴應插入造當深度，使密封膠連續、均勻、飽滿地注入到注膠空隙內，不充許出現氣泡。
4.注膠前，可能導致鋁框、玻璃污染的部位，應貼紙基膠帶進行保護；兩側貼上美紋紙保證膠縫粗細一致，刮膠完成後將紙基粘膠帶除去。
5.沿光電板打膠處邊緣的漏電板表面貼上保護模，防止注膠時污染表面，注膠後要用刮刀壓平，颳去多餘的密封膠，並修整外露表面，使表面平整、光滑，縫內無氣泡。
八、泛水處理及檢測
1.泛水處是容易出現滲漏的關鍵部位，在該施工時，必須嚴格按照設計節點做法進行，每道工序完成後，再進行下道工序，確保節點質量，見下圖。
泛水做法
2.整個工程完成後，嚴格按照規範要求進行防水檢測。
- 金屬曲屋面太陽能光電板安裝要點
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的金屬曲屋面太陽能光電板安裝要點如下：
在圓屋頂鋁鎂錳屋面安裝太陽能光電板方法與採光太陽能光電板安裝方法基本相同，不同的是方管托架與屋面鎖邊連線部分。
一、施工工藝流程見下圖。
金屬屋面板上太陽能光電板安裝工藝流程
二、施工方法：
1.放線定位卡具支架位置，由於金屬屋面有的是曲屋面，所以對每個連線點的位置精度要求極高，為防止鋁合金支架在鋁鎂錳屋面施工時產生錯位變形，確保鋁合金支架的位置誤差在±5毫米。
2.施工前應先將屋面上的垃圾雜物清理乾淨，鋪設好操作通道，滿足太陽能電池組件及鋼龍骨運輸要求，防止在施工過程中破壞金屬屋面。
3.各支架位置確定後，開始固定鋁合金支架，托架仍採取散拼方法見下圖，施工順序及方法見上圖。
鋁合金支架與屋面板連線
- 勞動力組織
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》投入的勞動力數量應根據每次施工的工程量確定，以安裝龍骨為例，所需勞動力詳見下表。
序號 | 工種 | 人數 | 工作任務 |
1 | 塔吊（吊車）司機 | 1 | 鋼構件吊裝 |
2 | 指揮人員 | 1 | 組織指揮、統籌規劃、調度 |
3 | 型鋼安裝工 | 6 | 起吊調整、固定、校正 |
4 | 電焊工 | 4 | 焊接及零星構件焊接 |
5 | 測量工 | 3 | 測量控制 |
6 | 電工 | 1 | 保障施工用電 |
7 | 安全員 | 1 | 安裝全過程安全監督、控制 |
材料設備
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》所用的材料及設備明細如下：
一、材料規格和性能
1、方鋼主龍骨、次龍骨、組合焊接支架
（1）主、次龍骨焊接後用於安裝光伏玻璃，龍骨宜採用方鋼管為佳，龍骨的品種、性能、規格符合國家產品標準和設計要求，並有出場證明檔案和檢測報告。
（2）鋼材應進行表面熱浸鍍鋅處理。
2、鋁合金支座、鋁合金副框、鋁合金框線
鋁合金支座系龍骨與主體結構的連線件，應符合《鋁合金建築型材》的規定的高精度級和《鋁及鋁合金陽極氧化陽極氧化膜總規範》的現定，膜厚不宜低於AA15級。
3、矽酮結構密封膠
（1）矽酮結構密封膠套用高模數中性膠，性能應符合下圖中的規定。
矽酮結構密封膠的性能
（2）矽酮結構密封膠應在有效期內使用，過期的矽酮結構密封膠不得使用。
4、雙面膠條
因在屋面使用，宜選用中等硬度的聚胺基甲酸乙脂低發泡間隔雙面膠帶，性能應符合下圖中的規定。
聚胺基甲酸乙脂低發泡雙面膠帶
5、太陽能電池組件
採用115WP薄膜太陽能電池組件，單塊厚度3.2+1.14+3.2（前板非鋼化，後板半鋼化）；65WP透光薄膜太陽能電池組件，單塊厚度3.2+1.14+6（前板半鋼化，後板鋼化）。
二、主要機具、設備主要施工機具見下表。
序號 | 機械設備名稱 | 數量 | 用途 |
1 | 多功能型材切割機 | 2 | 用於鋼龍骨切割 |
2 | 雙組分打膠機 | 2 | 打膠 |
3 | 電焊機 | 6 | 鋼龍骨焊接 |
4 | 手電鑽 | 12 | 鋁合金副框安裝 |
5 | 台鑽 | 2 | 安裝鋁合金支架打眼 |
6 | 經緯儀 | 1 | 龍骨、鋁合金支架測量放線 |
質量控制
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的質量控制要求如下：
一、執行標準
必須參照執行的標準有：《建築工程施工質量驗收統一標準》GB 50300-2001；《建築玻璃套用技術規範》JGJ 113-2003；《建築裝飾裝修工程質量驗收規範》GB 50210；《建築用矽酮結構密封膠》GB 16776-2003；《幕牆玻璃接縫用密封膠》JCT 882-2001；《塗裝前鋼材表面鏽蝕等級和除銹等級》GB 8923；《建築鋼結構焊接規程》JGJ 81-91；《工程建設施工現場焊接目視檢驗規範》CECS 71-94。
二、質量檢查
1、龍骨焊接必須符合設計要求。
2、施工中應加強對主龍骨安裝、鋁合金支座、鋁合金副框安裝等進行全過程檢查
3、施工完成後應檢查金屬屋面，有破損應及時修復。
4、主控項目施工質量應滿足下表的要求。
項次 | 項目 | 允許偏差或允許值 | 檢驗方法 | |
1 | 各種材料、構件、組件 | / | 檢查材料、構件、組件的產品合格證書、進場驗收記錄、性能檢測報告和材料的復驗報告 | |
2 | 光伏玻璃的造型和分格應符合設計要求 | / | 觀察；尺量檢查 | |
3 | 光伏玻璃 | 線道 | 按GB 611.5.1.3方法，肉眼不應看見 | 觀察；尺量檢查；檢查施工記錄 |
表面裂紋 | 按GB 611.5.1.3方法，肉眼不應看見 | |||
4 | 與主體結構連線件（龍骨與主體結構連線件：鋁合金支架）必須安裝牢固，數量、規格、位置、連線方法應符合設計要求 | 表面平整度±8毫米 | 觀察；檢查隱藏工程驗收記錄和施工記錄 | |
5 | 光伏玻璃安裝 | 陽角方正 | 2毫米 | 觀察；檢查施工記錄 |
接縫直線度 | 3毫米 | |||
接縫高低差 | 1毫米 | |||
接縫寬度 | 1毫米 | |||
6 | 光伏玻璃防水 | 應無滲漏 | 在易滲漏部位進行淋水檢查 | |
7 | 結構膠、密封膠打注 | 應飽滿、密實、連續、均勻、無氣泡，寬度和厚度應符合設計要示和技術標準的規定 | 觀察；尺量檢查；檢查施工記錄 | |
5、一般項目施工質量應滿足下表的要求。
項次 | 項目 | 允許偏差或允許值 | 檢驗方法 | |
1 | 光伏玻璃表面質量 | 有明顯劃傷和>100米的輕微劃傷 | 不允許 | 觀察；鋼尺檢查 |
長度≤100的輕微劃傷 | ≤8條 | |||
每平方米光伏玻璃的擦傷總面積 | ≤100平方毫米 | |||
2 | 密封膠縫 | 應平順嚴密、粘結牢固、光滑、無氣泡，縫寬度差（與設計值比）≤2毫米 | 觀察；用卡尺測量 | |
安全措施
採用《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、光伏系統各部件在存放、搬運、吊裝等過程中不得碰撞受損。吊裝時，底部要襯墊木，背面不得受到任何碰撞和重壓。
二、屋面坡度大於10度時，必須採用安全繩索和牢固的防滑腳手板等安全措施。
三、安裝時表面應鋪有遮光物，防止電擊危險。
四、光伏玻璃組件安裝時要輕拿輕放，防止玻璃跌落破碎傷人。
五、級以上大風停止作業，未安裝的光伏玻璃組件要採取固定措施。
六、施工人員進行高空作業時，應佩帶安全防護用品，並設定醒目、清晰、易懂的安全標識。
七、雨、雪、霜等天氣要清理乾淨後再施工。
環保措施
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的環保措施如下：
一、在施工作業時應輕拿輕放材料，特別是光伏玻璃組件。
二、嚴格控制作業時間和現場噪聲，儘量減少噪聲污染。
三、屋面上遺留的材料、施工過程中產生的廢料要當天清理至指定地點。
效益分析
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的效益分析如下：
一、薄膜太陽能電池組件施工工藝施工速度快，效率高，降低了施工成本，減少了鋼材用量。
二、與其他安裝工藝相比，不破壞原金屬結構屋面，該工法具有經濟、安全等優勢。
三、在金屬屋面上安裝薄膜太陽能電池組件後，金屬屋面保溫隔熱性進一步加強，能夠節約能源。
四、屋面加裝薄膜太陽能電池組件後屋面更加美觀。
五、集眾多優點於一體：使用壽命長：使用壽命長達25年以上。
六、密封性能好：能防雨、水、氣體的侵蝕。
七、使用安全、可靠：使用期間無需維護，電性能穩定可靠。
八、環境適應性好：能抗冰雹衝擊，並能在高低溫劇變的惡劣環境下正常使用，安裝靈活方便：可根據用戶要求進行安裝，施工周期短，安裝簡便。
套用實例
《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》的套用實例如下：
工程實例1
寧夏石嘴山市惠農區民眾文化活動中心工程位於石嘴山市惠農區靜安新區，建築面積18796.90平方米，建築高度29.810米，屋面為正放四角錐螺栓球網架結構。金屬屋面體系部分（實體防水屋面系統）上部防水層為直立鎖邊金屬屋面系統。光電位於金屬1號屋面上部弧形平鋪，節點做法同隱框玻璃幕牆。該項目光伏電池組件安裝於WJ-1區域，分為南北金屬屋面安裝與中部採光頂屋頂安裝，其中南北金屬屋面安裝使用高效薄膜電池組件，中部採光頂使用透光薄膜電池組件，實際安裝接入容量為397.44千峰瓦（高效薄膜）+31.2千峰瓦（透光薄膜）=428.64千峰瓦。該項目為典型BIPV工程，設計考慮屋頂與光伏組件的結合程度與美觀性，安裝方位角、傾角由建築外輪廓決定，導致發電量下降，系統採用用戶側低壓接入。
惠農區民眾文化活動中心屋頂採用高效薄膜電池組件3456塊，透光薄膜電池組件480塊，光伏專用匯流箱PVB6/10共15隻，兩台防雷直流配電櫃，3台CPS SC1OKTL-0，4台CPS SC100KT型併網逆變器，一台交流配電櫃及監控系統等附屬檔案組成。電池板安裝採用隱框幕牆安裝方式，安裝龍骨使用□80×60×4，龍骨與屋面連線使用專用轉接件。（效果見下圖）。
薄膜太陽能電池組件安裝效果
實踐證明，《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》具有施工技術先進、操作簡便快捷、施工安全、環境影響小等優勢，安裝質量好，降低了施工費用，有推廣套用價值。
工程實例2
鶴壁體育館為甲級體育館，東經114.2度，北緯35.6度，主體為框架剪力牆結構，屋頂為鋼結構體系；氣象條件：平均氣溫14.3~15.5攝氏度，極端最低氣溫-12.8攝氏度，極端最高氣溫41.1攝氏度，平均年日照2300小時，水平面上年日照輻射量1511千瓦·小時。金屬屋面體系部分（實體防水屋面系統）上部防水層為直立鎖邊金屬屋面系統。光伏系統安裝面積2300平方米，其中梯形屋面區域安裝面積1350平方米，圓頂屋面區域安裝面積950平方米。
系統總功率：116.4千峰瓦。併網方式：三相五線制，單點併網。光伏組件：梯形屋面區域採用360塊250瓦的標準單晶矽光伏組件，圓頂屋面區域採用160塊165瓦的非標BIPV準單晶矽光伏組件。系統主要組成部分：光伏組件、直流防雷箱、逆變器、交流併網櫃、監控系統、逆功率檢測與保護系統、安裝支架、BIPV安裝結構等。整個光伏系統直流峰值發電功率為116千峰瓦通過先進的監控與顯示系統實時監測光伏系統運行狀況及數據，通過網際網路可進行遠程監控，光伏系統安全有效運行。
工程實例3
工程名稱：晉城市歌舞團排演廳開工時間：2010年1月14日；竣工時間：2010年12月30日。位於風慶小區內（原鳳慶國小舊址），占地面積2453平方米，總建築面積3859.56平方米，排演廳1454.79平方米，主體結構類型為鋼筋混凝土框架結構，基礎採用有梁式筏板基礎。地下1層，地上3層，建築總高度23.95米，投資總額1438.8萬元。
榮譽表彰
2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《金屬屋面太陽能光電板安裝施工工法》被評定為中國國家二級工法。
