连云港屋面光伏荷载检测证明*机构 *机构

随着人类工业的发展，石化能源的利用不断给环境带来各方面的压力，**加快了对清洁新能源的开发利用，太阳能因具有清洁无害、分布广泛等特点，越来越受到人们的青睐。太阳能光伏也成为当今分布式新能源发电的热点，工业大型光伏屋顶电站成为高效利用分布式能源发电的新形式。由于钢铁企业生产周期紧凑，通常是在电力检修期间停产检修，由于常规厂房停产时没有照明，给普通检修造成不便。工业屋顶光伏电站除清洁能源的优点外，还具备在昼间（不受停电影响）依旧可以为工业厂房提供照明、通风设施等电源的优越性。屋顶光伏电站具备绿色无污染、节能减排、缩短工业生产检修时间等优点。
一、屋面光伏荷载证明报告实例：
受检房屋位于江苏省连中小产业园内，拟在该产业园内A区9栋单层门式刚架轻型房屋钢结构厂房、B区7栋单层门式刚架轻型房屋钢结构厂房、C区2栋四层钢筋混凝土框架结构办公楼和D区8栋双层门式刚架轻型房屋钢结构厂房屋顶增设分布式光伏发电站，为明确房屋结构能否满足屋顶光伏电站建成后的安全运行及后期工厂正常生产使用要求，特委托对该产业园内上述26栋房屋进行检测并提出检测结论。
现场对26栋受检房屋的建筑、结构布置进行了调查，结果表明，所有房屋的主要承重构件的布置以及建筑布局等与设计图纸基本相符。现场用钢卷尺和手持式激光测距仪对房屋的轴线尺寸进行了抽样测量，检测结果如表6.1所示。由检测结果可以看出，房屋抽样检测位置处的轴线尺寸与原设计要求基本一致。
承载力验算
业主拟在该产业园内A区9栋单层门式刚架轻型房屋钢结构厂房、B区7栋单层门式刚架轻型房屋钢结构厂房、C区2栋四层钢筋混凝土框架结构厂房和D区8栋双层门式刚架轻型房屋钢结构厂房屋顶增设分布式光伏发电站，增加活载不大于0.35 kN/m2。
1 单层门式刚架轻型房屋钢结构厂房承载力验算
1.1 计算参数
本次采用建筑科学研究院结构计算程序PKPM（V2.2版）系列软件STS门式刚架模块对单榀门式刚架进行验算分析，STS工具箱模块对檩条、吊车梁等构件进行承载力验算。经现场检测，A区、B区单层门式刚架轻型房屋钢结构厂房屋面做法为：（1）0.5mm厚单层彩钢板；（2）50mm厚岩棉+铝箔+钢丝网；（3）镀锌冷弯薄壁C型钢檩条。
（1）验算荷载取值
恒载：0.3 kN/ m2
活载：0.5 kN/m2 + 0.35 kN/m2 = 0.85 kN/m2（验算檩条）
0.4 kN/m2 + 0.35 kN/ m2 = 0.75 kN/m2（验算刚架）
基本风压：0.55 kN/ m2，地面粗糙度为B类
基本雪压：0.4 kN/ m2
（2）地震信息
抗震设防类别为标准设防类（丙类），抗震设防烈度为7度（0.10g），设计地震分组为*三组，场地类别为IV类。
（3）材料强度
钢柱（含刚架柱和抗风柱）、主钢梁及相应的加劲肋、端板均采用Q345B级钢材，吊车梁及其余构件均采用Q235B级钢材。
1.2 门式刚架承载力验算
A01、A02、A09、B01、B02、B05为无吊车的单层门式刚架轻型房屋钢结构厂房，端区、中间区单榀门式刚架分别为GJ1、GJ2，计算模型见图11.1。A03~A08、B03、B04、B06、B07为有吊车的单层门式刚架轻型房屋钢结构厂房，端区、中间区单榀门式刚架分别为GJ3、GJ4。
验算结果表明，A03~A08、B03、B04、B06、B07厂房屋顶增设分布式光伏发电站后，钢柱GZ5、GZ6作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值、平面内稳定应力比、平面外稳定应力比均小于1，满足承载力计算要求。抗风柱KFZ3、KFZ4作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值、平面内稳定应力比均小于1，满足承载力计算要求；平面外稳定应力比大于1，不满足承载力计算要求。钢梁GL3作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值、平面内稳定应力比、平面外稳定应力比均小于1，满足承载力计算要求。GZ7、GZ8作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值、平面内稳定应力比、平面外稳定应力比均大于1，不满足承载力计算要求；钢梁GL4作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值、平面内稳定应力比、平面外稳定应力比均大于1，不满足承载力计算要求。抗风柱KFZ3、KFZ4平面外稳定对应长细比均大于，不满足规范要求。除此以外，其余构件长细比均满足规范要求。
二、屋面光伏荷载证明报告——国内外技术水平发展现状
a)虽然我国光伏发电技术日益成熟，大面积应用正逐步走向成熟，但是多局限在地面，弊端是占地面积太大，而且多数建设地为内蒙古西部沙漠地区，发电后需要远距离架设杆塔送电至电网。
b)目前我国工业屋顶光伏电站处于探索阶段，目前没有大规模应用，工业厂房屋面由于建筑结构复杂，负荷情况复杂等情况，造成工业屋顶光伏电站目前处于探索阶段，没有实际安装工程。国内目前的屋顶光伏发电系统都停留在混凝土屋面上，由于混凝土屋面承重性强，大量光伏面板安装技术难度小。国内大型工业厂房几乎全部采用压型钢板屋面板，承重力差，目前技术应用上处于空白阶段。
c)现有工业厂房上级电源停电时无法同时完成检修工作，即使采用额外架设检修保安电源，由于保安电源投资成本高，维护成本高,经常在投产3~5后由于维护费用高，设备昂贵等原因，导致废弃，降低了企业生产安全性。屋顶光伏电站在昼间可为检修及保安电源提供一种补充。
三、屋面光伏荷载证明报告——荷载计算方法：
1、均摊载荷验算法
该方法的原理是：将设备的重量均摊到每一个设备的平均占地面积上，然后将该均摊的载荷与楼房的设计承重（单位面积）进行对比，如果均摊载荷小于设计承重，则楼房是安全的，反之则是不安全的。
例：一台设备重量Q=1000公斤，外形尺寸：长×宽×高＝600mm×800mm×2200mm，设备四周均有走道，走道宽度均为800mm，楼房的设计承重是 P=600kg/m2。
Q = 1000 kg
A =（0.6＋0.8/2＋0.8/2）×（0.8＋0.8/2＋0.8/2）＝2.24 m2
设备对地面产生的均摊荷载q＝Q/A＝1000/2.24＝446 kg/m2
由于q <＝P，设备可以安全安装。
对于我们的情况：LVG1200设备的重量：Q=6800kg，平均占地面积（将过道均摊）：A=18m2，楼房设计承重：P = 1000kg/m2
设备对地面产生的均摊荷载q＝Q/A＝6800/18＝377 kg/m2
由于q <＝P，设备可以安全安装。
该方法不是很准确，因为它是将设备的重量均摊在总的占地面积上，它没有考虑把设备集中一点放置时情况，因此不是很科学，只能作为一个简单的估算。
2、等效均布载荷法
目前，在建筑上普遍采用的计算方法是等效均布载荷法。该方法的原理是：
在建筑设计时，设计师往往采用均布载荷作为设计的依据，并以此代表楼面上的不连续分布的实际载荷。但在实际使用时，楼板上的实际载荷并不是按照理想的均匀状态分布，而是由很多局部集中载荷构成。因此，在实际校核时，需要将这些局部的集中载荷折算成连续的等效均布载荷，而折算的原则是：折算后的等效均布载荷对楼板所产生的内应力，要等于实际的局部集中载荷对楼板所产生的内应力。如果折算后的等效均布载荷小于设计时所给定的均布载荷，则楼房是安全的。

深圳市、早成立的鉴定单位，公司利用自身雄厚的技术力量和经济基础，发挥传统经验和新科技相结合的方法，采用先进的检测设备，不断探索和总结鉴定的技术和方法，并研发出鉴定楼房承载力的加荷静态应变位移检测法。公司以敬业、认真、负责和一丝不苟的做事态度, 确保鉴定的质量。公司成立以来，为地铁沿线、公路扩建、截污工程、南部快速路、广深港客运专线、武广铁路专线、市容整饰、深基坑施工等施工周边的房屋做了大量鉴定工作；为特种行业，例如宾馆、旅店、娱乐场所等的开业和工商年审进屋安全鉴定，还参与房管部门的房屋普查工作；特别是对房屋损害、质量纠纷的鉴定上，站在公正的立场，合理合法地进行鉴定，鉴定结论使得双方当事人心服口服，纠纷得到圆满解决，获得客户**；公司还做了大量的房屋结构可靠性鉴定，在建筑物结构性和抗震性能鉴定方面积累了丰富的经验 目前机构的房屋质量检测取得了*共和国计量认证合格证书。房屋检测站加入了物业管理协会房屋安全鉴定专业会，是推荐的房屋质量检测机构之一。
一、屋面光伏荷载证明报告——以混凝土结构为例，检测鉴定的主要内容如下：
1、采用钻芯法检测梁、柱的混凝土强度。
2. 采用钢筋探测仪检测梁、板、柱的钢筋配置情况和钢筋保护层厚度，同时适量选取梁、柱凿槽验证钢筋直径。
3. 检测钢筋混凝土梁、柱的截面尺寸及楼板的厚度。
4. 检测构件混凝土碳化深度及钢筋是否锈蚀。
5. 截取构件中的钢筋作钢筋力学工艺性能试验。
6. 查看结构布置是否合理、构件传力是否直接等。
7. 检测整栋建筑物的轴线尺寸、层高。
8. 检测整栋建筑物的梁、板、柱等构件是否有裂缝，并分析裂缝产生的原因、裂缝是否已造成对结构的危害等。
9. 检测墙体与框架柱是否按规范要求设置拉结筋,墙体是否按规范要求设置构造柱及圈梁。
10. 检测围护结构变形、裂缝、渗漏情况。
11. 采用钻芯法检测基础混凝土强度等级，检测基础尺寸，查看基础混凝土是否存在开裂、酥松等质量缺陷。
12. 用经纬仪检测整栋建筑物是否有倾斜。
13. 根据检测结果及现行规范对该建筑物作出结构安全性鉴定。
二、屋面光伏荷载证明报告——结构鉴定内容：
一、在结构布置分析中，应重点对结构体系、平面布置、传力路径、连接方式、支撑布置、构造措施等进行检查和评价。
二、在结构构件裂缝分析中，应根据裂缝位置、形态和其它检测结果判断该裂缝是否属于受力裂缝。对受力裂缝应通过承载力验算证明，对非受力裂缝应进一步区分沉降、收缩、施工、温度、耐久性等并分析产生原因。
三、结构复核时，应明确验算所采用的规范、计算软件及版本、抗震设防烈度、抗震等级、场地类别、基本风压、地面粗糙度、材料强度等参数。
四、结构复核时所依据的设计规范应根据鉴定目的和鉴定类型确定。对涉及改造、使用功能改变的应按现行规范执行，结构安全性鉴定宜采用建造时期处在有效期内相应的设计规范但不低于89系列规范。
五、结构复核时，普通民用建筑楼面的附加恒载应不低于1.5KN/m2，屋面的附加恒载应不低于3.0KN/m2，如有可靠数据的可按实际取值。厂房活荷载取值除设计文件明确说明外应不低于3.5KN/m2。楼梯恒载取值应根据截面尺寸计算确定。
三、屋面光伏荷载证明报告——公司具备以下检测鉴定能力：
1、安全可靠性鉴定：房屋达到一定使用年限、改变使用功能、明显增加荷载、房屋大修改造前等对房屋整体结构的安全可靠性进行鉴定。
2、危房鉴定：对达到一定的使用年限，有老化迹象或主体结构出现裂缝、倾斜、沉降等异常迹象的房屋进行鉴定。
3、完损等级鉴定：对房屋的结构、装修、设备三大部分十余个分项的完损情况进行评定，判定房屋的完好与损坏程度。
4、装修鉴定：指房屋所有人或使用人在房屋装修过程中，对拆改行为是否影响房屋结构安全进行鉴定。
5、灾后鉴定：对因火灾、自然灾害、化学侵蚀、外力冲击等致房屋损害的鉴定。
6、**鉴定：对诉讼、仲裁、行政等涉及房屋质量、结构安全等进行鉴定，为处理纠纷提供技术依据。
7、抗震鉴定：依据现行的建筑抗震鉴定标准，对房屋的抗震能力进行鉴定，为房屋抗震加固或采取其他抗震减灾对策提供依据。
8、历史保护建筑鉴定：根据历史建筑保护需要，受托对列入历史保护建筑范围内的房屋进行鉴定，为历史建筑建档、修缮、保养等提供技术依据。
9、行业许可证鉴定：对开办旅馆、幼儿园、酒店、饭店等有明文规定必须对所涉及的房屋进行鉴定，为行业许可证提供技术依据。

本公司坚持“团结拼搏、锐意进取、严谨求实、艰苦奋斗的”的企业作风，不断开拓创新，依靠雄厚的实力、科学的管理和优质服务，坚持“诚信求实、服务社会、信誉、用户至上”的企业宗旨。根据现代企业管理模式进行动作。按省建设厅、市建委和甲方单位以及**要求，文明施工、质量跟踪、终身负责，使公司一直保持零事故的硬性指标。近年来，公司出色的完成了千余项烟囱美化、新建、防腐、安装、拆除工程。在以上工程的施工中，均以合理的报价、先进的机械设备、出色的施工工艺、安全快捷的优质服务，赢得了社会各界和广大客户的高度赞誉。公司董事长携全体人员热忱期待与社会各界朋友真诚合作，用我们的智慧与热情提供更**的服务，与您携手共创辉煌！
一、屋面光伏荷载证明报告实例：
某钢结构厂房建筑面积约m2。为单层轻钢结构厂房，局部两层。梁、柱截面均采用工字型截面形式，厂房有多台吊车运行。初始设计吊车大起重量为2T~16T。结构件车间建筑面积约7053m2，为单层轻钢结构厂房，局部两层。梁、柱截面均采用工字型截面形式，厂房有多台吊车运行。初始设计吊车大起重量为3T~7.5T。
2检测评定目的及范围
本次检测鉴定目的是依据现行有关标准、规范要求，对该厂房现状进行检测，结合现场检测数据及理论分析验算，评价结构的安全性，提出鉴定结论及建议，为甲方今后的维护和管理提供技术依据。
3主要技术依据
1)《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144-2008
2)《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012
3)《钢结构设计规范》GB 50017-2003
4）《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CE102:2002
5)《钢结构检测与鉴定技术规程》J10973-2007
6)《既有建筑物结构检测与评定标准》DG/TJ 08-804-2005
7)《钢结构检测评定及加固技术规程》YB9257-96
8)《工程测量规范》GB 50026-2007
9)《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97
10)《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ 80-91
11)《钢结构施工质量验收规范》GB 50205-2001
12)委托方提供的相关技术资料：设计施工图与竣工图及终设计文件、施工纪录、改造与使用纪录。
4主要检测内容
1)现场调查结构承受的荷载和作用，对结构整体完整性、结构整体变形、结构锈蚀状况、关键承重构件及节点的变形与损伤、支座节点的工作与功能现状等进行现场检测，详细记录检测信息，特别是承重结构有损伤的部位、范围和程度。
(2)观察屋面维护结构现况，确定有无漏水现象，判断其工作环境。
二、屋面光伏荷载证明报告——光伏面板的结构可按下列方式分为两类：
（1）分离式光伏面板： 只具有发电功能，不作为围护结构的面板；建筑需要围护功能时须另设密封的采光**或幕墙。这种面板要设单独的支架，支架连接在主体结构上。因此这种光伏建筑是一体化设计，两层皮。
（2）合一式光伏面板：既具有发电功能，同时又是采光**或幕墙的面板。又称为建材式光伏面板。由于发电和建筑功能合一，因此建筑外皮只需一套面板，一套支承。这种光伏建筑是一体化设计，一层皮。合一式光伏结构系统与普通玻璃幕墙和采光**大体相同，可以套用玻璃幕墙和采光**的设计方法；分离式光伏结构系统在普通玻璃幕墙和采光**的外侧另外附加了一个单独的结构，工作性质又不同于一般的幕墙和采光**，必须进行专门的设计。
1.2光伏结构系统应进行结构设计，应具有规定的承载能力、刚度、稳定性和变形能力。结构设计使用年限不应小于25年。预埋件属于难以更换的部件，其结构设计使用年限宜按50年考虑。大跨度支承钢结构的结构设计使用年限应与主体结构相同。
1.3光伏结构系统的设计目标是：在正常使用状态下应具有良好的工作性能。抗震设计的光伏结构系统，在多遇地震作用下应能正常使用；在设防烈度地震作用下经修理后应仍可使用；在罕遇地震作用下支承骨架不应倒塌或坠落。
1.4非抗震设计的光伏结构系统，应计算重力荷载和风荷载的效应，必要时可计入温度作用的效应。抗震设计的光伏结构系统，应计算重力荷载、风荷载和地震作用的效应，必要时可计入温度作用的效应。
1.5光伏结构可按弹性方法分别计算施工阶段和正常使用阶段的作用效应，并进行作用效应的组合。
1.6光伏结构系统的构件和连接应按各效应组合中不利组合进行设计。
1.7光伏结构构件和连接的承载力设计值不应小于荷载和作用效应的设计值。按荷载与作用标准值计算的挠度值不宜**过挠度的允许值。
在太阳能系统中，太阳能辐射具有不可操作性，并且太阳能辐射随着季节和时间变化而变化，在控制理论中这种变化成为一项干扰。太阳能电站的动态参数（非线性和不确定性）十分适合先进控制理论。 控制系统可以分为两部分。部分是本地控制，通过设置好的日光反射装置，将时间和太阳辐射角度反馈给上层控制系统。*二部分逻辑层面是数字控制系统（D），通过接收到的数据控制进行计算，给出下一步指令。
现阶段的太阳能板追踪系统控制趋势是利用开环控制系统，根据太阳能辐射的地点和时间，给出太阳辐射方向。当接收器接到温度和流量分布的模拟后，计算机根据输入算法中的模拟公式给出每块板支架的偏移量。控制参数的准确性会因时间、经度和纬度、支架位置、处理器度和环境干扰等因素而产生误差。
很多太阳辐射位置算法的研究均利用了小型计算机。很多算法利用微型计算机增加了追踪度。但研究表明此种算法只在有效时间段内有效[7]。大型计算机在长期数据监测下可以准确预测太阳辐射位置并将误差缩小至0.003度，但经济成本太高。
三、屋面光伏荷载证明报告——屋顶光伏发电系统使用寿命的优化设计
我国的光伏发电系统组件基本都具有较长的理论使用寿命，通常的使用寿命在20年左右，长的可以达到30年，短的也**过了十年。但是在实际的应用中，往往达不到理论使用寿命，大部分光伏组件在七八年的时间内就会损坏而无法使用，有些光伏组件的实际使用寿命甚至不**过五年。太阳能瓦片的使用寿命问题更为严峻，根据实际经验，有些地区的太阳能瓦片仅能使用两三年左右。这些使用寿命问题与光伏组件在设计上脱离实际有很大关系，在设计阶段只考虑到了物理冲击与发电能效，忽略了风蚀、酸雨、温差变化等一系列实际因素对组件的侵蚀。因此想要优化太阳能瓦片等光伏组件的寿命，必须结合实际的使用条件。举例来说，在酸雨频发地区，在设计光伏组件时要特别强化其耐酸碱能力；在风沙较大的地区，要提升光伏组件的抗风蚀、抗冲击能力；在雨水较多的地区，要额外强化屋顶光伏发电系统的防水设计。电站采取在轻钢屋面厂房、仓库屋顶采取沿屋面坡度3度倾角方式安装太阳能板。根据企业中每座厂房、仓库屋顶光伏组件的容量和厂房内负荷大小合理划分几个区域，然后配备容量适当的逆变器，组成几个的发电单元，多点并网。采用统一招标规定的230Wp多晶光伏组件，并合理选择设备配置，为下一步在上海乃至全国大面积推广和发展建设做好经验积累。自2012年投产来，光伏电站已成功运营了三年的时间。
1 光伏电站运行数据分析
电站自2013年投产运行以来，光能产出数据见表1。
光伏电站装机容量为32MWp， 共170台光伏发电机组，至2013年5月全部投产，由于设备维修等其他因素并未实现满负荷发电。根据每月统计的产出数据统计出三年来发电量对比如图2和图3。
2013年因施工原因，投产机组逐渐增多。发电量在6月全部投产后呈指数上升趋势，对比可见每年7-9月是发电量高峰期，而11月至1月则发电量较低。2014年和2015年发电量变化曲线变化基本一致，图线变化与上海市气象局统计的上海市平均光照曲线变化趋势基本一致。因此光伏机组对太阳能的利用率与太阳辐射变化较为一致。
根据图3中三年平均每台产出数据，可看出其中2013年9月平均产出量多，每台机组的平均产出变化较大，机组工作状态不稳定。通过对比发现，只有2013年9月的产出比例**出设计值，其他月份均与设计值相差较大。其中年度总发电量，2013年为设计值的46.3%，2014年为63.2%， 2015年为70%。均未达到设计值参考产能的75%及以上。
2 未达设计值影响因素
太阳能电站产除了受环境因素影响，还与自身构造、电池板材料有关。下面根据研究，可能会产生主要影响的要素分析如下：
2.1 环境因素对太阳能电池板能效的影响
温度和太阳能辐射照度是影响太阳能设备输出效率的两个主要因素。其他环境因素，如风、雨、云层和太能辐射分布会通过对温度和太阳能辐射度的间接影响从而影响设备效率[3]。
2.1.1 温度
当光伏组件在环境温度为25℃时工作时，其实际操作温度将**环境温度，并导致14%的能源转化损失[4]。一般来说，单晶硅额定电池工作温度（NOCT）为40℃。NOCT是指当太阳能组件或电池处于开路状态，并在以下具有代表性情况时所达到的温度[5]。
（1）电池表面光强： 800 W/m2
（2） 环境温度： 20℃
（3）风速：1m/s
（4）电负荷： 无（开路）
（5）倾角：与水平面成45°
（6） 支架结构：后背面打开
通过对光伏组件电能生产监控实验发现[2]，高温会导致组件产能下降。高风速会使环境温度下降，从而降低了光伏组件工作温度，提高产能。低温是光伏组件的理想工作环境。当环境温度**25℃时，电能损失为标准测试条件（STC）功率的10%，光谱、组件衰减和其他因素会导致约7.7%的电能损失。