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光储之家 | 屋顶光伏电站防水设计与施工
2022-05-27
公司新闻




在国家及地方政府的政策支持下,分布式光伏电站应用越来越广泛。而在屋顶上以BAPV的方式安装光伏,防水问题非常值得重视,光伏电站要增加水泥墩、组件、支架等部件,重量增加很多,有可能对原有的屋顶防水层造成破坏,一旦防水层损坏甚至没有做好防水层,就会造成水渗漏,不仅影响光伏系统的正常使用,还会影响原有建筑物内的设备。


存量建筑的防水年限由于标准偏低一般较短,一般工业建筑的防水等级为屋面Ⅲ级防水,其防水层合理使用年限仅仅为10年,光伏组件的运营周期一般为 25 年,25 年之后仅是发电效率有所下降,其真实运营年限可能超过25年。这意味着我国屋面防水年限与光伏电站运营周期出现严重错配,而屋面漏水不仅意味着后期运维难度的提升,同时也是对工厂生产和居民生活造成极大影响。


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防水设计        



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,合理选择材料以及构造。


查漏补漏是屋面防水工程的重点


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。


一般混凝土建筑屋顶建设过程中,多采用两层防水形式,第一层做柔性防水,铺上玻纤布,然后在玻纤布上刷柔性防水材料;第二层做砂浆保护层。一般防水层不低于20mm。随着时间推移,大多数的混凝土屋面因为房屋建筑沉降、装修破坏或原防水层质量不可靠等因素导致屋面漏水的,可采用SBS改性沥青防水卷材进行修复。该类卷材使用寿命为3-5年,在5年以后卷材内的沥青已挥发,卷材脆化开裂。


一些倒置式屋面防水层做在找平层、保温层下面。屋顶光伏如安装时使用打孔固定支架,这样就会打穿防水层引起渗漏水。


防水垫层是指在金属板复合板中间或瓦片下方的辅助防水材料,用于坡屋面的防水,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。


当防水卷材作为防水垫层位于复合板内部时,由于其还需要承担透气、防潮等功能,因此高分子卷材在其中使用效果更好。而在防水层中,目前主要使用的材料为防水卷材和防水涂料,且由于卷材暴露在最外层,在没有保护层的情况下,高分子卷材因其卓越的抗老化性能而被更多使用。


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防水施工        

   

1)检测屋面情况:如果是混凝土屋面需要检测漏水程度;如果是彩钢瓦金属屋面,需要确定彩钢瓦厚度来保证荷载,检测锈蚀情况及结构胶当前性能来确定是否渗漏水。而如果当前防水设计年限未能和光伏组件使用年限相匹配,则需要更换或新增防水。




安装支座是防水施工中值得注意的一环


2)安装支座:如果是混凝土平屋面,通常采用新增灌注水泥基座或压载的方式安装支座;如果是混凝土瓦顶坡屋面,则需要拆除瓦片,在瓦片后打孔安装预制件支座,之后需要再放回瓦片;如果是金属屋面,则有两种方式,一是加装檩条或垫高座,二是支座通过胶粘、夹具或螺栓的方式固定在金属屋面上。


当前支座安装工艺多会造成渗漏可能性。目前支座无论是混凝土屋面还是金属屋面可总体上分为两种,螺栓打孔固定式和夹具夹持式,但二者都可能会造成屋面渗漏。首先螺栓打孔固定式需要将螺丝钉打入原有屋面,会对原有防水层产生破坏,而为了防止渗漏通常会安装防水胶条或灌注防水密封胶,但这两种防水材料无法对打孔处实现完全的密闭包裹,EPDM防水胶条的自然老化时间为10-15年,而防水胶带使用年限则更短,长期来看必然会开裂漏水。夹具加持式基本用于金属屋面,但夹具一般采用铝合金材质,与金属板材存在电位差,会加速金属板材的腐蚀。


打孔式支座安装后需要对屋面进行防水维护,长时间施工可能造成二次伤害。传统情况下,为了弥补打孔带来的渗漏风险,需要对支座进行单独防水处理,一般流程为:螺栓孔完成后,清理干净孔内及四周的灰尘,然后将沥青漆灌入孔内,再将底座使用螺栓固定于屋面;在支座安装完成后,用防水卷材覆盖支座底部,并用热风焊接的方式与原屋面卷材链接,之后再采用细部卷材将支架包裹并与大面卷材焊接为一个整体,形成完整防水体系,整体施工流程较为复杂,安装时间较长,而屋面长时间上有人安装,将对彩钢瓦形成踩踏,造成锁边松脱,进而对屋面防水造成二次伤害。


3)安装支架:支座安装完毕后,在支座上方安装导轨以及横向和纵向的导水槽。


屋顶支架安装原则上禁止屋面打孔破坏原屋顶防水层;使用预制水泥墩时如屋面已做了防水处理,需在水泥墩四周刷沥青(如果屋面使用卷材做的防水需在水泥墩下面垫胶垫,防止水泥墩破坏卷材);对于屋面未做防水的,需在预制水泥墩下铺防水卷材,以备后续屋顶做防水。对于现浇条形水泥压块,屋顶作业周期较长,施工过程中注意对屋顶的保护。


关于混凝土平屋面或别墅混凝土坡屋面的既有建筑,若运用化学锚固螺栓固定光伏支架,应首先确认维护层或运用面层的厚度。关于单位面积承重较大的预制楼板屋面,可在屋面采用预制水泥墩的基座固定方式,固化后应用化学锚固螺栓固定支架。


对于屋面大部分防水完好,只有少部分漏水,可以采用查漏补漏的方法,降低成本,先根据室内漏水痕迹,测量出平面尺寸,再到屋顶的结构找到可能漏水的地方,破开漏点上的隔热层,清理干净后,找到防水层破损处,使用补漏王注稀做第一次防水补漏。等防水干透后用防水涂料做第二次防水,防水涂料干后涂刷沥青做第三次防水。防水层完全固化后,修补点做24小时闭水实验,确认无漏/渗水后,使用水泥砂浆恢复屋面,如还有渗、漏水现象,说明渗、漏点没有找准,需要重新查漏补漏。


4)安装光伏组件:安装支架后,通过固定支架将光伏组件固定在导轨上。以上安装步骤,对建筑物的屋面防水产品性能提出更高要求。


总体来说,屋顶渗、漏水的处理方式一般有两种,即“堵、疏”。当屋面发生渗、漏水的现象,需要根据渗、漏水的情况及形式来确定修复方案。


作者:刘继茂 郭军



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