屋顶光伏支架安装设计说明图纸（光伏与金属屋面的关系）

在三部分白皮书系列的最后一个条目中，S-5！和金属建筑协会研究了安装在金属屋顶上的太阳能光伏系统的关键技术因素，并说明只有通过仔细的规划、设计、采购、安装才能实现屋顶安装的太阳能光伏系统的长期性能和质量控制。

S-5! 是一家金属屋顶附件解决方案制造商，该解决方案提供用于将太阳能系统连接到金属屋顶的非穿透式解决方案，已与金属建筑协会 (MCA) 发布了一份由三部分组成的系列白皮书，研究太阳能和金属屋顶之间的关系）。

在本系列的第一篇文章中，两人从资产寿命和整个系统生命周期成本的角度探讨了金属屋顶在住宅太阳能系统中固有的优势，而第二篇文章则侧重于金属屋顶的常见安装系统类型，以及各自的相关风险、利弊。

在最终条目 S-5 中！和 MCA 汇集了之前的对话，以全面了解太阳能光伏系统安装在金属屋顶上的关键技术因素。来自这两个组织的作者说明了屋顶太阳能光伏系统的长期性能只能通过仔细的规划、设计、采购、安装和质量控制来实现。

当然，正如第一个条目中所述，在金属屋顶上安装光伏系统的首要考虑应该是验证现有金属屋顶的剩余屋顶寿命至少为 30 年。之后，必须进行计算以确保屋顶和系统的所有组件能够承受并有助于在面对风、雪、地震和附带恒载时的整体弹性。完成这两个步骤后，必须彻底审查为安装选择的硬件，以确保质量保证和潜在缺陷。

硬件注意事项和使用寿命兼容性

首先，在各种金属屋顶上安装光伏装置的所有安装系统组件都必须通过 UL 2703 认证，即 UL 安全安装系统、安装装置、夹紧/固定装置和平板光伏用接地片标准模块和面板。

据作者介绍，金属屋顶安装系统组件应由耐腐蚀金属制成，其预期使用寿命至少与屋顶本身相当。

对于铜屋顶，安装系统组件应为黄铜或不锈钢合金，但当黄铜合金无法商购时，可以使用阳极氧化结构铝合金。当这些紧固件的部分暴露于元件时，应使用不锈钢紧固件或盖。对于涂层钢、铝、锌或不锈钢屋顶，应使用结构铝合金和/或 300 系列不锈钢。

最常见和最高推荐（至少是作者）风格的金属屋顶是立缝金属屋顶。由于这些系统几乎没有（如果有的话）穿透性组件，因此同样适用于太阳能装置。用于直立缝屋顶安装的太阳能光伏安装系统 必须仅通过接缝夹以机械方式连接到面板接缝，以保持屋顶的设计特征和保修。

另一种金属屋顶样式是表面固定金属屋顶，其中屋顶通过设计小瓶长寿命紧固件直接连接到结构，使用与屋顶材料在冶金和预期寿命方面兼容的涂层和/或金属合金。这种类型的系统通过优质合成橡胶密封件防止水分侵入，并通过紧固件头设计防止紫外线照射。虽然这些屋顶类型的紧固穿透是不可避免的，但安装系统组件的防水努力应与屋顶结构本身具有相同或更好的质量。

这些屋顶的连接方式还需要对连接组件进行额外测试，这些测试应根据 ASTM E 2140 进行验证，通过静态水压头对金属屋面板系统进行水渗透的标准测试方法。

此外，作者证明，当紧固件的一部分暴露于元件时，应使用不锈钢螺钉或盖子。

为了获得额外的结构信心，必须通过工程计算证明所选系统和组件能够承受当地建筑规范规定的设计载荷。由正式注册的专业设计人员提供的工程证明必须提供给客户和具有管辖权的相关当局。

安装系统附件必须经过 ISO 17025 认证的独立实验室和行业认可的协议的全面测试。测试必须针对项目使用的屋顶材料、型材和制造品牌，并提供给客户。理想情况下，该证明采用公认的第三方清单或工程评估的形式，但作者概述它也可能是书面报告。

保证质量

为了在选择组件时更加安心，该报告概述了安装人员和客户应考虑的一系列问题。

• 供应商提供用于将太阳能光伏系统安装到金属屋顶上的工程产品多久了？
• 提供哪些保证以及哪些保障条款？（参见图 4） 注意：仅依靠保修是不明智的。）
• 供应商的业绩记录能否通过客户推荐信和推荐信进行验证？
• 是否执行了所需的产品测试和工程以解决项目的具体设计考虑？
• 屋顶制造商是否推荐这些安装系统产品？
• 公司的商业惯例和认证是否与本文件相符，公司是否会通过书面验证来支持这种合规性？
• 证实这些问题的答案的销售/营销声明是否清晰且可验证？

该报告建议，建筑和光伏系统所有者至少应从供应商处获得一封信，说明测试、制造和产品设计符合本文件的所有规定，并获得 适用的实验室负载测试报告和工作- 特定的结构工程计算，证明光伏支架系统对设计负载具有适当的抵抗力。

安装细节

虽然使用的组件和屋顶样式可能与金属屋顶和其他常见材料大不相同，但报告概述了许多最佳实践与在任何屋顶类型上安装太阳能光伏发电相同，因为每个项目都必须设计和设计为无论屋顶如何，都可以使用经过认证的组件承受设计力和环境条件。

然而，金属屋顶足够独特，有自己的安装注意事项。金属屋顶的使用寿命将超过太阳能光伏系统的使用寿命，因此安装系统和所有附件保护和保持屋顶的耐用性至关重要。同样重要的是使用经过彻底测试和认证的材料和组件，尤其是与屋顶直接接触的组件，这样附件就不会损害金属屋顶的完整性。

无论安装系统如何，金属屋顶附件都应与安装系统在机械上兼容。替换、添加或堆叠未作为组件进行测试的组件通常是一个非常糟糕的主意。当然，无论屋顶样式如何，附件系统都必须最适合特定的金属屋顶。

最后，对于暴露的固定屋顶，关键因素是密封的完整性，因为附件设计为穿透屋顶。

在接触屋顶的支架表面和所有紧固件的头部都需要密封剂和垫圈。储存在蓄水池中的丁基密封剂通常是密封连接到屋顶板面板的支架的最佳方式，而耐用的密封条适用于连接在面板上方的支架，例如肋骨区域。理想情况下，这些密封剂和垫圈是组件设计不可或缺的一部分，并由制造商预先安装。这种做法可确保安装人员不会在当地采购劣质密封剂。