DB11 T 2037-2022 光伏建筑一体化设计要求.pdf
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1、ICS 27.160 CCS F12 DB11北京市地方标准 DB11/T 20372022 光伏建筑一体化设计要求 Building integrated photovoltaic-Design requirements 2022-12-27 发布 2023-04-01 实施北京市市场监督管理局 发 布DB11/T 20372022 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 一般要求.3 5 应用场景.3 5.1 建筑条件.3 5.2 分类及典型应用.3 6 设计输入.4 6.1 一般要求.4 6.2 环境条件.4 6.3 建筑与结构设计的条件和依据
2、.4 6.4 光伏发电系统设计的条件和依据.4 7 系统设计.5 7.1 建筑与结构设计.5 7.2 光伏发电设备选择.9 7.3 光伏方阵设计.9 7.4 监控系统.10 8 设计验证.10 附录 A(资料性)光伏建筑一体化典型构造和场景.11 附录 B(规范性)组串最大功率偏差计算公式.12 附录 C(规范性)设计验证内容.13 参考文献.14 DB11/T 20372022 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由北京市发展和改革委员会提出并归口。本文件由北京市发展和改革委员会组织实施。本文件起草单位:北京鉴衡
3、认证中心有限公司、北京节能环保中心、北京市标准化研究院、北京能源学会、北京市消防救援总队、森特士兴集团股份有限公司、中国建材国际工程集团有限公司、北京京能能源技术研究有限责任公司、西城区消防救援支队、北京市燃气集团有限责任公司、中节能衡准科技服务(北京)有限公司、阳光新能源开发股份有限公司、江苏天合智慧分布式能源有限公司、华为数字能源技术有限公司、天普新能源科技有限公司、国家能源集团绿色能源与建筑研究中心、北京城市副中心站综合枢纽建设管理有限公司、北京建筑大学、中国农业大学、华北电力大学、北京火正消防安全技术研究院有限公司、北京市建筑设计研究院有限公司、东方雨虹建设工程有限公司、国网(北京)综
4、合能源规划设计研究院有限公司、建科环能科技有限公司。本文件主要起草人:纪振双、郁灿、焦垒、孙干、吴京涛、李文峰、贾月芹、陈向春、尹晓博、李忠武、韩一叶、张彦虎、杨宗军、周巍、孙华文、黄波、陈俊臣、李云浩、王力刚、尤建军、谢莉、马银峰、牛传雷、冯武军、王芳、付佳鑫、马若腾、缪金松、韩峦、柳晓斌、丁海兵、房建军、张登科、李海军、郝学军、陈国良、井天军、张衡、刘青、刘学峰、刘格、黄祝连。DB11/T 20372022 1 光伏建筑一体化设计要求 1 范围 本文件规定了光伏建筑一体化的一般要求、应用场景、设计输入、系统设计、设计验证等要求。本文件适用于以10kV及以下电压等级接入电网,单个并网点总装机
5、容量不超过6MW的光伏建筑一体化系统的工程设计。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2297 太阳光伏能源系统术语 GB 8624 建筑材料及制品燃烧性能分级 GB/T 8626 建筑材料可燃性试验方法 GB/T 16895.32 低压电气装置 第 7-712 部分:特殊装置或场所的要求 太阳能光伏(PV)电源系统 GB/T 20284 建筑材料或制品的单体燃烧试验 GB/T 21086 建筑幕墙 GB/T 32512
6、 光伏发电站防雷技术要求 GB/T 34932 分布式光伏发电系统远程监控技术规范 GB/T 36963 光伏建筑一体化系统防雷技术规范 GB/T 37408 光伏发电并网逆变器技术要求 GB 50009 建筑结构荷载规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50015 建筑给水排水设计标准 GB 50016 建筑设计防火规范 GB 50057 建筑物防雷设计规范 GB 50068 建筑结构可靠性设计统一标准 GB 50176 民用建筑热工设计规范 GB 50189 公共建筑节能设计标准 GB 50191 构筑物抗震设计规范 GB 50345 屋面工程技术规范 GB/T 50504 民用
7、建筑设计术语标准 GB 50797 光伏发电站设计规范 GB 50896 压型金属板工程应用技术规范 GB 55015 建筑节能与可再生能源利用通用规范 JGJ 26 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准 JGJ 102 玻璃幕墙工程技术规范 JG/T 231 建筑玻璃采光顶技术要求 DB11/T 20372022 2 JGJ 255 采光顶与金属屋面技术规程 NB/T 32004 光伏并网逆变器技术规范 NB/T 42142 光伏并网微型逆变器技术规范 DB11/381 既有居住建筑节能改造技术规程 DB11/687 公共建筑节能设计标准 DB11/891 居住建筑节能设计标准 DB11/93
8、8 绿色建筑设计标准 3 术语和定义 GB/T 2297、GB/T 50504、GB 50797界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 光伏建筑一体化 building integrated photovoltaic 将光伏组件及其他光伏发电设备和材料以适合并满足光伏发电及建筑要求的方式进行构造和(或)组装,同时具备或承担光伏发电及应有建筑功能;建筑设计充分考虑光伏发电在光照利用、结构荷载、设备安装及其他方面要求;光伏发电系统与建筑工程一体化设计、同步施工和验收的光伏发电系统。3.2 替代型光伏屋面 alternative type photovoltaic roof 由光伏组件及其支撑
9、、固定、密封构件或材料组成的构造层替代金属板、玻璃装饰或其他屋面材料,同时具备光伏发电和建筑所需功能的屋面。3.3 复合型光伏屋面 compound photovoltaic roof 将光伏组件及其支撑和固定构件与金屋板或其他建筑材料通过适配性设计及组装,形成同时具备光伏发电和建筑所需功能的复合屋面。3.4 光伏采光顶 photovoltaic skylight 由光伏组件及其支撑、固定、密封构件或材料组成的构造层替代玻璃面板,同时具备光伏发电和建筑采光及其他功能的屋顶。3.5 光伏幕墙 photovoltaic curtain wall 建于建筑外墙,将光伏组件作为面板材料,同时满足光伏发
10、电和建筑要求的幕墙。3.6 光伏篷 photovoltaic canopy 由光伏组件及其支撑和固定构件组成,置于建筑外墙的阳台、平台或窗户之上,能够发电并具有遮阳和(或)挡雨作用的篷。3.7 建筑用光伏构件 photovoltaic components for building 同时具备光伏发电和建筑功能的光伏组件或建筑用光伏构件。包括常规结构的光伏组件,光伏组件与金属板或其他建筑材料通过适配性设计、预先装配的复合型构件,组件附加结构强化或隔热层后组成的复合构件,其他结构形式的构件。DB11/T 20372022 3 4 一般要求 4.1 光伏建筑一体化应符合“适用、经济、绿色、美观”的建
11、筑要求,以及“高效、安全、可靠”的光伏发电系统电气要求。4.2 光伏发电系统与建筑工程应双向满足,统一规划、一体化设计、同步施工和同步验收:a)建筑工程项目在前期规划设计时,宜考虑建筑上可加装光伏发电设施的位置、可利用面积,可选用光伏建筑一体化的形式和构造类型;b)建筑工程项目的初步设计宜包含光伏发电对建筑和结构设计的附加要求,以及光伏与建筑结合部位结构和性能方面的要求;c)安装于建筑上的光伏发电系统不应超出建筑物结构轮廓线,其支撑结构的结构样式、建设高度、结构外沿应与建筑物立面相协调;d)建筑工程施工设计宜充分考虑光伏发电在光照利用、结构支撑、设备安装、光伏组件及其他设备散热、运行维护及其他
12、方面的需求;e)光伏发电系统的施工设计应充分考虑并满足建筑在结构承载、防水、防火、防雷、耐腐蚀、热工、抗震、采光等方面的要求。4.3 光伏建筑一体化设计应充分考虑光伏发电与建筑设施的共用:a)光伏组件或建筑用光伏构件具备替代屋面或墙体材料条件时,宜优先选用替代型构造;b)光伏发电与建筑或所在区域内的变压器、配电设备、供用电线路和通道可以共用时,宜优先实现共用;c)同场建设的光伏发电和建筑设备用运检设施、通道,宜优先实现共用;d)建筑或其所在区域的消防和安防及其他可以共用的设施,宜优先实现共用。4.4 光伏建筑一体化系统设计不应降低原建筑消防防护水平。4.5 积极采用先进技术和产品,以及节能型材
13、料:a)采用高强、耐久、轻质、高效的结构或结构与功能复合型材料;b)充分考虑采用光储直柔及其他先进系统形式的可行性或为其未来应用预留空间和接口。5 应用场景 5.1 建筑条件 5.1.1 工业建筑、农业建筑、住宅和公共建筑的屋面、外墙、其他外围护结构及建筑平台、阳台和突出物上安装光伏发电系统的位置应满足光照条件要求。5.1.2 以下类型建筑,禁止安装光伏建筑一体化系统:a)GB 50016 中规定的以下建筑:1)火灾危险性类别为甲、乙类厂房和仓库、加油站加气(氢)站;2)与甲、乙类建筑“明火或散发火花地点”,防火间距低于要求的建筑。b)设计或残余使用寿命低于光伏发电系统设计使用年限的建筑;c)
14、木结构建筑;d)历史建筑,保护建筑,宗教建筑,超高层建筑;e)周边存在严重遮挡或日照时数低于设计要求的建筑;f)违法、临时或存在较大安全隐患的建筑。5.2 分类及典型应用 DB11/T 20372022 4 5.2.1 光伏建筑一体化系统安装位置、结构形式的选择应与建筑风格协调统一。5.2.2 光伏建筑一体化包括以下类型:a)光伏屋面板;b)复合型光伏屋面板;c)光伏采光顶;d)光伏幕墙。5.2.3 光伏建筑一体化典型构造和应用场景见附录 A。6 设计输入 6.1 一般要求 6.1.1 光伏建筑一体化设计应双向考虑建筑和光伏发电的功能需求和结构要求。6.1.2 光伏发电系统设计应满足建筑方面的
15、相关要求,建筑设计满足光伏发电的特点和设计要求,包括针对特定的应用场景确定具体的设计控制和验证指标。6.2 环境条件 6.2.1 光伏建筑一体化设计前应收集 GB 50797 中与太阳能资源和气候特征相关的风速、温度、积雪厚度等数据,以及与 GB 50009 中荷载计算相关的气候特征数据。6.2.2 在外墙面安装光伏发电系统时,应收集安装位置有效日照时数、典型年年总接收辐射量和月总接收辐射量、各月典型日接收辐射量小时变化数据。6.2.3 项目所处区域大气类型、腐蚀性等级、污染类型和水平。6.3 建筑与结构设计的条件和依据 6.3.1 建筑方面适用的法律法规、标准和其他要求。6.3.2 建筑类型
16、、规模、功能和设计使用年限。6.3.3 建筑造型、外观和色彩。6.3.4 建筑朝向、层数和高度、建筑控制线。6.3.5 建筑及其构件在结构、防水、防火、防雷、耐腐蚀、热工、抗震等方面的性能等级和主要设计指标。6.3.6 采光、通风、排烟、给排水、供电、采暖及其他相关的技术要求。6.3.7 光伏发电系统和结构形式及其对建筑的影响,特别是潜在的失效模式和后果。6.3.8 既往类似设计提供的信息,包括设计验证和(或)确认结果。6.4 光伏发电系统设计的条件和依据 6.4.1 系统设计应满足光伏发电系统结构和设备形式、设计使用年限、发电性能、安全及可靠性方面的要求。6.4.2 项目所在地 6.2 中所
17、述环境条件。6.4.3 屋面平面布置图(含建筑设备和建筑突出物),屋顶结构及置于屋顶的建筑管网布置图。6.4.4 建筑外墙立面图及布置于外墙的管网及其设施布置图。6.4.5 设置在屋顶或墙面的变形缝位置图,包括伸缩缝、沉降缝、抗震缝。6.4.6 建筑周边存在的高大建(构)筑物。6.4.7 项目所在区域与光伏发电系统接入和消纳条件有关的信息。DB11/T 20372022 5 6.4.8 建筑设计及所在区域的气候特征对光伏发电的影响,包括建筑方面潜在的失效模式及其对光伏发电系统造成的后果。6.4.9 既往类似设计提供的信息,包括设计验证和(或)确认结果。7 系统设计 7.1 建筑与结构设计 7.
18、1.1 建筑设计 7.1.1.1 建筑设计确定总体布局时,应考虑建筑朝向、间距、遮挡及其他因素对光伏发电的影响。7.1.1.2 确定建筑造形和外观、结构类型和构造、功能区划和布置时,应考虑光伏发电的结构形式、可供选用的光伏组件或建筑用光伏构件的形制和色彩,以及适于布置光伏发电设备的区块。7.1.1.3 采用替代型或复合型光伏屋面、光伏采光顶的要求如下:a)满足建筑方面防水、防火、保温、隔热及其他方面要求并适于光伏发电的构造层次及各构造层的功能分配;b)适用于光伏建筑一体化的排水、防水和热工设计;c)建筑设备与光伏方阵同场布置时,相关设施对光伏发电的影响及相关措施。适用时,包括采光井(带)、电梯
19、井(房),排烟、通风、冷却设施,围护、景观和其他设施。7.1.1.4 采用光伏幕墙、光伏篷及其他墙面光伏的要求如下:a)根据建筑保温、隔热、隔声、防火、防水、排烟、防潮及其他方面的性能要求和光伏发电的结构特点,合理确定墙体结构、墙身构造、外观和区划,包括墙身构造层的功能分配及光伏幕墙的安装方式;b)阳台、室外楼梯、凸窗、空调机位、雨篷、挑檐、装饰构架及其建筑设施与光伏方阵同场布置时,考虑建筑与光伏发电间的交互影响及相关措施。7.1.1.5 建筑供水及管网设计时,同步考虑组件清洗用水。7.1.1.6 屋面和外墙及其他围护结构检修设施和通道设计时,同步考虑光伏发电设备检修和维护的需要。7.1.1.
20、7 建筑电气设计时,同步考虑光伏发电设备布置及线缆敷设的需要。7.1.2 结构设计 7.1.2.1 系统结构设计的荷载作用和组合效应的计算,应符合 GB 50009、GB 50011、GB 50068、GB 50191、GB 50797 及其他标准相关要求。7.1.2.2 光伏屋面板、光伏采光顶及其他屋面的结构设计应符合 GB 50345、GB 50896、JGJ 255、JG/T 231 及其他标准相关要求。7.1.2.3 光伏幕墙及其他墙面结构设计应符合 GB/T 21086、JGJ 102 及其他标准相关要求。7.1.2.4 计算组件支撑和连接构件承载能力(含抗风揭性能)极限状态下荷载组
21、合的效应设计值时,公式(1)中的重要性系数应按抗震设计取值。层面长度超过 120m 时,荷载组合效应考虑温度荷载作用。(1)式中:重要性系数,取 1.0;Sd荷载组合的效应设计值;Rd结构构件抗力的设计值。DB11/T 20372022 6 7.1.2.5 核验光伏组件或建筑用光伏构件承受载荷的能力,宜按照公式(2)中的试验荷载值,或参照JG/T 231 中结构性能分级中对应分级指标的承载值进行验算。光伏组件或建筑用光伏构件不能充分满足建筑结构性能要求时,应选用更高强度级别的组件或构件,或增加结构强化层。=(2)式中:试验荷载值;m安全系数,应1.5;Sd设计荷载。7.1.2.6 核验光伏组件
22、或建筑光伏构件的抗冲击性能,宜按照冰雹试验的试验值或参照 JG/T 231 中抗冲击性能分级指标试验值进行验证。光伏组件或建筑光伏构件不能充分满足建筑结构性能要求时,应选用更高耐冲击性能的组件或构件,或采取结构强化措施。7.1.2.7 静态风揭试验可参照 GB 50896 或其他适用标准中给出的方法进行验证,并给出针对极限状态下荷载组合的风揭压力试验值及使构件单元破坏的风揭压力试验值。7.1.2.8 光伏组件或建筑用光伏构件最大允许变形量不应低于主体结构弹性层间位移角限值或对应等级变形性能分级指标上限值的 3 倍。7.1.2.9 在自重标准值作用下,支撑构件的挠度宜小于其跨度的 1/500,光
23、伏组件或建筑用光伏构件的挠度不宜超过其边长的 1/250。7.1.2.10 正常使用极限荷载状态或其他条件所引起的组件或构件弯(翘)曲变形量不应超出其最大允许变形量。7.1.2.11 对光伏屋面、光伏采光顶、光伏幕墙及布置于屋面或墙面的光伏发电设备,应按照“8 度”抗震烈度设防,参照 GB 50011 中的非结构构件,评估其设置对结构抗震的不利影响及地震发生时潜在的失效模式,并采取相应的结构防护措施。7.1.2.12 建于防水或抗震性能要求较高的光伏屋板或光伏采光顶及光伏幕墙,宜选择适当的结构单元,参照 JGJ/T 101 或 GB/T 18575 进行抗震性能试验。7.1.3 排水和防水设计
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