“双碳”目标下园区地下车库出入口光电一体化雨棚的应用分析.pdf

2023年第4 期（总第3 0 4 期）doi:10.3969/j.issn.1009-3230.2023.04.010应用能源技术43“双碳”目标下园区地下车库出人口光电一体化雨棚的应用分析肖波（黔南州工程建设监理有限责任公司，贵州黔南558 0 0 0）摘要：“碳达峰”和“碳中和”双碳目标的提出，园区建设将面临着节能减排和可持续发展的双重挑战。本文围绕园区地下车库出入口光电一体化雨棚的设计与应用进行了深入分析，探讨了其在实现“双碳”目标中的作用和效益。光电一体化雨棚结合了太阳能发电和建筑遮阳两大功能，通过在雨棚顶部安装光伏板，不仅能够为园区提供绿色能源,还能降低地下车库的热岛效应。研究表明，该设计能有效减少园区的能耗，并通过自给自足的绿色能源减少碳排放，同时提升了园区环境质量和企业绿色形象。关键词：“双碳”目标；低碳园区；车库雨棚；光电一体化中图分类号：TM615Application Analysis of Photovoltaic Integrated Canopy for UndergroundParking Entrance and Exit in Park under the Dual Carbon Goal(Qiannan Engineering Construction Supervision Co.Ltd.,Qiannan 558000,China)Abstract:The proposal of the carbon peak and carbon neutrality dual carbon goals poses a dualchallenge of energy saving and emission reduction and sustainable development for park construction.This paper deeply analyzes the design and application of the photovoltaic integrated canopy for theunderground parking entrance and exit in the park,and discusses its role and benefits in achieving thedual carbon goal.The photovoltaic integrated canopy combines the two functions of solar powergeneration and building shading.By installing photovoltaic panels on the top of the canopy,it can notonly provide green energy for the park,but also reduce the heat island effect of the undergroundparking.The research shows that the design can effectively reduce the energy consumption of thepark,and reduce carbon emissions by self-sufficient green energy,while improving theenvironmental quality and green image of the park.Key words:dual carbon goal;low-carbon park;parking canopy;photovoltaic integration0引言基于“双碳”目标下低碳园区根据资源烹赋及园区规划设计了以可再生能源为主的多能互补系统，动态调整冷、热、电联控系统，保障区域能源最优化，碳排放问题做到了真实的落地1-3 。园区建造了储能系统、屋顶光伏发电系统、风电系收稿日期：2 0 2 3-0 2-183修订日期：2 0 2 3-0 3-2 2作者简介：肖波(197 3-）,男,工程师,研究方向为建筑节能。文献标志码：AXIAO Bo统、光伏车棚、光伏路灯、地下车库车行出入口光伏雨棚等,构成了整个园区绿色电力的来源。本文所要探讨的是地下车库出人口光伏雨棚的一体化设计建设4-5。地下车库出入口雨棚的主要功能是挡风、挡雨水冲刷、挡落雪、防高空坠物的一种建筑，也是衔接地上车行道路与地下停车场建筑。通过光伏雨棚的设计和建设，园区将实现可再生能源的利用，为地下车库内的新能源汽车等文章编号：10 0 9-3 2 3 0(2 0 2 3)0 4-0 0 4 3-0 644提供电能，同时也为园区的绿色发展和低碳目标做出了积极的贡献6 。为此文中围绕园区地下车库出人口光电一体化雨棚的设计和应用进行了全面分析。1园区内车库出入口光伏雨棚概述1.1车库出入口光伏雨棚设计理念车库出人口光伏雨棚的设计理念主要包括以下几个方面：首先是利用可再生能源发电，实现自发自用的光电建筑一体化，为地下车库内的新能源汽车提供电能。其次是在有限的面积内，充分利用可再生能源发电，成为建设减碳产业园区的目标之一 7-9。此外，地下车库出入口雨棚的主要功能是挡风、挡雨水冲刷、挡落雪、防高空坠物，因此设计理念还包括满足传统雨棚的功能需求。最后,设计理念还包括构建以可再生能源为主的多能互补系统，动态调整冷、热、电联控系统，保障区域能源最优化，真正解决碳排放问题10。通过以上设计理念的实现，地下车库出人口光伏雨棚将成为园区绿色电力的来源，为可持续发展做出贡献。1.2地下出入口光伏雨棚设计地下出人口光伏雨棚设计图如图1所示。园区的地下车库有两个出人口分别为：弯弧形的南应用能源技术出人口和矩形的北出人口。两个出入口的原上部建筑已建有1米高的混凝土矮墙，墙宽度约为0.3m。矩形出入口为园区北出人口,开口方向偏西北方向。北出人口的雨棚整体造型设计为矩形。弯弧形出入口为园区南出口,开口方向偏西北方向。南出人口上部建筑矮墙形状为：进口段是一段弯弧形,中间段为过渡矩形,尾部为弯弧形。则南出入口雨棚的整体造型则设计为弯弧形。回图1地下出入口光伏雨棚设计图2光伏雨棚系统低碳园区地下车库出人口光电一体化雨棚的设计实物如图2 所示，包含结构系统、屋面系统、发电系统等三大系统。2023年第4 期（总第3 0 4 期）（a）矩形地下车库出人口光电一体化雨棚2.1丝结构系统结构系统主要包括荷载说明和构件设计两个方面。在荷载说明中，需要考虑自重、风荷载、雪荷载和活荷载等因素对结构的影响,以确保光伏雨棚的稳定性和安全性。而在构件设计中,则需要对立柱、圈梁、大梁、次梁等构件进行设计，同时还需要考虑其他附件如屋面系统和发电系统的结构设计。通过合理的结构系统设计，可以确保地（b）弯弧型地下车库出人口光电一体化雨棚图2 地下车库出入口光电一体化雨棚下车库出入口光伏雨棚的稳固性和实用性，为光伏雨棚的应用提供坚实的结构保障。2.1.1荷载说明(1)自重自重是指光伏雨棚结构本身的重量，是设计和施工中需要考虑的重要因素。在光伏雨棚的设计中,需要对各个构件的自重进行合理的计算和考虑,以确保整个结构的稳定性和安全性。光伏2023年第4 期（总第3 0 4 期）雨棚的自重主要包括光伏组件、支撑结构、屋面材料等部分的重量。其中，光伏组件是光伏雨棚的主要组成部分，其重量对整个结构的承载能力和稳定性有着重要影响。支撑结构的自重也需要进行合理的计算和考虑，以确保其能够承受光伏组件和屋面材料的重量，并保持结构的稳定性。屋面材料的自重也是光伏雨棚自重的重要组成部分，需要根据实际材料的重量进行合理的计算和考虑。(2)风荷载在地下车库出入口光伏雨棚的设计中，需要考虑到风荷载对结构的影响。根据当地的气象数据和建筑规范，对风荷载进行合理的计算和分析，以确保光伏雨棚的结构能够承受风力的作用。在设计中需要考虑到风的方向、速度、频率等因素，以确定光伏雨棚的结构系统和构件设计。同时，还需要考虑到风荷载对光伏组件和屋面系统的影响,确保其稳定性和安全性。通过科学的风荷载分析，可以有效地保障地下车库出入口光伏雨棚的结构稳定和安全性，从而实现其功能和效益的最大化。(3)雪荷载在地下车库出入口光伏雨棚设计中，需要考虑雪荷载对结构的影响。首先要根据当地的气候条件和历史积雪数据，确定设计雪荷载的标准数值。其次,在结构系统的设计中,需要考虑雪荷载对立柱、圈梁、大梁、次梁等构件的影响,确保结构能够承受雪荷载带来的压力。在屋面系统的设计中,需要考虑积雪对屋面的承载能力,以及在积雪融化时的排水系统设计。在发电系统的设计中，需要考虑积雪对光伏组件的影响，确保积雪不会应用能源技术影响光伏组件的发电效率。因此,在地下车库出口光伏雨棚的设计中，雪荷载是一个重要的考虑因素，需要在结构系统、屋面系统和发电系统的设计中进行充分的考虑和处理。(4)活荷载活荷载是指在使用过程中产生的临时性荷载，包括人员、车辆、设备等。在地下车库出入口光伏雨棚设计中，需要考虑车辆和行人的活动对结构的影响。车辆的活荷载主要包括停放在雨棚下的汽车重量以及汽车进出时的动态荷载，需要根据车辆类型和数量进行合理的荷载计算。同时，行人的活荷载也需要考虑，特别是在雨天时可能会有人员聚集在雨棚下等情况，需要确保结构能够承受这些额外的荷载。因此，在设计活荷载时,需要充分考虑车辆和行人的活动情况，合理确定雨棚结构的承载能力，以确保其安全可靠地使用。2.1.2构件设计构件设计包括立柱设计、圈梁设计、大梁设计、次梁的设计以及其他附件的设计如图3 所示。其中，立柱设计需要考虑到承载光伏组件和雨棚结构的重量，以及抵抗风荷载和雪荷载的能力。圈梁设计需要满足雨棚整体结构的稳定性和承载能力，以确保雨棚在恶劣天气条件下的安全性。大梁设计需要考虑到整个雨棚结构的承载能力和稳定性,以及与立柱的连接方式。次梁的设计需要满足雨棚整体结构的稳定性和承载能力，以支撑屋面系统和发电系统的安装。其他附件的设计包括屋面系统和发电系统的安装方式，以及与围护构件的连接方式和密封防水措施。-084501-20-欢65-院版-太期光代版0-太阳提光快板8-中空解化夫版装屏图3 地下车库出入口光电一体化雨棚构建设计46(1)立柱设计在立柱设计过程中，需要考虑到立柱的承载能力、稳定性和耐久性。首先，需要根据光伏雨棚的整体结构和荷载要求确定立柱的数量和位置。其次,需要选择合适的材料和规格,确保立柱能够承受风荷载、雪荷载和其他活荷载。在设计过程中,还需要考虑立柱的连接方式和固定方式,以确保整个结构的稳定性和安全性。此外，还需要对立柱进行防腐处理,延长其使用寿命。最后,需要进行结构计算和验算，确保立柱设计符合相关标准和规范，能够满足光伏雨棚的使用要求。通过合理的立柱设计，可以保证地下车库出人口光伏雨棚的结构稳定性和安全性，为光伏发电系统的正常运行提供可靠的支撑。(2)圈梁设计在圈梁设计过程中，需要考虑到圈梁所承受的自重、风荷载、雪荷载和活荷载等各种荷载情况。圈梁的设计需要满足结构强度和稳定性的要求，同时还需要考虑到光伏组件的安装和固定。在圈梁的设计中,需要合理选择材料和断面形状，确保其能够承受各种荷载并保证结构的安全性。此外，圈梁的连接方式和固定方式也需要进行合理设计，以确保光伏组件能够牢固地安装在圈梁上,并且能够有效地分担荷载。在实际施工中,需要严格按照设计要求进行施工，确保圈梁的质量和稳定性,从而保证整个光伏雨棚结构系统的安全和可靠性。(3)大梁设计在设计大梁时，需要考虑到其承载能力和稳定性，以确保整个雨棚结构的安全可靠。首先，需要根据实际荷载情况计算大梁的截面尺寸和钢筋配筋，以满足其在风荷载、雪荷载和活荷载作用下的强度和刚度要求。其次,大梁的连接方式和节点设计也需要合理布置，以确保与其他构件的连接牢固可靠。此外,还需要考虑大梁的防腐蚀和防火设计，以延长其使用寿命并提高安全性。最后，对于大梁的施工工艺和质量控制也需要进行详细的规划和监管，以确保其符合设计要求并能应用能源技术够正常使用。通过科学合理的大梁设计，可以有效提高地下车库出入口光伏雨棚的整体结构性能和使用寿命。(4)次梁的设计次梁的选材应考虑到其承载能力和耐久性，通常采用优质的钢材或者混凝土材料。在设计过程中,需要考虑到次梁的跨度、截面形状和尺寸，以及连接方式和支撑结构。次梁的设计应符合国家相关建筑规范和标准，确保其在承载荷载和抗风雪等外部环境作用下的稳定性和安全性。同时，次梁的设计也需要考虑到光伏组件的布置和安装方式，以确保光伏雨棚整体结构的稳固性和可靠性。在实际施工中，需要严格按照设计要求进行次梁的制作和安装，确保其符合设计要求并能够有效地支撑光伏组件和屋面系统，为地下车库出人口提供稳固的保护和可再生能源发电功能。(5)其他附件围护构件安装于大梁、次梁平面上。实际施工中，会出现安装平面的焊接不平整,围护构件固定后，长时间使用造成其内部隐裂，从而影响了车棚的发电、防水功能。且围护构件中的光伏组件间连接线，连接其他电器的电缆等走线杂乱。经过设计考虑后，最终在大梁、次梁顶面平面上焊接了可调平又能隐藏电缆线的C型基座。C型基座截面根据大梁次梁不平平面调整。这样型基座既能隐藏电缆线，又可调平围护构件的安装平面。2.2屋面系统屋面系统如图4.所示包括光伏组件的布置和安装、采光顶屋面系统的设计和构造。在本设计中，矩形出人口光伏雨棚屋面建筑面积为206m，布置了8 8 块光伏组件，而弯弧形出人口光伏雨棚屋面建筑面积为2 3 4 m,布置了4 0 块光伏组件。采光顶屋面系统采用BIBV（光电建筑一体化)设计，围护结构由光伏组件和中空钢化夹胶玻璃组成，采用隐框方式安装。屋面的倾斜角度为5（9%坡度）东南向倾斜，满足设计要求。2023年第4 期（总第3 0 4 期）2023年第4 期（总第3 0 4 期）围护构件间隙采用硅酮密封胶密封防止漏水，并通过硅酮结构胶粘接铝附框固定在C型基座上。01-大梁02-次梁03-基座04-电缆线05-光伏组件/夹胶玻璃06-铝附框07-压块08-硅酮密封胶09-硅酮结构胶应用能源技术屋面系统的设计和构造将为地下车库出入口提供可再生能源发电，并满足建筑的功能需求。室外05-080406070201470905030402图4 屋面系统安装图2.3发电系统发电系统是地下车库出入口光伏雨棚的核心组成部分，主要由光伏组件、光伏逆变器和储能系统组成。矩形出人口布置了8 8 块4 4 5W双面双玻光伏组件，其中8 0 块以2 0 块一串的方式接人50kW组串式光伏逆变器中，总容量为3 5.6 kW，直接接入配电系统中，实现自发自用余电上网。弯弧形出人口光伏雨棚屋面建筑平面面积234m布置了4 0 块光伏组件，3 6 块组件以18 块一串接入2 0 kW组串式光伏逆变器中。其中，弧形出入口的光伏逆变器接入1#储能系统中，与30kW/73kWh的锂电池储能系统组成一组光储耦合系统。这样的设计能够有效地利用可再生能源发电，满足地下车库的电能需求，同时实现能源的自给自足和碳排放的减少。发电系统的设计和应用将为地下车库出入口提供可持续的清洁能源,为园区的低碳目标做出了重要贡献。其中雨棚组件串接原理图如图5所示。WDZA-YN22-0.6/1W-3-25-2-16WDZA-YJV22-0.6/1kV-3*354.B.cNB13(50kW)WDZA-YJV22-0.6/1kV-3*16A.B.NB14(20kW)WDZA-YV22-0.6/1kV-3*50+2*2544-.C.N.PEA.B.C.M.PE共2 0块/串共4 串共18块/串内一共2 串10.5kW工北侧出入口南侧出入口图5雨棚组件串接原理图1#储能逆变一体机30kW/73kWh483结束语本文主要介绍了基于“双碳”目标下低碳园区地下车库出人口光电一体化雨棚的应用分析。通过对矩形和弯弧形出入口光伏雨棚的设计和建设进行了详细的描述和分析，包括光伏组件的布置、光伏逆变器的接入、采光顶屋面系统的设计等方面。通过本文的研究可以看到地下车库出人口光伏雨棚的一体化设计建设对于园区的可再生能源利用和碳排放的减少具有一定的实践意义。光伏雨棚不仅可以提供遮风挡雨的功能,还可以利用可再生能源为园区提供电能，实现自发自用余电上网，为新能源汽车等提供电能。这种绿色、低碳的建筑设计理念将对园区的可持续发展产生积极的影响。参考文献1柯西燕，孟骏君.基于低碳生态导向的产业园区规划建设研讨J.智能建筑与智慧城市,2 0 2 3(11)：111-113.应用能源技术2苏艳.双碳政策下产业园区的低碳模式探索J.住宅与房地产,2 0 2 3（3 0）:2 2-2 5.3 周鑫，陈明扬，罗彬，等.近零碳排放园区建设思路和对策建议J.四川环境,2 0 2 3,4 2（5）：2 6 8-273.5王谦，王斌,刘翔.零碳交易下工业园区综合能源系统优化配置J.浙江大学学报（工学版），2023,57(11):2294 2304.6孟新涵.面向园区的综合能源服务探究J.电气应用,2 0 2 3,4 2(11):56 -6 2.7刘天阳，高亚静，谢典，等.功能型零碳园区建设路径分析J.综合智慧能源,2 0 2 3,4 5（8）：4 4-52.8黎耀华，贾卫歌.光储充一体化充电站系统研究J.机械工程与自动化,2 0 2 3(1):2 2 4-2 2 6.9王春伟.光伏一储能一体化在停车场中的应用J.中国建筑金属结构,2 0 2 3,2 2（S1）：52-55.10刘浏，喻小宝,卢娜.基于“双碳”目标的光储充一体化充电站乌议综合能源服务建设模式分析J.现代工业经济和信息化,2 0 2 3,13（10):2 58-260.2023年第4 期（总第3 0 4 期）