民用光伏發電系統是分布式發電系統的重要組成部分，隨著國內分布式政策的不斷完善與落實，光伏發電已經走入了普通百姓的生活，由于全國各地居民的屋頂條件情況不盡相同，因此各個項目都需要因地制宜，進行定制化的設計和施工，筆者曾有幸參與到實際工程案例，對小型民用系統的建設有了進一步的了解。本文以瓦面屋頂和混凝土屋頂為例，主要介紹其設計和施工部分，供民用系統從業者或對家庭分布式發電感興趣的人士參考。

　　1、民用分布式發電系統的設計

　　民用分布式項目的設計需要在前期工作中完成屋頂勘測和相關信息的收集，并給業主提供初步的設計方案或屋頂發電效果圖，效果圖的作用一方面可以從側門說明專業設計能力，另一方面可以非常直觀地為業主展示組件的布置形式和實時陰影情況，如圖1和圖2為混凝土屋頂支架安裝和組件敷設效果圖，圖3為筆者基于CAD圖紙而繪制的南京地區別墅分布式發電系統的組件布置效果圖，然而大多數別墅屋頂的業主可能沒有屋頂平面和立面圖紙，這種情況下我們只需把握屋頂的整體尺寸，細節的部分化繁為簡。對于民用系統設計人士，本人還是強烈推薦使用SketchUp，因為在效果圖制作和陰影分析上較為出色。

　　圖1 支架SketchUp效果圖

　　圖2 混凝土屋頂支架安裝和組件鋪設SketchUp效果圖

　　圖3 別墅分布式發電系統組件布置SketchUp效果圖

　　項目施工前的重要工作是深化設計，如方陣具體布置方案、支架安裝方案、組件和逆變器選型、接線和電纜敷設方案、逆變器和交流配電箱的安裝位置、防雷接地等，其中方陣布置和支架的安裝方案屬于重點內容，對于民用系統，支架的安裝設計靈活性很大。

　　別墅屋頂一般為瓦面和混凝土兩種形式，支架和屋面的固定有打孔和負重壓塊等方法，對于打孔因為破壞了原有屋面的結構，就要涉及到屋面的防水工程。

　　如圖4所示為混凝土屋頂膨脹螺栓與屋面的固定方法和屋面防水措施，孔的直徑需要和膨脹螺栓的直徑匹配，太小和太大都不合適，孔的深度需要根據屋面的結構來定，膨脹螺栓的深度不允許超出現澆層，一般最大深度為現澆層的一半左右，并以此作為選擇膨脹螺栓長度的依據。

　　圖4所示的屋面防水使用了三重防水措施，即孔內采用組件封裝所使用的黑色硅膠或者995結構膠灌注，屋面和角鋁之間使用防水膠墊，同時螺栓安裝位用防水膠密封。對于瓦面屋頂，若瓦下是水泥混凝土層，采用膨脹螺栓固定掛鉤，也可以采用該防水方法。

　　圖4 混凝土屋面上膨脹螺栓與屋面的固定方法和屋面防水措施

　　支架的設計需要了解常用的導軌型號和配件，如圖5為混凝土屋面所采用的比較常見的支架架構（方陣由2*4片組件組成），由橫梁、豎梁、方管、角鋁、L支腳、T型螺栓和內六角螺栓、內扣連接件、壓塊等配件組成，深化設計需要確定各個配件型號、尺寸和數量。

　　內扣連接件用于連接方管和豎梁，并且可調節角度。豎梁和橫梁之間的固定采用L支腳加上M8的T型螺栓，方管和屋面的固定采用膨脹螺栓和L支腳，角鋁的作用用于斜支撐加強固定。

　　圖5 混凝土屋頂支架方案