一、屋面光伏荷载的组成
光伏组件荷载
光伏组件自身重量是屋面光伏荷载的主要部分。其重量取决于组件的类型（如单晶硅、多晶硅、薄膜等）、尺寸和厚度。一般来说，单晶硅和多晶硅光伏组件重量相对较大，每平方米重量大约在12 - 20 千克；薄膜光伏组件较轻，每平方米可能在 5 - 10 千克。
例如，一块常见尺寸为 1.6m×1m 的单晶硅光伏组件，重量约 18 - 20 千克，那么其单位面积重量约为 11.25 -12.5 千克 / 平方米。
支架系统荷载
支架用于支撑光伏组件，包括铝合金支架和钢支架。铝合金支架重量较轻，但承载能力相对较小；钢支架承载能力强，但较重。
支架系统的荷载包括支架自身重量、连接件（如螺栓、螺母等）重量。以简单的固定倾角钢支架为例，其重量可能在 8 - 15 千克 /平方米，具体取决于支架的规格、间距和设计复杂程度。
附属设备荷载
附属设备如逆变器、配电箱等，这些设备分布在屋面的局部区域，但重量较大。例如，一个普通的逆变器重量可能在 30 - 50千克，若放置在 1 平方米左右的基座上，局部荷载就会达到 30 - 50 千克 / 平方米。
还包括电缆敷设的荷载，电缆重量相对较小，但在屋面长距离敷设时也需要考虑，一般每米电缆重量在 0.5 - 1千克左右。
二、屋面光伏荷载的计算方法
恒载计算
光伏组件恒载：根据光伏组件的单位面积重量和屋面铺设面积计算。例如，屋面铺设面积为 100 平方米，光伏组件单位面积重量为15 千克 / 平方米，则光伏组件恒载为 1500 千克。
支架系统恒载：按照支架系统的单位面积重量和屋面铺设范围计算。若支架单位面积重量为 10 千克 / 平方米，在同样 100平方米屋面上，支架系统恒载为 1000 千克。
附属设备恒载：对于分散布置的附属设备，将每个设备重量相加；对于连续分布的附属设备（如电缆），按照单位长度重量和铺设长度计算重量，再将所有附属设备重量汇总。
活载考虑
风荷载：风对屋面光伏系统的作用较为复杂。计算风荷载时，需要考虑当地基本风压、光伏组件和支架系统的体型系数、高度变化系数等因素。
根据公式，其中是风荷载标准值，是高度变化系数（与屋面高度有关），是体型系数（根据光伏组件和支架的形状、布局确定），是当地基本风压。
雪荷载：在有雪地区，雪荷载也是重要因素。雪荷载计算要考虑当地雪压标准、屋面坡度以及光伏组件和支架对积雪的影响。一般情况下，当光伏组件有一定倾角时，会改变雪的堆积方式，其雪荷载计算需要根据实际情况进行调整。
检修荷载：考虑人员在屋面进行光伏系统检修的情况，检修荷载一般按照 2.0kN / 平方米（约 200 千克 /平方米）进行取值。
三、屋面光伏荷载对屋面结构的影响
承载能力方面
如果屋面光伏荷载超过屋面结构的承载能力，会导致屋面结构构件（如屋面板、梁、檩条等）产生过大的内力（轴力、剪力、弯矩等），可能引起构件的变形、开裂甚至破坏。
例如，对于轻钢屋面结构，当屋面光伏荷载过大时，檩条可能会因承受不住而发生明显的下挠变形，其挠度超过规范允许值（如跨度的1/150 - 1/200），影响屋面结构的正常使用。
稳定性方面
屋面光伏荷载的不均匀分布或过大的风荷载可能会影响屋面结构的稳定性。对于高耸的屋面结构或大跨度屋面，可能会引起结构的整体失稳或局部失稳。
比如，在强风作用下，屋面光伏系统如果没有良好的抗风设计，可能会产生较大的侧向力，使屋面结构产生倾覆趋势，对结构的抗倾覆稳定性造成威胁。
四、屋面光伏荷载的设计与安全措施
设计阶段
屋面承载能力评估：在安装屋面光伏系统之前，必须对屋面结构进行承载能力评估。通过收集屋面的设计图纸、施工资料，结合现场检测（如屋面结构构件的尺寸测量、材料性能检测等），准确计算屋面的承载能力。
光伏系统布局优化：根据屋面的承载能力和形状，合理规划光伏组件和支架系统的布局。尽量使荷载均匀分布，避免集中荷载过大。例如，对于局部承载能力较弱的屋面区域，可以减少光伏组件的铺设密度或者采用轻质的光伏组件。
风荷载和雪荷载考虑：在光伏系统设计中，充分考虑风荷载和雪荷载的影响。通过风洞试验或数值模拟等方法，优化光伏组件和支架的形状、间距，提高系统的抗风性能。对于雪荷载，合理设置光伏组件的倾角，减少雪的堆积。
施工阶段
严格按照设计施工：施工单位应严格按照设计图纸和相关规范进行施工，确保光伏组件和支架系统的安装质量。例如，支架的连接部位应牢固可靠，螺栓拧紧力矩应符合要求。
质量检查和验收：在施工过程中，加强质量检查和验收工作。对光伏组件、支架、连接件等材料进行质量检验，对安装好的部分进行验收，如检查支架的垂直度、光伏组件的平整度等。
运营阶段
定期检查和维护：在屋面光伏系统运营期间，定期对系统进行检查和维护。检查内容包括光伏组件是否有损坏、支架是否松动、附属设备是否正常工作等。检查屋面结构是否有因光伏荷载引起的异常变形或损坏。
荷载监测（如有条件）：对于大型或重要的屋面光伏系统，可以考虑安装荷载监测设备，实时监测屋面光伏荷载的变化情况，如风荷载、雪荷载的实际作用值，以及屋面结构的响应（如变形、内力等），以便及时发现问题并采取措施
