A napelemek egyedileg nem különösebben nehezek, de súlyuk fontos szerkezeti terheléssé válik, ha panelek százait vagy ezreit telepítik egy kereskedelmi vagy közüzemi méretű napelemes projektbe.
A napkollektoros rendszereknél a tervezési kérdés nem egyszerűen az, hogy "mennyit nyom egy napelem?" A fontosabb kérdés az, hogy ez a súly hogyan kerül át a tartószerkezeten keresztül a tetőbe vagy az alapozásba.
A megfelelő tervezés során figyelembe veszik a panel súlyát a szélterheléssel, a hóterheléssel, a támasztávolsággal, a sínfesztávolsággal, a szelemen kapacitással és az épületszerkezet szilárdságával együtt.
1. Kezdje egy napelem tömegével
Az első tervezési adat a napelem gyártója által megadott tényleges modulsúly.
Például, ha egy modul súlya 25 kg, gravitációs ereje körülbelül:
25 × 9.81 = 245 N
Ha egy szerelőszakasz 20 panelt támogat, a panel önterhelése körülbelül:
20 × 25=500 kg
Ez nem jelenti azt, hogy a tartószerkezet egyszerűen 500 kg koncentrált terhelést hordoz. A terhelést bilincseken, síneken, konzolokon, szelemeneken és egyéb szerkezeti elemeken keresztül osztják el.
Ez a megkülönböztetés fontos a napelemes szerelvényszerkezet szükséges szilárdságának meghatározásakor.
2. A panel súlya elosztott szerkezeti terheléssé válik
A napelemek általában több rögzítési ponton vannak megtámasztva, nem pedig egy helyen.
A terhelési útvonal a következőképpen egyszerűsíthető:
Napelem → Modul bilincs → Szerelősín → Konzol → Szelemen / Szerkezeti tag → Tetőszerkezet
A tetőre{0}}szerelt napelemes rendszer esetében végső soron a meglévő tetőszerkezet viseli a további holtteret.
Ezért a panel súlyának növekedése több alkatrészt is érinthet egyszerre:
Napelemes szerelősínek
Tartók és bilincsek
Szelemenek
Négyzet alakú csövek vagy más szerkezeti profilok
Tetőgerendák
Tetőpanelek és tartóelemek
Horgonyok vagy alapozási rendszerek földre{0}}szerelt szerkezetekhez
A könnyebb modulokhoz megfelelő rögzítőelemek eltérő szakaszméretet vagy támasztávolságot igényelhetnek, ha nehezebb modulokat használnak.
3. A panel súlya befolyásolja a sín- és támasztávolságot
A nehezebb napelemek egyik legközvetlenebb hatása az egyes sínfesztávolságok által viselt terhelés.
Ha a támasztékok közötti távolságot növeljük, akkor minden sínszakasz nagyobb mellékágon szállítja a terhet. Ez növeli a hajlítási feszültséget és az elhajlást.
Emiatt a napelemes szerelési tervnek nem szabad csak a panel méretei alapján meghatározni a síntávolságot.
A mérnöknek figyelembe kell vennie:
Panelsúly + sínfesztáv + támasztávolság + szélterhelés + hóterhelés
Például, ha ugyanazt a panelt két különböző tartótávolságú rögzítési rendszerre szerelik fel, a sínterhelések nem lesznek azonosak.
A rövidebb támaszköz csökkentheti a sín elhajlását és elhajlását, míg a hosszabb fesztávhoz erősebb sínre vagy nagyobb szerkezeti profilra lehet szükség.
4. A nehezebb panelek növelhetik a szelemenre vonatkozó követelményeket
Fémtetőkön és más kereskedelmi épületeken a napelemes rögzítőrendszereket gyakran a meglévő szelemenekhez vagy szerkezeti elemekhez csatlakoztatják.
A szelemennek ellen kell állnia a szoláris tartószerkezetből származó többletterhelésnek.
Az alapvető kapcsolat egyértelmű:
Magasabb szoláris holtterhelés → Magasabb reakció a rögzítési pontokon → Nagyobb szelementerhelés
A panel súlya azonban csak egy része a számításnak.
A szelemen kialakításának figyelembe kell vennie a következőket is:
Meglévő tető önterhelése
Napelem holtterhelés
Szerelési szerkezet súlya
Szélfelhajtás
Hóterhelés
Berendezés vagy karbantartási terhelés
A vonatkozó szerkezeti szabvány által előírt terheléskombinációk
Ez az oka annak, hogy ugyanaz a napelem különböző épületeken eltérő felszerelést igényelhet.
5. A tető-szerelt rendszerek szerkezeti ellenőrzést igényelnek
Kereskedelmi tetőtéri napelemes projekteknél a rendelkezésre álló tetőterhelhetőség gyakran fontosabb, mint maga a panel súlya.
Tegyük fel, hogy egy tető négyzetméterenként egy bizonyos mértékű további holtteret is el tud fogadni. A tervezőnek mind a modulokkal, mind a szerelési szerkezettel számolnia kell.
Egy egyszerűsített további holtteret a következőképpen fejezhetünk ki:
Solar holtterhelés=Panel súlya + szerelési szerkezet súlya
A teljes tömeget elosztva a tető foglalt területével hozzávetőlegesen többletterhelést kapunk területegységenként:
További terhelés=A Naprendszer teljes tömege ÷ Tetőfelület
Ez az érték hasznos az előzetes értékeléshez, de nem helyettesítheti a szerkezeti tervezést.
A tényleges terheléseloszlás a szerelési elrendezéstől és a meglévő épületszerkezettől függ.
6. A panel súlya az előtéttel ellátott rendszerekben is számít
A kapcsolat némileg eltér a nem{0}}áthatoló vagy ballasztos tetőrögzítő rendszerek esetében.
Ebben az esetben maga a rendszer és a ballaszt jelentős holtterhelést ad a tetőnek.
A tervezőnek ezért figyelembe kell vennie:
Panelsúly + szerelési szerkezet + ballasztsúly
Ugyanakkor a ballasztot gyakran használják a széllökés ellen. A ballaszt növelése javíthatja a felemelkedéssel szembeni ellenállást, de növeli a tetőre nehezedő állandó terhelést is.
Ez megteremti a tervezési egyensúlyt az emelési ellenállás és a megengedett tetőterhelés között.
7. A földre szerelt -napelemes rendszerek terhelési útvonala eltérő
A földre szerelt -napelemes rendszereknél a panel súlya végül átkerül az oszlopokra és az alapokra.
Az egyszerűsített terhelési útvonal a következőképpen alakul:
Napelem → Bilincs → Sín → Konzol → Gerenda / Szelemen → Oszlop → Alapozás → Föld
Itt a panel súlya hozzájárul a függőleges reakcióhoz az oszlopoknál.
Az alapozás kialakítását azonban általában erősen befolyásolja a szél felemelése és a borulási erő, nem pedig önmagában a panel önsúlya.
Ez az oka annak, hogy a földre szerelt rendszert{0}}a teljes terheléskombináció felhasználásával kell megtervezni, nem pedig egyszerűen a modul tömege alapján kiválasztani az alapot.
8. Ne tervezze meg a szerkezetet egyedül a panel súlya körül
Gyakori hiba, hogy a napelemes szerelési rendszert csak a panelek önterhelése alapján számítják ki.
A gyakorlatban a szerkezeti tervezés során általában több terhelési esetet is figyelembe kell venni.
Holt terhelés
Tartalmazza:
Napelemek
Sínek
zárójelek
bilincsek
Szelemenek vagy támasztóprofilok
Egyéb állandóan telepített alkatrészek
Szélterhelés
A szél lefelé irányuló nyomást vagy jelentős felemelkedést okozhat a modulokon és a tartószerkezeten.
Sok tetőtéri napelemes rendszer esetében a szélemelés szabályozhatja a csatlakozást és a tartószerkezetet, még akkor is, ha a panelek viszonylag könnyűek.
Hóterhelés
A havas régiókban a felgyülemlett hó sokkal nagyobb terhelést jelenthet, mint maguk a modulok önsúlya.
A panel dőlésszöge és a helyi hófelhalmozódás is megváltoztathatja a terhelés eloszlását.
Ezért a panel tömegét mindig a helyszín környezeti terheléseivel együtt kell értékelni.
9. Miért kell a modul súlyát megerősíteni a szerelés előtt?
A napelem modul specifikációi projektenként változhatnak.
Két hasonló méretű panel súlya eltérő lehet a következő különbségek miatt:
Üvegvastagság
Keret kialakítás
Sejt technológia
Modul felépítés
Hátlap vagy üveg{0}}üveg konfiguráció
Ezért a szerelési szállítónak meg kell kapnia a tényleges modul adatlapot a szerelési szerkezet véglegesítése előtt.
A fontos információk közé tartozik:
Modul hossza és szélessége
Modul súlya
A keret méretei
Szorítózóna
A rögzítési furat helyzete, ha van
Telepítési irány
Panel elrendezés
Projekt helyszíne
Ez az információ lehetővé teszi, hogy a szerelési szerkezetet a tényleges modul köré tervezzék, nem pedig egy feltételezett szabványos panelre.
10. A panel súlya és a napelemes szerelési anyag kiválasztása
A panel súlya is befolyásolhatja a kívánt szerkezeti részt.
Például egy projekt a következőket használhatja:
Alumínium szerelősínek
Horganyzott acél szelemenek
Acél négyzet alakú csövek
Acél konzolok
Speciális fotovoltaikus tartóelemek
A megfelelő szakasz a fesztávtól, terheléstől, anyagtulajdonságoktól, csatlakozási módtól és az alkalmazandó tervezési szabványtól függ.
Ezért nincs értelme "erősebb" profilt választani pusztán azért, mert a panel nehezebb. A teljes terhelési útvonalat ellenőrizni kell.
Kereskedelmi napelemes projekteknél a szelemenméretet, a négyzet alakú csőszakaszt, a sínfesztávot, a konzoltávolságot és a csatlakozási szilárdságot egyetlen szerkezeti rendszernek kell tekinteni.
11. Egy egyszerű példa
Tegyük fel, hogy egy kereskedelmi tetőtéri projekt a következőket használja:
30 kg-os napelemek
20 panel egy rögzítési részben
A modul teljes tömege 600 kg
A modul önterhelése körülbelül:
600 × 9.81=5.89 kN
Ha maga a tartószerkezet súlya további 2,0 kN, akkor az előzetes tartós terhelés:
5.89 + 2.0=7.89 kN
Ez csak egy egyszerűsített-terhelés számítás.
A végső szerkezeti tervnek még meg kell határoznia, hogy ez a 7,89 kN hogyan oszlik el a sínek, konzolok, szelemenek, tetőelemek és csatlakozások között. A szél- és hóterhelés kombinációját is ellenőrizni kell, ahol lehetséges.
A példa bemutatja, hogy a rendszer teljes tömege és terheléseloszlása miért hasznosabb tervezési bemenetek, mint a panel tömege önmagában.
12. Mit kell biztosítaniuk a vevőknek a napelemes szerelvényeket szállító szállítónak?
Kereskedelmi napelem-szerelési rendszer igénylésekor a vásárlóknak többet kell megadniuk, mint a panelmodell.
Egy hasznos RFQ csomagnak tartalmaznia kell:
Napelem adatlap
Modul súlya
Modul méretei
Tető típusa
Tetőszerkezeti rajzok
Szelemen típusa és távolsága
Épületmagasság
Projekt helyszíne
Tervezett szélsebesség
A talaj hóterhelése, adott esetben
A panel tájolása és elrendezése
Kötelező szerelési mód
Ezen információk birtokában a beszállító pontosabban tudja értékelni a napelemes szerelési szerkezetet, a szelemeneket, a négyzetes csöveket, a konzolokat és a csatlakozási pontokat.
Következtetés
A napelemek súlya közvetlenül befolyásolja a fotovoltaikus szerelőrendszer holtterét, de szerkezeti hatása attól függ, hogy a terhelés hogyan jut át a teljes rendszeren.
Kereskedelmi projekteknél a kulcstényezők nem csak a napelem súlya, hanem a sínek fesztávja, a konzolok távolsága, a szelemenkapacitás, a tetőszerkezet, a szélterhelés, a hóterhelés és a csatlakozás kialakítása is.
A HardlySun alkatrészeket biztosít a fotovoltaikus szerelési alkalmazásokhoz, beleértve a napelemes szerelési rendszereket, a tetőre szerelhető rendszereket, a szelemeneket, a négyzetes csöveket és a fotovoltaikus tartóelemeket. Ezeket az alkatrészeket a modul specifikációi és a projekt szerkezeti követelményei szerint lehet értékelni, nem pedig minden napelemes rendszert ugyanazon szabványos rendszerként kezelni.
