Με την ταχεία επέκταση της πράσινης οικονομίας της χώρας μας, η παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας από μονοκρυσταλλικό πυρίτιο/πολυκρυσταλλικό πυρίτιο και η τεχνολογία λεπτής μεμβράνης BIPV ωριμάζουν. Οι χαλύβδινες κατασκευές έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι άλλων τύπων κατασκευών όσον αφορά τη χρήση, τη λειτουργία, το σχεδιασμό, την κατασκευή και το συνολικό κόστος. Ως αποτέλεσμα, η ανάπτυξη και η κατασκευή ενός νέου τύπου συστήματος στήριξης φωτοβολταϊκών κατασκευών από χάλυβα για την αντικατάσταση του υπάρχοντος συστήματος στήριξης από χάλυβα με γωνία είναι κρίσιμης σημασίας.
1. Τύπος χάλυβα ηλιακού βραχίονα χάλυβα
Ο ελαφρός δομικός χάλυβας και ο συνηθισμένος δομικός χάλυβας μικρής διατομής χρησιμοποιούνται σήμερα στην επιλογή χάλυβα λόγω των χαρακτηριστικών της απλής δομής και του μικρού όγκου στήριξης ηλιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων.
Ελαφρύς δομικός χάλυβας: Αυτός ο όρος αναφέρεται σε στρογγυλό χάλυβα, χάλυβα μικρής γωνίας και χάλυβα λεπτού τοιχώματος. Όταν ο χάλυβας γωνίας χρησιμοποιείται ως στοιχείο στήριξης, μπορεί να αξιοποιήσει αποτελεσματικά την αντοχή του χάλυβα και είναι χρήσιμος για τη συνολική εγκατάσταση του πλαισίου. Προς το παρόν, με βάση το εθνικό πρότυπο χάλυβα γωνίας σε σχέση με την ηλιακή στήριξη, το προαιρετικό μοντέλο είναι λίγο, επομένως απαιτούνται πρόσθετα μοντέλα χάλυβα μικρής γωνίας για να προσαρμοστούν στην τρέχουσα ραγδαία ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλιακής ενέργειας. Οι τεγίδες από λεπτό τοίχωμα κατασκευάζονται συνήθως από χαλύβδινες πλάκες λεπτού τοιχώματος πάχους 1,5-5 mm, οι οποίες είναι ψυχρής διαμόρφωσης ή ψυχρής έλασης για την κατασκευή προϊόντων χάλυβα λεπτού τοιχώματος με ποικίλες διατομές και διαμέτρους.
Σε σύγκριση με τον χάλυβα θερμής έλασης, η ακτίνα περιστροφής του χάλυβα λεπτού τοιχώματος μπορεί να αυξηθεί κατά 50-60% και η ροπή αδράνειας και η ροπή αντίστασης της διατομής μπορούν να αυξηθούν κατά 0,5-3 φορές, αλλά επειδή ο χάλυβας λεπτού τοιχώματος επεξεργάζεται κυρίως στο εργοστάσιο, υπάρχει ανάγκη για τρύπες υψηλής ακρίβειας και φωτοβολταϊκά πάνελ μετά την οπή της βίδας. Επειδή η χαλύβδινη διατομή είναι μικρή, τα εργαλεία είναι δύσκολα στην επεξεργασία και η κατασκευή είναι πιο δύσκολη μετά την επεξεργασία του εργοστασίου με το κουμπί τρυπανιού, μπορεί να μεταφερθεί με θερμή εμβάπτιση, γαλβανισμένο με αντοχή στη σκουριά, στο εργοτάξιο. Επί του παρόντος, τα περισσότερα οικιακά πάνελ δεν μπορούν να συνδεθούν απευθείας με εγκατάσταση χάλυβα λεπτού τοιχώματος και πρέπει να συνδεθούν σε μια άλλη βοηθητική σταθερή δομή (όπως ένα μπλοκ πίεσης).
Τα φωτοβολταϊκά που χρησιμοποιούνται συχνά περιέχουν γενικά τύπου I, τύπου H, τύπου L και ποικίλες ανάγκες σχεδιασμού διατομών με προφίλ και συνήθως κατασκευάζονται από δομικό χάλυβα άνθρακα ή χάλυβα χαμηλού κράματος, ο οποίος είναι εύκολος στην κατασκευή και χαμηλός σε κόστος. Οι μέθοδοι επεξεργασίας είναι επίσης ποικίλες, με τον χάλυβα διατομής συγκόλλησης να επιλέγεται με διαφορετικά πάχη χαλύβδινης πλάκας, σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδιασμού στο εργοστάσιο συγκόλλησης χάλυβα σχήματος. Αυτή η μέθοδος διαμόρφωσης μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με τις δυνάμεις σε διαφορετικά δομικά μέρη του φωτοβολταϊκού έργου και η χαλύβδινη πλάκα με διαφορετικά πάχη μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικά μέρη, κάτι που είναι πιο λογικό από τη δύναμη σε θερμής έλασης χαλύβδινη πλάκα μιας χρήσης.
2. Οι απαιτήσεις απόδοσης του υλικού χάλυβα υποστήριξης ηλιακής ενέργειας, το υλικό χάλυβα της κατασκευής χάλυβα ηλιακής ενέργειας πρέπει να έχει την ακόλουθη απόδοση:
1). Εφελκυσμός και όριο διαρροής. Ένα υψηλό όριο διαρροής μπορεί να μειώσει τη διατομή των χαλύβδινων στοιχείων, να μειώσει το βάρος της κατασκευής, να εξοικονομήσει χάλυβα και να μειώσει το συνολικό κόστος του έργου. Η υψηλή εφελκυστική αντοχή μπορεί να ενισχύσει το συνολικό απόθεμα ασφαλείας μιας κατασκευής και να βελτιώσει την αξιοπιστία της.
2). Ανθεκτικότητα και αντοχή στην κόπωση. Η καλή πλαστικότητα μπορεί να προκαλέσει σημαντική παραμόρφωση της κατασκευής πριν από την αστοχία, επιτρέποντας στο προσωπικό να εντοπίσει και να εφαρμόσει διορθωτικές ενέργειες εγκαίρως. Η καλή πλαστικότητα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της τοπικής μέγιστης τάσης, της γωνίας εγκατάστασης του ηλιακού πάνελ, της χρήσης αναγκαστικής εγκατάστασης και της πλαστικότητας της κατασκευής για την παραγωγή εσωτερικής ανακατανομής δύναμης, έτσι ώστε η δομή ή ορισμένα στοιχεία της αρχικής συγκέντρωσης τάσης της κατανομής τάσης της κατασκευής να τείνουν να είναι ομοιόμορφα και να βελτιώνουν τη συνολική φέρουσα ικανότητα της κατασκευής. Η καλύτερη ανθεκτικότητα επιτρέπει στη δομή να απορροφά περισσότερη ενέργεια όταν καταστρέφεται από φορτίο κρούσης, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας στην έρημο και τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας στέγης που εκτίθενται σε ισχυρούς ανέμους. Η καλύτερη αντοχή στην κόπωση μπορεί επίσης να κάνει τη δομή πιο ανθεκτική στις διακυμάνσεις της ικανότητας αντοχής σε επαναλαμβανόμενα φορτία ανέμου.
3). Η ταχύτητα επεξεργασίας. Η ψυχρή κατεργασιμότητα, η θερμή κατεργασιμότητα και η συγκολλησιμότητα αποτελούν παραδείγματα καλής κατεργασιμότητας. Το αλουμίνιο που χρησιμοποιείται σε φωτοβολταϊκές χαλύβδινες κατασκευές δεν πρέπει μόνο να κατεργάζεται εύκολα σε διάφορες δομές και εξαρτήματα, αλλά πρέπει επίσης να κατεργάζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να μην επηρεάζεται η αντοχή, η πλαστικότητα, η σκληρότητα και η αντοχή στην κόπωση.
4). Διάρκεια λειτουργίας. Επειδή η διάρκεια ζωής ενός ηλιακού φωτοβολταϊκού συστήματος είναι μεγαλύτερη από 20 χρόνια, η καλή αντιδιαβρωτική απόδοση αποτελεί επίσης σημαντικό δείκτη της ποιότητας του συστήματος στήριξης. Εάν η διάρκεια ζωής στήριξης είναι πολύ σύντομη, θα βλάψει τη συνολική σταθερότητα της κατασκευής, παρατείνοντας την περίοδο απόσβεσης και μειώνοντας το συνολικό οικονομικό όφελος του έργου.
5). Σύμφωνα με τις προηγούμενες συνθήκες, ο χάλυβας ηλιακών δομών από χάλυβα θα πρέπει να είναι εύκολος στην αγορά, την κατασκευή και την πώληση.
3. Τεχνική αξιολόγηση υποστηριγμάτων ηλιακών χαλύβδινων κατασκευών νέας γενιάς
Η χρήση γωνιακής στήριξης ηλιακής ενέργειας από χάλυβα υπόκειται επί του παρόντος σε ολοένα και περισσότερες συνθήκες, με τον σημαντικότερο λόγο να είναι ότι η ποιότητα του χάλυβα είναι ανομοιόμορφη αυτή τη στιγμή, η εγκατάσταση απαιτεί μεγάλο αριθμό γεωτρήσεων επί τόπου, αλλά μετά τη διάτρηση ο χάλυβας σκουριάζει εύκολα, επομένως απαιτείται ένας νέος τύπος βραχίονα για την αντικατάσταση αυτών των γωνιακών χαλύβδινων βραχιόνων, προκειμένου να επιβραδυνθεί η διάβρωση και να παραταθεί η διάρκεια ζωής τους.
Η κύρια δομή της νέας ηλιακής ενέργειας έχει ως εξής:
1). Ένα σύστημα ειδικού σχήματος ψυχρής διαμόρφωσης δομών στήριξης από λεπτότοιχο χάλυβα. Ο ειδικός σχήματος ψυχρής διαμόρφωσης λεπτότοιχος χάλυβας είναι ένα χαλύβδινο δομικό σύστημα ελαφρού πάχους που μπορεί να κατασκευαστεί σε παρτίδες, να κατασκευαστεί γρήγορα και να λειτουργήσει πλήρως. Η βάση χαλύβδινης κατασκευής ενός ειδικού σχήματος ψυχρής διαμόρφωσης λεπτότοιχου χαλύβδινου δομικού συστήματος είναι ένας τύπος πλαισίου χαλύβδινης κατασκευής κατασκευασμένου από προκατασκευασμένο ψυχρής διαμόρφωσης λεπτότοιχο χάλυβα που βιδώνεται στο εργοτάξιο.
2). Ένα εργοστασιακά κατασκευασμένο μονολιθικό σύστημα στήριξης από χάλυβα. Το προκατασκευασμένο χαλύβδινο πλαίσιο με τεγίδες μπορεί να κατασκευαστεί και να στερεωθεί επί τόπου πριν συνδυαστεί με πάνελ για να σχηματίσει ολόκληρη τη φωτοβολταϊκή συστοιχία. Οι απαιτήσεις εγκατάστασης αυτής της βάσης χαλύβδινης κατασκευής είναι αρκετά υψηλές, ο χάλυβας που χρησιμοποιείται είναι υψηλότερης ποιότητας, η διαδικασία επιφανειακής επεξεργασίας είναι καλή και απαιτείται έγκαιρη επικοινωνία με τους κατασκευαστές φωτοβολταϊκών εξαρτημάτων για να διασφαλιστεί η επιτυχής συναρμολόγηση.
3). Σύστημα φωτοβολταϊκής δομής στήριξης τοίχου κουρτίνας με πλαίσιο δοκού-στύλου. Είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθεί μια λύση στήριξης χαλύβδινης δομής πλαισίου δοκού-στύλου για φωτοβολταϊκά υαλοπετάσματα. Λόγω της χαμηλής πλευρικής ακαμψίας της, όταν το ύψος της κατασκευής ή του ορόφου είναι υψηλό, οι πλευρικές αντηρίδες θα πρέπει να τοποθετούνται για να σχηματίσουν τη δομή του πλαισίου στήριξης. Η χαλύβδινη δομή και τα ενσωματωμένα στοιχεία χύτευσης χρησιμοποιούνται συχνά για την παραγωγή μιας υβριδικής δομής στο σχεδιασμό ψηλών φωτοβολταϊκών υαλοπετασμάτων, η οποία μπορεί να βελτιώσει την αντι-πλευρική ικανότητα ολόκληρης της κατασκευής, μειώνοντας παράλληλα την ποσότητα του απαιτούμενου χάλυβα και, επομένως, μειώνοντας το συνολικό κόστος.
4. Εγκατάσταση νέων ψυχρής διαμόρφωσης λεπτού τοιχώματος υποστηρικτικών στοιχείων ηλιακού συστήματος:
1). Η καινοτόμος ψυχρής διαμόρφωσης λεπτού τοιχώματος στήριξη ηλιακής ενέργειας για χαλύβδινα δομικά στοιχεία κατασκευάζεται στο εργοστάσιο χρησιμοποιώντας διάφορους μικτούς συνδετήρες χάλυβα-πλαστικού. Υπάρχουν διάφορες ποικιλίες μικτών συνδετήρων χάλυβα-πλαστικού που μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικές συνθήκες εγκατάστασης.
2). Η νέα ψυχρής διαμόρφωσης ηλιακή βάση λεπτού τοιχώματος είναι ελαφρύτερη σε βάρος και έχει περισσότερες οπές στερέωσης. Γενικά, η ανεξάρτητη θεμελίωση είναι η κύρια θεμελίωση, με την δοκό σύνδεσης από οπλισμένο σκυρόδεμα να προστίθεται ανάλογα με τις ανάγκες. Θεμελιώσεις με λωρίδες ή σταυρωτές θεμελιώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μέρη με κακές γεωλογικές συνθήκες, αλλά οι θεμελιώσεις με σχεδία θα πρέπει να αποφεύγονται όσο το δυνατόν περισσότερο. Οι άνω βάσεις των υποστυλωμάτων είναι όλες αρθρωτές, ενώ τα ενσωματωμένα εξαρτήματα είναι είτε ενσωματωμένες βάσεις υποστυλωμάτων είτε ενσωματωμένες βίδες ενσωματωμένες σε αδιάβροχο σκυρόδεμα. Και οι δύο τύποι είναι απλοί στην επεξεργασία, εύκολοι στην κατασκευή και καλά συνδεδεμένοι.
