Зі швидким розширенням «зеленої» економіки нашої країни, фотоелектрична енергія на основі монокристалічного/полікристалічного кремнію та тонкоплівкові фотоелектричні технології BIPV стають все більш зрілими. Сталеві конструкції мають значні переваги над іншими типами конструкцій з точки зору використання, функціональності, дизайну, будівництва та загальної вартості. Як наслідок, розробка та виробництво нового типу сталевих конструкційних систем кріплення фотоелектричних систем для заміни існуючих кутових сталевих систем кріплення є критично важливим.
1. Сталевий кронштейн для сонячної сталі
Легка конструкційна сталь та звичайна конструкційна сталь дрібного перерізу наразі використовуються для вибору сталі через характеристики простої конструкції та невеликий об'єм опори сонячних фотоелектричних панелей.
Легка конструкційна сталь: цей термін стосується круглої сталі, сталі з малим кутником та тонкостінної сталі. Коли кутник використовується як опорний елемент, він може ефективно використовувати міцність сталі та є корисним для загального монтажу каркаса. Наразі національний стандарт кутника для сонячної опори обмежений, тому потрібні додаткові моделі сталевих сталевих сталевих балок з малим кутником, щоб адаптуватися до сучасного швидкого розвитку сонячної енергетики. Тонкостінні сталеві прогони зазвичай виготовляються з тонкостінних сталевих листів товщиною 1,5-5 мм, які піддаються холодному формуванню або холодному прокатуванню для виготовлення тонкостінних сталевих виробів різного поперечного перерізу та діаметра.
Порівняно з гарячекатаною сталлю, радіус обертання тонкостінної сталі може бути збільшений на 50-60%, а момент інерції та момент опору профілю можуть бути збільшені в 0,5-3 рази, але оскільки тонкостінна сталь здебільшого обробляється на заводі, існує потреба у високоточному свердлінні отворів та фотоелектричних панелей після отвору для гвинта. Через невеликий розмір сталевого профілю важко працювати з інструментами, а будівництво після заводської обробки ускладнюється свердлінням, можливе гаряче цинкування для захисту від іржі, транспортування до місця встановлення. Наразі більшість побутових панелей не можуть бути безпосередньо з'єднані з тонкостінною сталлю та повинні бути прикріплені до іншої допоміжної нерухомої конструкції (наприклад, прес-блоку).
Фотоелектричні панелі, що часто використовуються, зазвичай мають I-подібні, H-подібні, L-подібні та різноманітні конструктивні потреби профільованих поперечних перерізів, і зазвичай виготовляються з вуглецевої конструкційної сталі або низьколегованої сталі, що легко виготовляється та має низьку вартість. Методи обробки також різноманітні, при цьому сталь для зварювання вибирається з різною товщиною сталевого листа відповідно до конструктивних вимог заводу-виробника для обробки профільної сталі. Цей метод формування може бути розрахований відповідно до сил, що діють на різні конструктивні частини фотоелектричного проекту, і сталевий лист різної товщини може бути використаний на різних деталях, що є більш розумним, ніж сила, що діє на гарячекатаний одноразовий сталевий лист.
2. Вимоги до експлуатаційних характеристик сталевого матеріалу для опори сонячної енергії: сталевий матеріал сталевої конструкції сонячної енергії повинен мати такі експлуатаційні характеристики:
1). Границя міцності на розтяг та межа текучості. Висока межа текучості може зменшити переріз сталевих елементів, зменшити вагу конструкції, заощадити сталь та знизити загальні витрати на проект. Висока міцність на розтяг може збільшити загальний запас міцності конструкції та покращити її надійність.
2). Міцність та стійкість до втоми. Добра пластичність може призвести до значної деформації конструкції до руйнування, що дозволяє персоналу своєчасно виявляти та впроваджувати коригувальні дії. Добра пластичність також може бути використана для регулювання локальних пікових напружень, кута встановлення сонячних панелей, використання примусового монтажу та пластичності конструкції для перерозподілу внутрішньої сили, завдяки чому структура або деякі компоненти початкової концентрації напружень розподілу напружень у конструкції прагнуть до рівномірності та покращують загальну несучу здатність конструкції. Краща міцність дозволяє конструкції поглинати більше енергії, коли вона руйнується ударним навантаженням, що особливо важливо для пустельних електростанцій та дахових електростанцій, що піддаються впливу сильних вітрів. Краща стійкість до втоми також може зробити конструкцію більш стійкою до змін здатності витримувати повторювані вітрові навантаження.
3). Швидкість обробки. Холодна оброблюваність, гаряча оброблюваність та зварюваність – все це приклади гарної оброблюваності. Алюміній, що використовується у сталевих фотоелектричних конструкціях, повинен не тільки легко оброблятися в різні конструкції та компоненти, але й оброблятися таким чином, щоб не погіршуватися його міцність, пластичність, в'язкість та стійкість до втоми.
4). Тривалість служби. Оскільки розрахунковий термін служби сонячної фотоелектричної системи становить понад 20 років, хороші антикорозійні характеристики також є важливим показником якості системи кріплення. Якщо термін служби опори занадто короткий, це пошкодить загальну стійкість конструкції, подовжить термін окупності та зменшить загальну економічну вигоду від проекту.
5). Відповідно до попередніх умов, сталеві конструкції сонячних батарей повинні бути простими у придбанні, виробництві та продажу.
3. Технічна оцінка сталевих опор сонячних батарей нового покоління
Використання кутових сталевих сонячних опор наразі залежить від дедалі більшої кількості умов, найважливішою причиною чого є те, що якість сталі на даний момент нерівномірна, встановлення вимагає великої кількості свердління на місці, але після свердління сталь легко іржавіє, тому для заміни цих кутових сталевих кронштейнів потрібен новий тип кронштейна, щоб уповільнити корозію та продовжити термін служби.
Основна структура нової опори сонячної енергії виглядає наступним чином:
1). Система опорних конструкцій зі спеціальної холоднокатаної тонкостінної сталі. Спеціальна холоднокатана тонкостінна сталь – це конструкційна система з легкої сталі, яку можна виготовляти партіями, швидко будувати та повністю функціонально використовувати. Кронштейн сталевої конструкції системи холоднокатаної тонкостінної сталі – це тип сталевого каркасу, виготовленого з попередньо виготовленої холоднокатаної тонкостінної сталі, який скріплюється болтами на будівельному майданчику.
2). Монолітна сталева монтажна система заводського виготовлення. Збірний сталевий каркас з прогонами може бути виготовлений та закріплений на місці, перш ніж об'єднати його з панелями для формування всієї фотоелектричної установки. Вимоги до монтажу цього сталевого кронштейна досить високі, використана сталь найвищої якості, процес обробки поверхні хороший, а для забезпечення успішного монтажу необхідне раннє спілкування з виробниками фотоелектричних компонентів.
3). Система опорної конструкції для фотоелектричних навісних стін з балково-колонною рамою. Для фотоелектричних навісних стін доцільно використовувати сталеву конструкцію з балково-колонною рамою. Через низьку поперечну жорсткість, коли висота конструкції або поверху висока, поперечні кріплення слід встановлювати для формування несучої каркасної конструкції. Сталева конструкція та моноліто-закладені елементи часто використовуються для створення гібридної конструкції в проектуванні висотних фотоелектричних навісних стін, що може покращити стійкість всієї конструкції до поперечних перешкод, одночасно зменшуючи кількість необхідної сталі та, отже, знижуючи загальну вартість.
4. Встановлення нових тонкостінних холоднокатаних компонентів сонячної опори:
1). Інноваційна холодноформована тонкостінна опора сонячної енергії для сталевих конструкцій виготовляється на заводі з використанням різних сталепластикових змішаних з'єднувачів. Існує кілька різновидів сталепластикових змішаних з'єднувачів, які можуть адаптуватися до різних умов монтажу.
2). Нова холоднокатана тонкостінна опора сонячної енергії легша за вагою та має більше монтажних отворів. Загалом, незалежний фундамент є основним фундаментом, до якого за потреби додається залізобетонна з'єднувальна балка. Стрічкові або перехресні фундаменти можна використовувати в місцях з поганими геологічними умовами, але слід уникати кроквяних фундаментів, наскільки це можливо. Верхні основи колон є шарнірними, тоді як вбудовані компоненти - це або вставлені основи колон, або вбудовані болти, занурені у водонепроникний бетон. Обидва типи прості в обробці, прості у будівництві та добре з'єднані.
