Как выбрать системы крепления для солнечных фотоэлектрических панелей в зависимости от требований?

1. Типы стали, используемые в системах крепления солнечных панелей
Учитывая простую структуру и небольшие размеры систем крепления солнечных фотоэлектрических панелей, при выборе стальных материалов преимущественно используются легкая конструкционная сталь и обычная конструкционная сталь небольшого сечения.

Легкая конструкционная сталь: Легкая конструкционная сталь в основном относится к круглой стали, малоугловой стали и тонкостенной стали. Уголковая сталь, используемая в качестве опорных элементов, может эффективно использовать прочность стали и облегчать общую установку системы крепления. Однако при использовании в качестве изгибаемых или сжимаемых элементов она имеет тенденцию вызывать относительно большие деформации. В настоящее время диапазон моделей уголковой стали, доступных в национальных стандартах, ограничен для систем крепления солнечных панелей, что подчеркивает необходимость более широкого разнообразия моделей малоугловой стали для адаптации к быстро развивающемуся рынку солнечной энергетики. Для элементов прогонов тонкостенная сталь обычно изготавливается из тонких стальных листов толщиной 1,5–5 мм, которые формуются в различные формы и размеры поперечного сечения путем холодной гибки или холодной прокатки.

По сравнению с горячекатаной сталью, тонкостенная сталь может увеличить радиус инерции на 50–60% для одной и той же площади поперечного сечения, в то время как момент инерции сечения и момент сопротивления могут увеличиться в 0,5–3 раза. Это позволяет более эффективно использовать прочность материала. Однако обработка тонкостенной стали в основном осуществляется на заводах, требуя высокоточной сверловки для выравнивания с отверстиями для винтов на задней панели фотоэлектрических панелей. Заводская обработка и сверление необходимы перед горячим цинкованием для предотвращения ржавчины. Во время монтажа на месте небольшое поперечное сечение стали затрудняет работу с инструментами, усложняя процесс строительства. В настоящее время большинство отечественных фотоэлектрических панелей нельзя напрямую устанавливать с использованием тонкостенной стали и требуется дополнительная вспомогательная крепежная конструкция (например, зажимные блоки).

Обычная конструкционная сталь: Обычная конструкционная сталь обычно использует углеродистую конструкционную сталь или низколегированную сталь, которые легко выплавляются и экономичны. Существуют различные типы поперечных сечений, обычно используемых в фотоэлектрике, включая двутавровые балки, Н-образные балки, L-образные балки и специальные секции, разработанные по индивидуальному заказу. Методы обработки также разнообразны. Сварные стальные секции, например, включают выбор стальных листов различной толщины и сварку их в фасонную сталь на заводах в соответствии с требованиями проекта. Этот метод позволяет использовать стальные листы различной толщины в разных конструктивных частях на основе расчетов усилий для разных секций фотоэлектрического проекта. Этот подход более разумен с точки зрения распределения напряжений по сравнению с горячекатаными изделиями однократного формования, что делает его более подходящим для монтажа на месте и экономит стальные материалы.

2. Требования к характеристикам стали в системах крепления солнечных панелей
Сталь, используемая в стальных конструкциях солнечных панелей, должна обладать следующими свойствами:

1) Предел прочности при растяжении и предел текучести. Высокий предел текучести позволяет использовать меньшие поперечные сечения стальных элементов, уменьшая вес конструкции, экономя сталь и снижая общую стоимость проекта. Высокая прочность на растяжение увеличивает общий запас прочности конструкции, повышая ее надежность.

2) Пластичность, ударная вязкость и сопротивление усталости. Хорошая пластичность позволяет конструкции подвергаться значительной деформации до разрушения, что позволяет своевременно обнаружить и принять корректирующие меры. Хорошая пластичность также помогает корректировать локальные пиковые напряжения. Фотоэлектрические панели часто устанавливаются с использованием принудительных методов для регулировки углов, а пластичность позволяет перераспределять внутренние усилия в конструкции, делая напряжения в ранее сконцентрированных областях более равномерными и улучшая общую несущую способность конструкции. Хорошая ударная вязкость позволяет конструкции поглощать больше энергии при воздействии внешних ударных нагрузок, особенно на пустынных электростанциях и крышных установках, где ветровые нагрузки значительны. Ударная вязкость стали может эффективно снизить риски. Хорошая усталостная прочность также позволяет конструкции более эффективно выдерживать переменные и повторяющиеся ветровые нагрузки.

3) Технологичность. Хорошая технологичность включает холодную обработку, горячую обработку и свариваемость. Сталь, используемая в фотоэлектрических стальных конструкциях, должна не только легко обрабатываться в различные формы конструкций и компонентов, но и обеспечивать, чтобы эти конструкции и компоненты не испытывали значительных неблагоприятных воздействий на прочность, пластичность, ударную вязкость и усталостную прочность из-за обработки.

4) Срок службы. Поскольку солнечные фотоэлектрические системы рассчитаны на срок службы более 20 лет, хорошая коррозионная стойкость также является важным показателем качества системы крепления. Если система крепления имеет короткий срок службы, это неизбежно повлияет на стабильность всей конструкции, продлит срок окупаемости инвестиций и снизит общую экономическую выгоду проекта.

5) При вышеуказанных условиях сталь, используемая в фотоэлектрических стальных конструкциях, также должна быть легкодоступной, простой в производстве и доступной по цене.

3. Технический анализ новых систем крепления солнечных панелей из стальных конструкций
Использование уголковой стали в системах крепления солнечных панелей все больше ограничивается, в основном из-за несоответствующего качества стали и необходимости обширного сверления на месте, что может привести к ржавчине. Поэтому требуются новые системы крепления для замены систем из уголковой стали, чтобы уменьшить коррозию и продлить срок службы.

Основные конструктивные формы новых систем крепления солнечных панелей:

1) Система крепления из тонкостенной стали специального профиля, полученной методом холодной формовки. Тонкостенная сталь специального профиля, полученная методом холодной формовки, представляет собой сборную, сухую, легкую стальную конструктивную систему, которая позволяет осуществлять массовое производство, быструю сборку и отличается низким потреблением стали, экономией времени и эффективностью труда. Система крепления из стальной конструкции из тонкостенной стали специального профиля, полученной методом холодной формовки, включает в себя соединение заводских сборных тонкостенных сталей, полученных методом холодной формовки, на месте с помощью болтов для формирования каркаса конструкции, а затем установку фотоэлектрических панелей для завершения массива.

2) Заводская сборная цельностальная система крепления. Эта система включает в себя заводские сборные стальные конструкции с прогонами, которые требуют только сборки и фиксации на месте, а затем установки фотоэлектрических панелей для формирования всего массива. Она обеспечивает высокую скорость строительства и подходит для крупных электростанций. Требования к установке для этой системы крепления из стальной конструкции чрезвычайно высоки, обычно включают сталь высочайшего качества, отличные процессы обработки поверхности и тщательное предварительное согласование с производителями фотоэлектрических компонентов для достижения идеальной совместимости сборки.

3) Система крепления фотоэлектрических панелей типа балка-колонна-каркас-стена. Фотоэлектрические навесные стены подходят для систем крепления из стальных конструкций типа балка-колонна-каркас. Эта конструкция легкая и надежная. Однако из-за ее небольшой боковой жесткости требуется боковая распорка для формирования раскосной каркасной конструкции, когда конструкция высокая или имеет большие высоты этажей. При проектировании высотных фотоэлектрических навесных стен обычно используются смешанные конструкции, сочетающие сталь и залитые на месте закладные детали, для повышения общей устойчивости конструкции к боковому смещению, уменьшения потребления стали и снижения общей стоимости.

4. Установка компонентов для новых систем крепления солнечных панелей из тонкостенной стали, полученной методом холодной формовки:

1) Соединение элементов стальной конструкции: Новая система крепления солнечных панелей из тонкостенной стали, полученной методом холодной формовки, собирается из заводских сборных сталепластиковых гибридных соединителей. Эти соединители выпускаются в различных моделях для соответствия различным условиям установки. Правильный выбор форм и методов соединения для гибридных компонентов является важным аспектом общей конструкции конструкции.

2) Соединение системы крепления с фундаментом: Новая система крепления солнечных панелей из тонкостенной стали, полученной методом холодной формовки, легкая и имеет несколько монтажных отверстий. Обычно используются отдельные фундаменты, при необходимости добавляются железобетонные балки. Для районов с плохими геологическими условиями можно использовать ленточные фундаменты или крестообразные фундаменты, а плитные фундаменты следует избегать по возможности. Все верхние основания колонн принимают шарнирные соединения, а закладные детали могут использовать вставные основания колонн или предварительно заложенные болты, обернутые водонепроницаемым бетоном. Оба типа оснований колонн просты в обработке, легки в строительстве и обеспечивают хорошие характеристики соединения.

3) Соединение прогонов системы крепления: Существует три типа узлов соединения: жесткие, шарнирные и полужесткие. Методы модульного производства для этих типов соединений уже доступны. Шарнирные соединения просты в конструкции и наиболее просты в изготовлении и установке. Однако в районах с сильными ветрами требуются горизонтальные или диагональные распорки, чтобы помочь стене выдерживать горизонтальные нагрузки и обеспечивать дополнительную жесткость. Когда распорки не установлены, узлы соединения между балками и колоннами должны быть жесткими. Полужесткие соединения проще в конструкции, чем жесткие соединения, и обеспечивают лучшие характеристики, чем шарнирные соединения. Однако из-за сложности контроля распределения их усилий практическое применение требует опыта, и в настоящее время они редко используются. Соединения на месте обычно включают болтовые шарнирные соединения с последующей сваркой на обоих концах.