Enamik probleeme hoonesse integreeritud fotogalvaaniliste (BIPV) katustega ei ole põhjustatud valedest konstruktsiooniarvutustest, vaid paigutusjärjestuse valesti võtmisest.
Levinud lähenemine on paigutada orelid vastavalt ehitusprojektile, valida mugav ümmarguste numbrite vahe – näiteks 1,5 m või 1,2 m – ja seejärel paigaldada PV-moodulid peale. Poole installimise ajal võib meeskond avastada, et tugipunkt jääb mooduli servast 100 mm kaugusele või kinnitusvahend langeb mooduli raami nõrgale kohale. Joonised tuleb üle vaadata, arvutusi korrata ja projekti ajakava võib kahe nädala võrra edasi lükata.
Õige järjestus on vastupidine: kõigepealt määrake mooduli mõõtmed, määrake tugijoonte arv, arvutage võre vahe ja alles seejärel valige võre sektsioonid.
See juhend selgitab kogu protsessi, annab võrdlusvahemikud võrevahede, sektsioonide suuruste ja terase tarbimise kohta ning näitab, miks läbipaine muutub sageli enne tugevust juhtivaks konstruktsioonipiiranguks.
PV-mooduli mõõtmed määravad tugijooned, mis määravad võre vahe
Kaks põhilist tugikorraldust
PV-moodulit mõõtmetega 2278 × 1134 mm saab toetada kahes põhikonfiguratsioonis oredele.
| Toetuse kokkulepe | Mooduli orientatsioon | Toetatud servad | Purnide vahe |
| Pika serva tugi | Maastiku orientatsioon | Kaks pikka serva | Võrdne mooduli lühikese küljega, ligikaudu 1,13 m |
| Lühikese serva tugi | Portree orientatsioon | Kaks lühikest serva | Võrdne mooduli pika küljega, ligikaudu 2,28 m |
Purnide vahe ei ole suvaline disainivalik; see on tuletatud mooduli paigutusest. Mooduli lühikese külje mõõtmega 1134 mm on vastav vahekaugus ligikaudu 1,13 m. Pika külje mõõtmega 2278 mm on see ligikaudu 2,28 m. Kummaski põhikorralduses pole vahepealset tugiliini, kui pole lisatud kolmandat tuge.
Millal on vaja kolme tugiliini?
Suurte avauste, suure tuulekoormuse või raskemate moodulite puhul ei pruugi kahepunktiline tugi olla piisav. Üks lahendus on lisada mooduli keskosa alla rõngas, mis jagab esialgse vahemiku kaheks.
Lisatud tsentraalne võre on tugijoonte vaheline kaugus ligikaudu 1,14 m või 1,13 m, mis annab pika servaga toega sarnase konfiguratsiooni. Kompromiss seisneb selles, et vaja on rohkem võre, mis suurendab terase kogutarbimist.
Serva-kauguse piirangud
Mooduli serva ja võre keskjoone vahel tuleb säilitada piisav vahemaa. Tüüpiliste klambrite efektiivne haardelaius on ligikaudu 30–40 mm. Kui võre keskjoon on mooduli servale liiga lähedal, ei pruugi klamber kindlalt haarduda. Kui see on liiga kaugel, muutub mooduli üleulatus ülemääraseks, suurendades nurkades tuuletõusu all deformeerumise ohtu.
Tööstuses levinud tava on asetada võre keskjoon 50–100 mm mooduli servast sissepoole, tagades samal ajal, et üleulatus ei ületa viiendikku mooduli lühikese külje mõõtmest.
Kuidas võrevahed sektsioonide valikut mõjutavad
Kui võrevahe kahekordistub, kahekordistub ka iga võre kandev joonekoormus, eeldades sama pindalakoormust. Sektsiooni suurust tuleb vastavalt suurendada.
| Purnide vahe | Tüüpiline sektsioon | Teoreetiline kaal | Terase tarbimine pinnaühiku kohta | Märkmed |
| 1,13 m | C160 × 60 × 20 × 2,5 | u. 6,3 kg/m | u. 5,5 kg/m² | Rohkem ore, väiksem koormus elemendi kohta ja lihtsam käsitsemine paigaldamise ajal |
| 1,50 m | C180 × 70 × 20 × 2,5 | u. 7,1 kg/m | u. 4,7 kg/m² | kompromisslahendus; läbipainet tuleb kontrollida |
| 2,28 m | C220 × 70 × 20 × 3,0 | u. 9,4 kg/m | u. 4,1 kg/m² | Vähem võre, suurem koormus liikme kohta; läbipaine võib saada piiravaks teguriks |
Ainuüksi terase tarbimise põhjal tundub 2,28 m vahega lühikese serva tugi säästlikum umbes 4,1 kg/m² juures – see on üle 20% väiksem kui pika serva toega 5,5 kg/m².
Seda arvu ei tohiks aga käsitleda eraldiseisvana. Põhjus selgub järgmises osas.
Läbipaine: piir, milleni on võimalik jõuda enne, kui tugevus muutub kriitiliseks
Kuidas läbipaindepiirang määratakse?
Tavalistes kasutustingimustes kasutatavate katusekorpuste puhul on tavaliselt kasutatav tööstuslik piirang L/200. Mõned projektid, mille tuuletõkkekindluse ja veekindluse nõuded on rangemad, võivad kasutusele võtta L/250.
7,5 m avaga projekti puhul võimaldab L/200 läbipainet vaid 37,5 mm. 9 m ava puhul on piirang 45 mm. Need piirangud on terasdetailide puhul suhteliselt piiravad.
Miks kahekordistamine võre vahele muudab läbipainde kontrollimise keerulisemaks?
Läbipaine on võrdeline ühtlaselt jaotunud koormusega ja pöördvõrdeline elemendi teise pindalamomendiga, eeldades sama ulatuse ja toe tingimusi.
Kui võrevahe suureneb 1,13 m-lt 2,28 m-le, kahekordistub liini koormus igale võrele, nagu ka läbipaine muidu muutumatutes tingimustes. Sektsiooni suurendamine C160-lt C220-le annab ainult piiratud pindala suurenemise teisel hetkel, mis ei pruugi täiendavat koormust täielikult kompenseerida.
Selle tulemusena võib tugevuskontroll siiski ületada lubatud piiri, kuni läbipaindekontroll ebaõnnestub. See on üks levinumaid katusekorpuse projekteerimisprobleeme ja see avastatakse sageli alles jooniste ülevaadete käigus.
Miks on läbipaindenõuded BIPV katuste jaoks rangemad?
Hoones kasutatavas fotogalvaanilises (BAPV) süsteemis paigaldatakse PV-moodulid tugikonstruktsioonile, mis seejärel kinnitatakse metallkatuse külge. Liigne läbipaine võib kahjustada tugikonstruktsiooni ja katusepaneelide vahelisi tihendeid, tekitades hooldusprobleeme, mida saab mõnikord lahendada tihendite uuesti sulgemise või asendamisega.
BIPV süsteemis PV-moodulid ise moodustavad osa katuseümbrisest. Kui võre paindub 5 mm, võib paneeli vuuk avaneda 5 mm võrra. Hüdroisolatsiooni järjepidevus sõltub nii konstruktsiooni jäikusest kui ka tihendusdetailidest.
Seetõttu nõuavad BIPV-katused sageli rangemat läbipaindekontrolli kui tavalised metallkatused ja miks suurte sammastevahedega projektide puhul võidakse lühikese serva tugikorraldused tagasi lükata.
Kolm täiendavat piirangut, mis võivad muuta võre vahet
Veergude vahe
Pöörise ulatuse määrab pearaami sammaste vaheline kaugus. Tööstushoonete puhul on levinud veergude vahekaugused 6 m, 7,5 m ja 9 m.
Kui sammaste vahe suureneb, pikeneb võre ulatus, mis nõuab üldiselt sügavamaid sektsioone ja suurendab terase tarbimist. Seetõttu tuleb võrevahed valida pigem kindlaksmääratud veergude paigutuse raames kui iseseisvalt.
PV mooduli liigendid
Purlini positsioonid peavad ühtima PV-moodulite vaheliste ühendustega. Kui võre langeb otse mooduli keskosa alla, võivad kinnitusdetailid maanduda mooduli tagaplaadi toetamata alale, jättes ühenduse sõltuvaks kinnitusest ja potentsiaalselt vähendades liigendi jäikust.
Paneeli paigutuse ajal märkige esmalt mooduli ühendusjooned ja seejärel määrake võre keskjooned. Seda järjestust ei tohiks ümber pöörata.
Termiline liikumine
Kui katuse temperatuur ulatub 70 °C-ni, paisuvad terasest võred ja alumiiniummoodulraamid erineva kiirusega, kuna nende soojuspaisumistegurid erinevad. Seetõttu ei ole nende pikisuunaline paisumine identne. Levinud insenertehniline lähenemisviis on libisevate detailide lisamine piki pikisuunas, võimaldades piiratud suhtelist liikumist moodulite ja võre vahel.
Liiga kitsas vahekaugus võib seda liikumist piirata ja suurendada tõkestuspingeid mooduli raamides. Seetõttu ei tähenda tihedam võrevahe automaatselt turvalisemat kujundust.
Täieliku purlinivaliku näide
Eeldatavad tingimused: 7,5 m sammaste vahe, integreeritud BIPV-katus, PV-moodulid mõõtmetega 2278 × 1134 mm ja projekt, mis asub mõõduka tuulerõhu tsoonis.
1. samm: valige tugikorraldus. 7,5 m sammaste vahe on suhteliselt suur. Lühikese serva toe ja 2,28 m vahekauguse korral võib läbipainet olla L/200 piiri all raske kontrollida. Seetõttu valitakse maastiku orientatsioonis pika serva tugi, mille vahekaugus on 1,13 m.
2. samm: valige võreosa. Arvutage liinikoormus ja valige sektsioon C160 × 60 × 20 × 2,5, kasutades tühikoormust 20 kg/m², säilituskoormust 0,5 kN/m² ja kehtivaid kohalikke tuulekoormuse kombinatsioone. Kui tuulerõhk on kõrgem, uuendage C180 × 70 × 20 × 2,5.
3. samm: kontrollige läbipainde. 7,5 m ava puhul on L/200 piirang 37,5 mm. Kontrollige läbipainet kehtivate koormuskombinatsioonide korral ja veenduge, et see jääb lubatud piiridesse.
4. samm: joondage mooduli ühendused. Paigaldage moodulid 1134 mm paigutusmooduli abil. Joondage võre keskjooned mooduli ühendusjoontega sihtmärgi positsioneerimise tolerantsiga ±5 mm.
5. samm: täitke paigutusjoonised. Märkige selgelt võrevahe, sektsioonide spetsifikatsioonid, kinnitusdetailide asendid, libisevad otsad ja fikseeritud otsad.
Selle järjestuse järgimine aitab vähendada küljenduse muutmise tõenäosust jooniste ülevaatuste ajal.
Korduma kippuvad küsimused
1. küsimus: milline on tüüpiline katuseribade vaheline kaugus?
Üldine tööstusharu ulatus on 1,0–1,5 m. Tegelik vahekaugus sõltub mooduli mõõtmetest, tugede paigutusest ja koormuse kombinatsioonidest. Moodulil, mille lühikese külje mõõtmed on 1134 mm, vastab pika serva tugi ligikaudu 1,13 m kaugusele. Lühikese serva tugi, mis põhineb pika külje mõõtmel 2278 mm, vastab ligikaudu 2,28 m-le, mis ületab tavapärase ulatuse ja nõuab eraldi läbipainde kontrollimist.
2. küsimus: kas väiksem võrevahe muudab katuse alati turvalisemaks?
Ei. Väiksem vahemaa tähendab rohkem harusid ja suuremat terasekulu. Samuti võib see piirata soojuspaisumiseks vajalikku libisevat liikumist, suurendades mooduli raamide tõkestuspingeid. Õige lähenemisviis on läbipainde, tugevuse ja soojusliikumise nõuete üheaegne rahuldamine.
3. küsimus: kas BIPV-katusel saab kasutada sama võre paigutust kui tavalisel metallkatusel?
Seda ei soovitata ilma konkreetse disainiülevaatuseta. Tavaliste metallkatuste läbipaindepiirid käsitlevad peamiselt drenaaži ja välimust, samas kui BIPV-katused peavad säilitama ka järjepidevuse PV-moodulite ja hüdroisolatsioonisüsteemi vahel. Sama võre paigutus võib olla piisav BAPV jaoks, kuid see võib põhjustada paneelide liigeste liigset avanemist BIPV rakenduses.
4. küsimus: kas BIPV-de ümberehitamisel olemasolevale tehase katusele tuleks lisada või neid tihedamalt paigutada?
Olemasolev konstruktsioon tuleb ümber hinnata, lähtudes esialgsetest projekteerimiskoormustest ja selle hetke korrosiooniseisundist. Tööstusharu kogemus näitab, et vähem kui pooled olemasolevatest metallkatustest läbivad PV moderniseerimiseks nõutavad konstruktsioonivõimsuse kontrollid. Konstruktsiooni rikke korral võib osutuda vajalikuks tugevdamine, sealhulgas osade mahutavuse suurendamine, tugede lisamine või võre asendamine. Need meetmed võivad moodustada 15–25% moderniseerimise eelarvest.
PV tühikoormuste ja hoolduspingekoormuste integreerimine konstruktsiooni projekteerimisetapis võib vähendada terase kogutarbimist ligikaudu 8–12% võrra, võrreldes konstruktsiooniga, mis vajab hilisemat tugevdamist. See hinnanguline sääst tuleneb jagatud ühendusdetailide, sektsioonide optimeerimise ja integreeritud katusekujunduse koosmõjust. See välistab erinevused PV-moodulite endi hinnas.
Kontakt: info@xzbesta.com
