Dauguma pastatuose integruotų fotovoltinių (BIPV) stogų problemų kyla ne dėl neteisingų konstrukcijų skaičiavimų, o dėl neteisingos išdėstymo sekos.
Įprastas būdas yra išdėlioti gaubtus pagal pastato projektą, pasirinkti patogų apvalų skaičių tarpą, pvz., 1,5 m arba 1,2 m, ir tada sumontuoti PV modulius viršuje. Įpusėjus montavimui, komanda gali pastebėti, kad atramos taškas patenka į 100 mm nuo modulio krašto arba kad tvirtinimo detalė patenka į silpną modulio rėmo vietą. Brėžiniai turi būti tikslinami, skaičiavimai kartojami, projekto grafikas gali vėluoti dviem savaitėms.
Teisinga seka yra atvirkštinė: pirmiausia nustatykite modulio matmenis, nustatykite atraminių linijų skaičių, apskaičiuokite atstumą tarp įtvarų ir tik tada pasirinkite įtvaras.
Šiame vadove paaiškinamas visas procesas, pateikiami atskaitos intervalai, nustatyti atstumo tarp įvorių, sekcijų dydžių ir plieno sąnaudų diapazonui, ir parodoma, kodėl deformacija dažnai tampa pagrindiniu projektavimo apribojimu prieš stiprumą.
PV modulio matmenys nustato atramos linijas, kurios nustato atstumą tarp galiukų
Du pagrindiniai paramos susitarimai
PV modulis, kurio matmenys 2 278 × 1 134 mm, gali būti paremtas ant dviejų pagrindinių konfigūracijų.
| Paramos susitarimas | Modulio orientacija | Palaikomi kraštai | Tarpas tarp galiukų |
| Ilgo krašto atrama | Kraštovaizdžio orientacija | Du ilgi kraštai | Lygi modulio trumpajai pusei, maždaug 1,13 m |
| Trumpo krašto atrama | Portreto orientacija | Du trumpi kraštai | Lygi modulio ilgajai kraštinei, maždaug 2,28 m |
Tarpai tarp galiukų nėra savavališkas dizaino pasirinkimas; jis gaunamas iš modulio išdėstymo. Kai modulio trumposios pusės matmuo yra 1 134 mm, atitinkamas atstumas yra maždaug 1,13 m. Ilgojo krašto matmuo yra 2 278 mm, tai yra maždaug 2, 28 m. Nė viename pagrindiniame susitarime nėra tarpinės atramos linijos, nebent būtų pridėta trečioji atrama.
Kada reikalingos trys atramos linijos?
Esant dideliems tarpatramiams, didelėms vėjo apkrovoms ar sunkesniems moduliams, dviejų taškų atramos gali nepakakti. Vienas iš sprendimų – po modulio viduriu pridėti apkabą, padalijant pradinį tarpatramį į du tarpus.
Pridėjus centrinę atramą, atstumas tarp atraminių linijų tampa maždaug 1,14 m arba 1,13 m, todėl konfigūracija panaši į ilgų kraštų atramą. Kompromisas yra tas, kad reikia daugiau garbanų, todėl padidėja bendras plieno suvartojimas.
Krašto ir atstumo apribojimai
Turi būti išlaikytas pakankamas atstumas tarp modulio krašto ir apkabos vidurio linijos. Įprastų spaustuvų efektyvus sugriebimo plotis yra maždaug 30–40 mm. Jei apkabos vidurinė linija yra per arti modulio krašto, spaustukas gali nesaugiai sukibti. Jei jis yra per toli, modulio iškyša tampa per didelė, todėl padidėja deformacijos rizika kampuose, kai kyla vėjas.
Įprasta pramonės praktika yra išdėstyti apkabos vidurinę liniją 50–100 mm į vidų nuo modulio krašto, tuo pačiu užtikrinant, kad iškyša neviršytų vienos penktadalio modulio trumposios pusės matmens.
Kaip atkarpos tarpai įtakoja sekcijos pasirinkimą
Kai tarpai tarp galiukų padvigubėja, kiekvienos sijos nešama linijos apkrova taip pat padvigubėja, darant prielaidą, kad ploto apkrova yra tokia pati. Sekcijos dydis turi būti atitinkamai padidintas.
| Tarpas tarp galiukų | Tipiškas skyrius | Teorinis svoris | Plieno suvartojimas ploto vienetui | Pastabos |
| 1,13 m | C160 × 60 × 20 × 2,5 | apytiksliai 6,3 kg/m | apytiksliai 5,5 kg/m² | Daugiau apkabų, mažesnė apkrova vienam elementui ir lengvesnis valdymas montuojant |
| 1,50 m | C180 × 70 × 20 × 2,5 | apytiksliai 7,1 kg/m | apytiksliai 4,7 kg/m² | Kompromisinis sprendimas; reikia patikrinti deformaciją |
| 2,28 m | C220 × 70 × 20 × 3,0 | apytiksliai 9,4 kg/m | apytiksliai 4,1 kg/m² | Mažiau galiukų, didesnė apkrova vienam nariui; įlinkis gali tapti ribojančiu veiksniu |
Remiantis vien tik plieno suvartojimu, trumpų kraštų atrama su 2,28 m atstumu atrodo ekonomiškesnė, kai yra maždaug 4,1 kg/m² – daugiau nei 20 % mažiau nei 5,5 kg/m², susijusi su ilga briauna.
Tačiau šis skaičius neturėtų būti vertinamas atskirai. Priežastis paaiškės kitame skyriuje.
Nukrypimas: riba, kurią galima pasiekti, kol jėga netampa kritiška
Kaip nustatoma nukrypimo riba?
Stogo įvorėms įprastomis eksploatavimo sąlygomis dažniausiai naudojamas pramonės apribojimas L/200. Kai kuriuose projektuose, kuriems taikomi griežtesni atsparumo vėjui ir hidroizoliacijos reikalavimai, gali būti taikomas L/250.
Projektui, kurio tarpatramis yra 7,5 m, L/200 leidžia tik 37,5 mm įlinkį. 9 m tarpatramio riba yra 45 mm. Šios nuolaidos yra gana ribojančios plieninius elementus.
Kodėl padvigubinus tarpą tarp galiukų, sunkiau valdyti deformaciją?
Įlinkis yra proporcingas tolygiai paskirstytai apkrovai ir atvirkščiai proporcingas elemento antrajam ploto momentui, darant prielaidą, kad tarpatramis ir atramos sąlygos yra tokios pat.
Kai atstumas tarp galiukų padidėja nuo 1,13 m iki 2,28 m, kiekvienos sijos apkrova padidėja maždaug dvigubai, kaip ir įlinkis, esant kitoms sąlygoms. Padidinus atkarpą nuo C160 iki C220, antrasis ploto momentas padidės tik ribotai, o tai gali nevisiškai kompensuoti papildomos apkrovos.
Dėl to stiprumo patikra vis tiek gali atitikti leistiną ribą, kol deformacijos patikra nepavyks. Tai yra viena iš labiausiai paplitusių stogo angų projektavimo problemų ir dažnai atrandama tik brėžinių peržiūrų metu.
Kodėl BIPV stogų įlinkio reikalavimai yra griežtesni?
Pastate taikomoje fotovoltinės (BAPV) sistemoje PV moduliai montuojami ant atraminės konstrukcijos, kuri vėliau tvirtinama prie metalinio stogo. Per didelis įlinkis gali pažeisti sandariklius tarp atraminės konstrukcijos ir stogo plokščių, todėl gali kilti priežiūros problema, kurią kartais galima išspręsti sandarinant arba pakeičiant tarpiklius.
BIPV sistemoje patys PV moduliai sudaro stogo apvalkalo dalį. Jei kojelė pasislenka 5 mm, plokštės jungtis gali atsidaryti 5 mm. Hidroizoliacijos tęstinumas priklauso nuo konstrukcijos standumo ir sandarinimo detalių.
Štai kodėl BIPV stogams dažnai reikalinga griežtesnė deformacijos kontrolė nei įprastiems metaliniams stogams, o trumpų kraštų atramos priemonės gali būti atmestos projektuose su dideliais tarpais tarp kolonų.
Trys papildomi apribojimai, galintys pakeisti tarpą tarp galiukų
Tarpai tarp stulpelių
Garbanos tarpatramis nustatomas pagal atstumą tarp pagrindinio rėmo kolonų. Pramoniniams pastatams įprastas pasirinkimas yra 6 m, 7,5 m ir 9 m atstumas tarp kolonų.
Didėjant tarpams tarp kolonų, ilgėja garbanos tarpatramis, todėl paprastai reikia gilesnių sekcijų ir didėja plieno sąnaudos. Todėl tarpas tarp galiukų turi būti parenkamas atsižvelgiant į nustatytą stulpelių išdėstymą, o ne atskirai.
PV modulių jungtys
Garbanos padėtis turi sutapti su PV modulių jungtimis. Jei kojelė nukrenta tiesiai po modulio viduriu, tvirtinimo detalės gali atsidurti neparemtoje modulio galinės plokštės srityje, todėl jungtis priklauso nuo užspaudimo ir gali sumažinti jungties standumą.
Plokštės išdėstymo metu pirmiausia pažymėkite modulio jungties linijas, o tada nustatykite įtvaras. Ši seka neturėtų būti pakeista.
Šiluminis judėjimas
Stogo temperatūrai pasiekus 70°C, plieninės kojelės ir aliuminio modulių karkasai plečiasi skirtingu greičiu, nes skiriasi jų šiluminio plėtimosi koeficientai. Todėl jų išilginis plėtimasis nėra identiškas. Įprastas inžinerinis metodas yra įtraukti slankiojančias detales išilgine kryptimi, kad būtų galima riboti santykinį judėjimą tarp modulių ir gaubtų.
Pernelyg siauras atstumas tarp galiukų gali apriboti šį judėjimą ir padidinti suvaržymo įtempius modulių rėmuose. Todėl artesni tarpai tarp galiukų automatiškai nereiškia saugesnio dizaino.
Išsamus garbanos pasirinkimo pavyzdys
Numatomos sąlygos: 7,5 m atstumas tarp kolonų, integruotas BIPV stogas, PV moduliai, kurių matmenys 2 278 × 1 134 mm, ir projektas, esantis vidutinio vėjo slėgio zonoje.
1 veiksmas: pasirinkite paramos išdėstymą. 7,5 m atstumas tarp kolonų yra gana didelis. Esant trumpų kraštų atramai ir 2,28 m atstumui tarp galiukų, deformaciją gali būti sunku suvaldyti nesiekiant L/200 ribos. Todėl pasirinkta ilgų kraštų atrama kraštovaizdžio orientacijoje, o atstumas tarp galiukų yra 1,13 m.
2 veiksmas: pasirinkite garbanos sekciją. Apskaičiuokite linijos apkrovą ir pasirinkite C160 × 60 × 20 × 2,5 sekciją, naudodami 20 kg/m² savąją apkrovą, 0,5 kN/m² palaikomąją gyvąją apkrovą ir taikomus vietinės vėjo apkrovos derinius. Jei vėjo slėgis didesnis, atnaujinkite iki C180 × 70 × 20 × 2,5.
3 veiksmas: patikrinkite nuokrypį. 7,5 m tarpatramio riba L/200 yra 37,5 mm. Patikrinkite deformaciją pagal taikomus apkrovų derinius ir įsitikinkite, kad ji neviršija leistinos ribos.
4 veiksmas: sulygiuokite modulio jungtis. Išdėstykite modulius naudodami 1 134 mm išdėstymo modulį. Sulygiuokite apkabos vidurines linijas su modulio jungties linijomis, taikinio padėties paklaida ±5 mm.
5 veiksmas: užpildykite išdėstymo brėžinius. Aiškiai nurodykite atstumą tarp galiukų, sekcijų specifikacijas, tvirtinimo detalių vietas, slankiojančius galus ir fiksuotus galus.
Šios sekos laikymasis padeda sumažinti išdėstymo pataisymų tikimybę brėžinių peržiūros metu.
Dažnai užduodami klausimai
1 klausimas: koks yra įprastas atstumas tarp stogo apvadų?
Įprastas pramonės diapazonas yra 1,0–1,5 m. Faktinis atstumas priklauso nuo modulio matmenų, atramų išdėstymo ir apkrovų derinių. Modulio, kurio trumpojo krašto matmuo yra 1 134 mm, ilgo krašto atrama atitinka maždaug 1,13 m atstumą. Trumpojo krašto atrama, pagrįsta 2 278 mm ilgio šono matmeniu, atitinka maždaug 2,28 m, o tai viršija įprastą diapazoną ir reikalauja atskiro deformacijos patikrinimo.
2 klausimas: ar dėl mažesnio atstumo stogas visada yra saugesnis?
Ne. Mažesnis atstumas reiškia daugiau galiukų ir daugiau plieno sąnaudų. Tai taip pat gali apriboti slydimo judesį, reikalingą šiluminiam plėtimuisi, padidindamas suvaržymo įtempius modulių rėmuose. Teisingas požiūris yra tenkinti deformacijos, stiprumo ir šiluminio judėjimo reikalavimus vienu metu.
3 klausimas: ar BIPV stogui gali būti naudojamas toks pat griovelių išdėstymas kaip ir įprastam metaliniam stogui?
Tai nerekomenduojama atlikti be konkrečios dizaino peržiūros. Įprastų metalinių stogų deformacijos ribos pirmiausia yra susijusios su drenažu ir išvaizda, o BIPV stogai taip pat turi išlaikyti tęstinumą tarp PV modulių ir hidroizoliacijos sistemos. Tos pačios apkabos išdėstymas gali būti tinkamas BAPV, tačiau naudojant BIPV gali pernelyg atsidaryti plokščių jungtys.
4 klausimas: ar BIPV montuojant ant esamo gamyklos stogo reikėtų pridėti ar išdėstyti juos arčiau?
Esama konstrukcija turi būti iš naujo įvertinta atsižvelgiant į pradines projektines apkrovas ir esamą korozijos būklę. Pramonės patirtis rodo, kad mažiau nei pusė esamų metalinių stogų atitinka konstrukcinio pajėgumo patikrinimus, reikalingus PV modernizavimui. Jei konstrukcija sugenda, gali prireikti sutvirtinimo, įskaitant nario pajėgumo didinimą, atramų pridėjimą arba tvarsčių pakeitimą. Šios priemonės gali sudaryti 15–25 % modernizavimo biudžeto.
Integruojant PV tuščiąsias apkrovas ir eksploatacines gyvąsias apkrovas konstrukcijos projektavimo etape, bendras plieno suvartojimas gali sumažėti maždaug 8–12 %, palyginti su konstrukcija, kurią reikia vėliau sustiprinti. Šis numatomas sutaupymas atsiranda dėl bendros jungties detalių, sekcijų optimizavimo ir integruoto stogo dizaino bendro poveikio. Tai neapima pačių PV modulių kainų skirtumų.
Susisiekite: info@xzbesta.com
