Истото BIPV покривен систем може да пропадне на три сосема различни начини кога е инсталиран на три различни локации.
На крајбрежните локации, корозијата е примарен ризик. Во пустините високите температури и прашината го земаат својот данок. На големи надморски височини, интензивното УВ зрачење и снежните оптоварувања стануваат главна загриженост. Овие средини поставуваат различни - а понекогаш и конфликтни - барања за структурата, обвивката на зградата и PV модулите.
Многу проекти сè уште го користат истиот конвенционален дизајн на покриви без оглед на локацијата. Тој пристап може добро да функционира во блага внатрешна клима, но во сурови средини може да остави нерешени неколку ранливости. Оваа статија ги испитува клучните еколошки стресови, механизмите за неуспех и минималните размислувања за дизајн за секоја поставка.
Зошто суровата средина се вистински стрес тест за BIPV
Три средини, три неуспешни патишта
Клучната разлика помеѓу BIPV и конвенционалниот покрив е тоа што самите PV модули се дел од обвивката на зградата. Ова значи дека тие мора да извршуваат три функции истовремено: производство на електрична енергија, хидроизолација и носење. Неуспехот во која било од овие области може да ги компромитира другите две.
Корозијата најпрво ги напаѓа прицврстувачите и поврзувачките плочи, по што следат рамки на модулите и разводни кутии. Високите температури ја намалуваат ефикасноста на производството на енергија додека го забрзуваат стареењето на материјалите за инкапсулација. УВ зрачењето најпрво ги разградува задниот лист и капсулантот, што потенцијално ќе доведе до дефект на изолацијата со текот на времето.
Заедничката шема кај сите три патеки на неуспех е таа неуспехот ретко се случува одеднаш. Наместо тоа, штетата постепено се акумулира во текот на првите пет години, при што проблемите стануваат поочигледни помеѓу петтата и осмата година.
Зошто конвенционалните практики на покриви не се доволни?
Примарните цели на конвенционалниот дизајн на покривот се хидроизолација и структурна носивост. Заштитата од корозија и стареењето на материјалот често се оценуваат врз основа на претпоставката за „општо индустриско опкружување“.
Суровата средина бара поинаков пристап. Земете ги крајбрежните области како пример: за истата челична компонента, заштитата од корозија C3 или C4 може да биде доволна за проект во внатрешноста на земјата, додека проект на 500 метри од крајбрежјето може да бара заштита од C5-M, во зависност од реалните услови на изложеност и важечките стандарди. Потребната дебелина на облогата може да се разликува за повеќе од два пати, што доведува до значителна разлика во трошоците.
| Животна средина | Примарни фактори на стрес | Типични режими на неуспех | Клучни размислувања за дизајн |
| Крајбрежни | Спреј со сол, хлоридни јони, висока влажност | Корозија на прицврстувачите, корозија на приклучната плоча, бели точки на корозија на рамки на модулите | Категорија за заштита од корозија, дебелина на облогата, изолација на различни метали |
| Пустина | Високи температури, песок и прашина, силен ветер, големи температурни флуктуации | Деградација на излезната моќност, акумулација на прашина на стаклото, оштетување од ветрот | Температурен коефициент, детали отпорни на ветер, пристап за чистење |
| Голема надморска височина | Интензивно УВ зрачење, ниски температури, снежни оптоварувања, големи температурни флуктуации дневно-ноќ | Напукнување на задниот лист, пожолтување на капсулантот, оштетување од снег | Отпорност на материјални временски услови, пресметки на оптоварување на снег, патеки за одводнување |
Крајбрежни проекти: Корозијата е главен приоритет
Што значи ISO 12944 C5-M?
Според класификацијата на атмосферска корозивност во ISO 12944-2, крајбрежните локации лоцирани на 500 метри од брановите што се пробиваат може да спаѓаат во категоријата C5-M, што укажува на многу висока корозивност, во зависност од реалните услови на животната средина.
Ова не е само прашање на примена на малку построга заштита. Во средини C5-M, годишната стапка на корозија на јаглеродниот челик може да биде пет до десет пати повисока отколку во средини C3. Челичните компоненти без соодветна заштита може да развијат значително рѓосување и загуба на напречниот пресек во рок од три до пет години.
Минимални барања за избор на облоги и прицврстувачи
Во средини C5-M, галванизацијата на топло бара значително поголема дебелина на облогата:
| Категорија на корозија | Типична средина | Барања за дебелина на челичен слој | Препорачан систем за заштита |
| C3 | градови во внатрешноста; општи индустриски средини | 55-70 μm | Поцинкување со топло натопи, или прајмер + завршен слој |
| C4 | Индустриски области, благо корозивни крајбрежни средини | 70-85 μm | Поцинкување со топло поцинкување + епоксиден среден слој + полиуретански завршен слој |
| C5-M | На 500 m од крајбрежјето, офшор средини | 85–100 μm (за компоненти подебели од 6 mm); ≥120 μm за морски инженерски компоненти | Топло поцинкување + дуплекс систем за обложување, со вкупна дебелина на сув филм од ≥300 μm |
Прицврстувачите се уште еден детал што често се занемарува. Во средини C5-M, обичните завртки обложени со цинк може да развијат дамки на 'рѓа во рок од две до три години. Вреди да се земат предвид 316 сврзувачки елементи од нерѓосувачки челик, или може да се инсталираат изолациски подлошки на различни метални контактни точки за да се спречи галванска корозија.
ФВ модулите исто така имаат специфични барања. Несоодветното елоксирање на алуминиумските рамки или недоволното запечатување на разводната кутија може да доведе до бели наслаги од корозија или навлегување вода во рок од две до три години.
Пустински проекти: Двојниот предизвик на високите температури и прашината
Температура на модулот и загуба на моќност
Во пустински средини, работните температури на PV модулот може да достигнат 65–70°C. Модулите со кристален силикон имаат негативен коефициент на температура на моќност, кој обично се движи од -0,25% до -0,35%/°C за главните производи.
Користејќи температурен коефициент од -0,3%/°C, релативната излезна моќност се намалува за приближно 12% како што температурата на модулот се зголемува од стандардната состојба за тестирање (STC) од 25°C на 65°C. На 70°C намалувањето се приближува до 14%.
| Температура на модулот | Релативна номинална моќност (на -0,3%/°C) | Опис |
| 25°C | 100% | Стандардни услови за тестирање (STC) |
| 45°C | 94% | Сончеви летни услови во умерена клима |
| 55°C | 91% | Типични летни услови во Централна Азија и Блискиот Исток |
| 65°C | 88% | Интензивно пладневно сончево зрачење во пустински средини |
| 70°C | 86,5% | Екстремни работни услови |
При изборот на модули, технологиите N-тип TOPCon и HJT генерално нудат пониски температурни коефициенти од конвенционалните PERC модули, потенцијално обезбедувајќи предност во реалниот енергетски принос во пустински услови.
Извалканост, песочни бури и издигнување на ветерот
Вториот предизвик во пустинските средини е акумулацијата на прашина. Кога густината на извалканост достигнува 20 g/m², ефикасноста на модулот може да се намали за 15-35%. Годишните загуби на нечистотија на Блискиот Исток може да се движат од 12% до 25%, додека областите долж рабовите на Сахара може да доживеат загуби од 15-30%.
Ова значи дека чистењето не е изборно; тоа е периодичен оперативен трошок. Чистењето на пристапните правци, патеките за одржување, местата за водоснабдување или системите за суво четкање треба да се вклучат во дизајнот од самиот почеток.
Подигнувањето на ветерот е третиот предизвик. Преодните притисоци на ветерот поврзани со песочните бури може да бидат потешки од оние што се среќаваат при типични услови на ветер. Растојанието на прицврстувачите, деталите за стоечките шевови и отпорноста на кревање ветер на стегите на модулите мора повторно да се пресметаат врз основа на локалните оптоварувања на ветерот.
Проекти на голема надморска височина: УВ зрачење, ниски температури и снежни оптоварувања
УВ интензитет и стареење на материјалот
За секое зголемување од 1.000 метри на надморска височина, атмосферското филтрирање на УВ зрачењето се намалува, што резултира со приближно 10-12% зголемување на УВ зрачењето.
Главните влијанија врз PV-модулите влијаат на не-силиконските материјали, вклучително и задните листови, филмовите за капсулирање, пластиката на разводни кутии и изолацијата на кабелот.
За проекти на голема надморска височина, се препорачуваат задни листови со повисоки оценки за отпорност на временски услови. POE или TPO инкапсуланти може да се претпочитаат во однос на конвенционалните EVA, во зависност од дизајнот на модулот и барањата за животната средина. Под интензивна УВ изложеност, ЕВА може да биде поподложна на пожолтување и формирање киселина.
Ниските температури се предност; Снежните оптоварувања се ризик
Ниските температури можат да имаат корист за производство на електрична енергија. Бидејќи PV модулите имаат негативен температурен коефициент, пониските работни температури може да резултираат со излезна моќност над номиналното ниво. Во сончеви денови на големи надморски височини, излезот на модулот може да ја надмине номиналната моќност за повеќе од 10%.
Поголем ризик е оптоварувањето на снегот. Снежните оптоварувања во регионите на висока надморска височина често се потценети, особено во зоните на акумулација во близина на парапети, олуци и промени во котата на покривот. Локализираните снежни оптоварувања може да достигнат двојно повеќе од просечната вредност.
Проектните вредности за оптоварување на снег и за обвивката на зградата и за носечката конструкција мора повторно да се пресметаат со користење на локални метеоролошки податоци наместо да се усвојат стандардни вредности од проекти на мала надморска височина.
Три клучни принципи за дизајн
Наведете заштита од корозија врз основа на најтешката изложеност
Ако проектот е изложен и на крајбрежни услови и на индустриско загадување, дизајнот треба да ги следи построгите применливи барања за заштита од корозија. Не прави компромиси со просечни две нивоа на изложеност.
Врската помеѓу трошоците и ризикот е јасна: надградбата на категоријата за заштита од корозија генерално вклучува податлив дополнителен трошок, додека преработката и времето на производство предизвикано од дефект на корозија може да резултира со многукратно поголеми загуби.
Поврзете го работниот век на обвивката на зградата со оној на PV модулите
Системите за покриви BIPV вообичаено се дизајнирани за работен век од околу 25 години, а гаранциите на PV модулите обично се протегаат до 25 години.
Ако обвивката на зградата има реален работен век од само 15 години, можеби ќе треба да се отстранат PV-модулите за да може покривот да се замени во 16-та година, што ќе го поткопа целокупниот економски модел на проектот.
Изборот на системот за покриви затоа треба да се усогласи со очекуваниот век на траење на PV модулите, наместо едноставно да ја избере најевтината функционална опција.
Не применувајте конвенционални детали без адаптација
Три области се особено склони кон проблеми:
- Контакт помеѓу различни метали:Директниот контакт помеѓу рамките на алуминиумските модули и галванизираните челични мини може да предизвика галванска корозија во влажни средини. Користете изолациски влошки или изберете компатибилни материјали за да го намалите овој ризик.
- Празнини и одводни патеки: Прашината и солта може да се акумулираат во празнините, создавајќи заеднички точки за иницијација за корозија. Патеките за одводнување мора да бидат дизајнирани за да се спречи собирање на водата.
- Прицврстувачи и заптивки:Заптивните подлошки на завртките за самопреслушување може брзо да се расипат при изложеност на УВ и високи температури, што ги прави чест извор на поплаки за истекување на покривот.
Најчесто поставувани прашања
П1: Колку долго може да трае BIPV покривниот систем во C5-M средина?
Системот за заштита C5-M дизајниран во согласност со важечките стандарди (поцинкувано топло + дуплекс слој, со вкупна дебелина на сув филм од ≥300 μm) може да постигне издржливост на дизајнот од 15–25 години (опсегот на издржливост „Многу висока“ дефиниран во ISO 12944-5). Вистинскиот работен век зависи од одржувањето. Се препорачува инспекција на облогата на секои 3-5 години.
П2: Дали на PV модулите за пустински проекти им се потребни посебни модели?
Не мора, но критериумите за избор се разликуваат. Приоритет на модулите со пониски температурни коефициенти (N-тип TOPCon / HJT), подебело стакло за подобра отпорност на песок од ветер, инкапсуланти погодни за сурови средини наместо конвенционална EVA и наменски пристапни правци за чистење.
П3: Дали ниските температури можат да предизвикаат пукање на PV модулите на големи надморски височини?
Општо земено, не. Стаклото на PV модул всушност може да има поголема механичка сила при ниски температури. Вистинските ризици се оптоварувањата на снегот и повторното замрзнување по топењето на снегот, што може да предизвика блокирање на мразот на излезите за одводнување.
П4: Колку повеќе чинат проектите во сурови средини од конвенционалните проекти?
Надградбата на заштитата од корозија од C3 на C5-M може да ги зголеми трошоците за челичната обработка за приближно 8%–15%, во зависност од површината на компонентата и системот за обложување. Вклучувајќи ги надградените сврзувачки елементи и разликите во изборот на модули, вкупната цена на проектот обично се зголемува за околу 10% -20%. Овие бројки се индикативни и треба да се проверат според реалните услови на проектот и понудите.
П5: Можеме ли да започнеме со конвенционален дизајн и да направиме промени ако се појават проблеми?
Ова не се препорачува. Во BIPV системите, PV модулите се дел од обвивката на зградата, а нивната замена може да чини речиси исто колку и обновата на покривот. Корозијата и стареењето на материјалот се развиваат постепено и може да останат невидливи во текот на првите пет години. До моментот кога проблемите ќе станат очигледни, структурниот интегритет и хидроизолацијата веќе може да бидат засегнати.
Ви треба решение за покривот приспособено на еколошките услови на вашиот проект? Е-пошта: info@xzbesta.com
