أقواس تثبيت الألواح الشمسية: الأنواع والمواد وكيفية اختيار التركيب المناسب

في أحد المشاريع الساحلية على السطح، تم بناء مجموعة بقدرة 500 كيلووات تقريبًا بأقواس تثبيت قياسية من الفولاذ المجلفن والتي لا تتمتع بحماية كافية من التآكل. تم اكتشاف هذه المشكلة أثناء المراجعة الهيكلية، ولكنها شائعة الحدوث. لا تعد أقواس تثبيت الألواح الشمسية من الملحقات التي يتم اختيارها بعد الوحدات والعاكسات؛ هم الجسر الميكانيكي بين المصفوفة والمبنى. يجب أن تحمل الدعامة اليمنى قوة رفع الرياح ووزن الثلج والحركة الحرارية مع حماية تشطيب السقف وتوصيل إطارات الوحدة بالأرض. يقارن هذا الدليل بين أنواع الأقواس والمواد وفحوصات الشراء حتى تتمكن من تحديد الأقواس بثقة.

ما هي أقواس تثبيت الألواح الشمسية؟

تشتمل أقواس تثبيت الألواح الشمسية على القضبان والمشابك والأقدام والخطافات والمسامير والحشوات وأجهزة التأريض التي تثبت الوحدات الكهروضوئية في موضعها. وتتمثل مهمتها الرئيسية في نقل أحمال الجاذبية والرياح والثلوج إلى السقف أو الهيكل الأرضي. تقوم مجموعة الدعامات المصممة جيدًا أيضًا بتعيين فجوة الهواء أسفل الوحدة، مما يؤثر على الوصول إلى التبريد والتنظيف، كما أنها تخلق مسارًا مستمرًا للتأريض الكهربائي.

من الناحية العملية، يقوم نظام كتيفة التثبيت بخمس مهام:

• إصلاح الوحدات في الميل والاتجاه المطلوب.
• توزيع أحمال الجاذبية والرياح والثلوج بأمان.
• مقاومة قوى الرفع الناتجة عن مرور الرياح فوق وتحت المصفوفة.
• احتفظ بالمياه بعيدًا عن اختراقات السقف وحماية تشطيب السقف.
• توفير اتصال تأريض موثوق لإطارات الوحدة.

أنواع الأقواس حسب سيناريو التركيب

الخطوة الأولى هي مطابقة نوع الدعامة مع سطح التثبيت. تخلق هياكل السقف والحقول المفتوحة مسارات تحميل مختلفة، ولكل غطاء سقف قواعد التثبيت الخاصة به. ويبين الجدول أدناه السيناريوهات الرئيسية.

بين قوسين سقف مسطح

الأسطح المسطحة شائعة في المباني التجارية والصناعية. الطريقتان السائدتان هما حوامل الصابورة غير المخترقة والحوامل الثابتة المخترقة. تستخدم الأنظمة غير المخترقة الخرسانة أو صابورة الرصف لتثبيت المصفوفة الكهروضوئية لأسفل، مما يتجنب اختراق السقف ولكنه يضيف حمولة ساكنة. تستخدم أنظمة الاختراق مسامير التثبيت أو البراغي من خلال سطح السقف، مما يوفر مقاومة سحب يمكن التنبؤ بها ولكنها تتطلب وميضًا دقيقًا. إذا كانت سعة تحميل السقف محدودة، فغالبًا ما يتم تفضيل الأنظمة غير المخترقة؛ إذا كانت سرعات الرياح عالية، فقد تكون هناك حاجة إلى تصميم مخترق لتلبية متطلبات الرفع.

التركيبات الكهروضوئية ذات الصابورة غير المخترقة للأسطح الخرسانية المسطحة يستخدم نظام التثبيت هذا أثقال موازنة خرسانية مسبقة الصنع لتجنب اختراق السقف، مما يجعله مناسبًا للأسطح التجارية أو الصناعية المسطحة ذات سعة التحميل المحدودة. تدعم موادها المقاومة للإمالة والتآكل التثبيت الفعال دون المساس بالعزل المائي. عرض المنتج →

أقواس السقف المائلة

تستخدم أسطح البلاط على نطاق واسع في المباني السكنية والتجارية الصغيرة. يجب أن تتصل دعامة السقف المصنوعة من البلاط مباشرةً بالعارضة الخشبية، وليس بالبلاط نفسه. يجب أن يتطابق شكل الخطاف مع شكل البلاط، ويجب أن يؤدي الوميض إلى تصريف المياه بعيدًا عن السقف. تستخدم الأسطح المعدنية عادةً مشابك التماس الدائمة التي تمسك التماس دون ثقب المعدن، أو الأقواس اللولبية حيث يسمح ملف تعريف اللوحة. تتطلب أسطح TPO وPVC قواعد صديقة للأغشية أو أقواس منخفضة الاختراق مع أغطية وامضة. إذا تم استخدام قاعدة خاطئة، فإن التمدد الحراري والاتصال الكيميائي يمكن أن يؤدي إلى تلف الغشاء بمرور الوقت.

دعامة تثبيت PV لسقف البلاط قابلة للتعديل لأسطح السيراميك والأردواز تم تصميم هذا الدعامة خصيصًا لأسطح البلاط التقليدية، ويتصل بشكل آمن بالعوارض الخشبية ويستوعب أشكال البلاط المختلفة. تعمل قاعدتها القابلة للتعديل على تحسين زاوية اللوحة مع منع التسربات، مما يجعلها خيارًا موثوقًا لمشاريع الطاقة الشمسية على الأسطح السكنية والتجارية الصغيرة. عرض المنتج →

الأقواس الأرضية والجبلية

تستخدم الأنظمة المثبتة على الأرض أكوامًا مدفوعة أو أكوامًا لولبية أو أساسات من الكتل الخرسانية. تتضمن مجموعة الحامل عادةً دعمًا رأسيًا وسكة حديدية أفقية ومشابك وحدة. في المواقع المنحدرة، تحافظ الدعامات ذات العمود المزدوج على مستوى السكة مع عدد أقل من الأعمال الترابية، في حين تسمح دعامات الأكمام ذات العمود الواحد بتعديل الارتفاع بسرعة على التضاريس شديدة الانحدار. بالنسبة للمصفوفات الزراعية أو المسطحة على سطح الماء، يجب أن يوفر هيكل الدعامة أيضًا ارتفاعًا وتباعدًا كافيين للحفاظ على إمكانية استخدام أنشطة الزراعة أو صيد الأسماك أسفل المصفوفة الكهروضوئية.

تركيب كهروضوئي مزدوج العمود مع مقاومة معززة لأحمال الرياح والثلوج يوفر هذا الهيكل المتماثل ذو العمود المزدوج صلابة أعلى ومقاومة للرياح مقارنة بالتصميمات ذات العمود الواحد، وهو مثالي للمناطق ذات الرياح العاتية أو الثلوج الكثيفة. إنها تناسب المصفوفات المثبتة على الأرض ذات الامتدادات الكبيرة، باستخدام الفولاذ المجلفن أو سبائك الألومنيوم ومتوافقة مع الأساسات المدمجة أو الخرسانية. عرض المنتج →

اختيار المواد وتقييمات التآكل

بعد أن يتم تحديد تصميم القوس، يصبح اختيار المواد هو عامل الموثوقية الرئيسي. يوفر الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن قوة عالية وتكلفة منخفضة، مما يجعله معيارًا للهياكل الفولاذية المثبتة على الأرض. تعتبر سبائك الألومنيوم أخف وزنًا وأسهل في التعامل معها وأكثر مقاومة للتآكل، ولكنها تحتاج إلى سمك جدار كافٍ للتعامل مع نفس الأحمال. يتم استخدام مثبتات الفولاذ المقاوم للصدأ بدرجات A2 أو A4 للبراغي والمشابك والمكونات المعرضة للرطوبة. بالقرب من الساحل، عادة ما يكون الفولاذ المقاوم للصدأ A4 مطلوبًا لأنه يوفر مقاومة أفضل لتنقر المياه المالحة.

يجب على القائمين على التركيب الساحلي التحقق من سمك الطلاء عند الحواف المقطوعة والثقوب المحفورة. توفر الجلفنة بالغمس الساخن وفقًا لمعايير مثل ISO 1461 طبقة زنك قابلة للقياس، ولكن أي حافة عارية مكشوفة بعد القطع يمكن أن تصبح نقطة تآكل مبكرة. تتجنب حوامل الألومنيوم الصدأ الأحمر، ولكن يجب عزلها عن المعادن المتباينة حتى لا يؤدي التآكل الجلفاني إلى إضعاف التوصيلات.

مسار التحميل ورفع الرياح والامتثال للتعليمات البرمجية

تعتبر أقواس التثبيت جزءًا من مسار الحمل الهيكلي. في عاصفة الرياح، يحاول ضغط الارتفاع رفع الوحدة عن السطح. يمكن لسرعات الرياح التي تبلغ حوالي 180 كم/ساعة أن تنتج ضغطًا أعلى يزيد عن 1 كيلو باسكال على وحدة سطحية مائلة. ينتقل هذا الضغط عبر المشابك إلى القضبان، ثم عبر الدعامة إلى السقف أو الأساس. إذا كان حجم أي أداة تثبيت صغيرة الحجم، أو متآكلة، أو لم يتم عزمها وفقًا للمواصفات، فمن الممكن أن ينفصل النظام.

يجب أن يطلب المحددون حسابات الحمل أو تقارير الاختبار التي تتوافق مع سرعة رياح المشروع وارتفاع السقف والتعرض للتضاريس. غالبًا ما تشهد وحدات الحافة ضغطًا أعلى من منطقة المصفوفة المركزية، لذا يجب أن تتبع مشابك الحافة ومشابك النهاية رسم تخطيط الشركة المصنعة. يجب تثبيت المشابك الوسطى عند كل تقاطع للوحدة حيثما يكون ذلك مطلوبًا، ويجب فحص قيم عزم الدوران باستخدام مفتاح ربط مُعاير. بالنسبة للوحدات ذات الإطارات، يجب أن تتوافق المشابك مع عرض الإطار، عادة من 30 إلى 42 مم؛ المشبك الواسع جدًا لن يتم إمساكه بشكل صحيح.

مخاطر التثبيت والمشتريات

حتى نظام الأقواس المصمم جيدًا يمكن أن يفشل إذا كان التثبيت مهملاً. المشاكل الأكثر شيوعًا هي البراغي ذات عزم الدوران الزائد، ودرجات التثبيت الخاطئة، والحشوات المفقودة، وخلط قضبان الألومنيوم مع مسامير فولاذية مجلفنة بدون غسالات عزل. يشكل التآكل الجلفاني خطرًا خاصًا عندما تتلامس معادن مختلفة في بيئة رطبة. يجب على فرق المشتريات التحقق من شهادة المواد ومقارنة الأجزاء المسلمة بالعينة أو ورقة البيانات المعتمدة.

• تأكد من أن المشابك والقضبان تتوافق مع عرض إطار الوحدة وسمكها.
• حدد قواعد متوافقة مع السقف: خطاف البلاط أو المشبك المعدني أو قاعدة الغشاء غير قابلة للتبديل.
• استخدم مثبتات من الفولاذ المقاوم للصدأ أينما توجد رطوبة أو تكاثف.
• قم بوميض وإغلاق كل اختراق للسقف، وليس فقط ما هو مرئي.
• قم بتركيب غسالات وصلات التأريض بحيث يشكل المصفوفة مسارًا كهربائيًا مستمرًا.
• احتفظ بالرسومات وحسابات الأحمال ومواصفات عزم الدوران في الموقع للمفتشين.

للحصول على مزيد من التفاصيل التفصيلية حول تخطيطات السقف، ومواضع التثبيت، وتباعد السكك الحديدية، راجع موقعنا الكامل دليل تصميم وتركيب نظام التركيب الكهروضوئي على السقف .

لماذا يكون لاختيار القوس تأثير طويل المدى؟

يمكن أن تعمل الوحدات الكهروضوئية لمدة 30 عامًا، ولكن عادةً ما يتم تثبيت الأقواس مرة واحدة. بعد تجميع المصفوفة، يتم إخفاء مسمار متآكل أو مشبك مفكك أسفل الوحدة ويصعب فحصه. تمثل تكلفة الأقواس حصة صغيرة من إجمالي ميزانية المشروع، إلا أن جودة الأقواس تتحكم في العمر الميكانيكي للمصفوفة بأكملها.

يجب على أصحاب المشاريع تقييم الأقواس باستخدام بيانات التحميل التي تم التحقق منها، ودرجات المواد، ومراجع المشروع السابقة. يمكن للشركة المصنعة التي لديها رسومات هيكلية ومراقبة جودة المصنع أن تقلل من مخاطر المواد غير الملائمة أو المكونات المفقودة. الهدف ليس إنفاق المزيد على الأقواس، ولكن إنفاق ما يكفي لتجنب التكلفة الأعلى بكثير لوقت التوقف عن العمل، وكسر الوحدة، وإصلاح السقف.

الاستنتاج

يجب تحديد أقواس تثبيت الألواح الشمسية بنفس العناية التي يتم بها تحديد الوحدات والعاكسات. ابدأ بسيناريو التركيب: سقف مسطح، أو سقف مائل، أو سقف معدني، أو سقف غشائي، أو أرض مفتوحة. ثم اختر المواد والحماية من التآكل بناءً على بيئة الموقع. وأخيرًا، تحقق من مسار التحميل بالحسابات، واختيار أدوات التثبيت الصحيحة، والتركيب الدقيق. من خلال هذه الخطوات، سيدعم نظام الأقواس مجموعة كهروضوئية آمنة ومتينة لعقود من الزمن.