تأمین هر ارتباطی
اعتمادی که بر پایه ۲۰ سال تجربه ساخته شده است
صنعت جهانی انرژی خورشیدی با سرعتی بی سابقه در حال گسترش است و قابلیت اطمینان هر نصب فوتوولتائیک (PV) در نهایت به یک عنصر که اغلب نادیده گرفته می شود بستگی دارد — بست ها.ماژول خورشیدی و فتوولتائیک بست ها ستون فقرات مکانیکی هر سیستم نصب PV هستند و مسئول یکپارچگی ساختاری، ضدآب بودن و عملکرد بلندمدت در طول عمر خدمت ۲۵ تا ۳۰ سال می باشند. این راهنما کل چشم انداز فنی بست های خورشیدی را پوشش می دهد، از علم مواد تا استانداردهای نصب، و به مهندسان تدارکات، پیمانکاران EPC و توسعه دهندگان خورشیدی کمک می کند تا تصمیمات تأمین آگاهانه بگیرند.
بست های ماژول خورشیدی و فتوولتائیکقطعات مکانیکی مهندسی شده دقیق هستند که برای اتصال پنل های فتوولتائیک به ریل های نصب، قاب های قفسه ای، سازه های سقف و پایه های نصب زمینی استفاده می شوند. برخلاف بست های عمومی، سخت افزار خورشیدی باید به طور همزمان الزامات سازه ای، مقاومت در برابر خوردگی و ایمنی الکتریکی را طی دهه ها مواجهه در فضای باز برآورده کند.
دامنه بست های خورشیدی شامل پیچ ها، مهره ها، پیچ ها، واشرها، قلاب ها، پیچ های آویز، پیچ های T، مهره های فنری و آداپتورهای خورشیدی است — که هر کدام نقش مکانیکی مشخصی در سیستم نصب فتوولتائیک دارند. شرکت واردات و صادرات تویوئه ژجیانگ جیاشینگ با بیش از ۲۰ سال تجربه تولید، مجموعه کاملی از این قطعات را که به طور خاص برای کاربردهای فتوولتائیک طراحی شده اند، عرضه می کند.
اینمونتاژ بولتقطعه اصلی انتقال بار است که قاب های پنل را به ریل های نصب یا پورلین های سازه ای متصل می کند. در کاربردهای خورشیدی، پیچ های مونتاژ معمولا از استانداردهای متریک (M6، M8، M10، M12) پیروی می کنند که رایج ترین آن ها از جنس فولاد ضدزنگ کلاس 8.8 یا A2-70 است. مشخصات گشتاور حیاتی هستند — اتصالات کم گشتاور در اثر چرخه حرارتی و لرزش شل می شوند، در حالی که گشتاور بیش از حد می تواند به قاب های آلومینیومی آسیب برساند. گشتاور نصب معمول برای پیچ های خورشیدی M8 بسته به ماده و پوشش بین 12 تا 18 نیوتن متر متغیر است.
اینT boltبه طور خاص برای قرار دادن در کانال های T شیار ریل های نصب آلومینیومی طراحی شده است. این امکان را فراهم می کند تا بدون ابزار روی ریل قبل از قفل قرار گیرد و نصب سریع تر و انعطاف پذیرتر شود. پیچ های T معمولا همراه با مهره های فنری یا مهره های فلنج استفاده می شوند و به ویژه در سیستم های سقف در مقیاس خدماتی و تجاری که تراز ریل باید در محل تنظیم شود، رایج هستند. پروفیل سر چکش باید دقیقا با عرض شکاف ریل مطابقت داشته باشد — معمولا پروفیل های ۶ میلی متر یا ۸ میلی متر — تا اتصال ایمن تضمین شود.
استانداردمهره شش ضلعینیروی گیره را در مجموعه های مهره پیچ در سراسر ساختار PV فراهم می کند. برای کاربردهای خورشیدی، مهره های گشتاور غالب یا مهره های قفل نایلونی (نایلاک) ترجیح داده می شوند تا در برابر شل شدن ناشی از لرزش ناشی از باد مقاومت کنند.مهره فلنج شش ضلعییک فلنج واشر یکپارچه اضافه می کند که بار گیره را روی سطح وسیع تری توزیع می کند — که هنگام سفت کردن روی ریل آلومینیومی یا زیرلایه های نازک فلزی برای جلوگیری از فرورفتگی و زبالگی حیاتی است.
ایناسپرینگ ناتیک بست تخصصی است که به کانال استرات یا ریل نصب متصل می شود و برای قرار گرفتن بدون دست در هنگام نصب خودنگهدارنده است. این مهره تحت بار گلنگدن فشرده می شود تا دیواره های کانال را بگیرد و در برابر کشیدن محوری و چرخش مقاومت کند. مهره های فنری به طور گسترده در سیستم های PVC سقفی تجاری و صنعتی با رکینگ یونی استرات یا کانال C استفاده می شوند. انتخاب مواد بین فولاد کربنی با آبکاری روی و فولاد ضدزنگ به محیط خوردگی بستگی دارد.
اینشستشوی فنری(فنر دیسکی یا فنر واشر مارپیچی) کاهش کشش گلنگدن ناشی از انبساط و انقباض حرارتی را جبران می کند. در سیستم های فتوولتائیک که در بازه های دمایی −۴۰ درجه سانتی گراد تا +۸۵ درجه سانتی گراد کار می کنند، چرخه حرارتی باعث انبساط تفاوت قابل توجهی بین فلزات متفاوت (مثلا پیچ های فولادی در ریل های آلومینیومی) می شود. واشرهای فنر پیش بار حداقلی را حفظ می کنند و از شل شدن اتصال بدون نیاز به گشتاور مجدد جلوگیری می کنند. DIN 127 و DIN 6796 بیشترین مرجع را دارند.
اینپیچ سوراخ کاری شش ضلعی واشر(که به آن پیچ TEK یا بست خودسوراخ کننده نیز گفته می شود) در یک عملیات به زیرلایه های فلزی نفوذ و رزوه می کند — بدون نیاز به سوراخ راهنما. سبک های نوک #3 و #5 استاندارد هستند: #3 برای فولاد سبک (تا 4.8 میلی متر) طراحی شده است، در حالی که #5 می تواند تا 12.7 میلی متر فولاد سازه ای سنگین را نفوذ کند. در نصب های خورشیدی، این پیچ ها براکت های نصب ریل را به پرلین های فولادی، پنل های فلزی سقف یا قاب های فولادی سازه ای متصل می کنند. سر واشر شش ضلعی با واشر EPDM آب بندی کننده در زیر، از نفوذ آب در هر نقطه نفوذ سقف جلوگیری می کند.
اینپیچ دو فلزیچالش خاص سوراخ کردن از طریق پوشش استیل ضدزنگ یا زیرلایه های سخت را در حالی که بدنه مقاوم در برابر خوردگی حفظ می کند، حل می کند. این مدل دارای نقطه حفاری فولاد کربنی (برای سختی برش) است که به یک شفت و سر استیل ضدزنگ (برای مقاومت در برابر خوردگی) متصل شده است. این طراحی نیاز به تهیه مته ها و بست های جداگانه را از بین می برد و زمان نصب را کاهش می دهد. پیچ های دو فلزی انتخاب ترجیحی برای اتصال براکت ها و ریل ها به سقف های فلزی پوشیده شده با ضدزنگ یا پوشش سخت هستند.
اینقلاب خورشیدییک قطعه سخت افزاری لنگر باربر است که برای نصب های خورشیدی کاشی و سقف خمیده طراحی شده است. این قطعه زیر کاشی های سقف قرار می گیرد و به تیرک سقف متصل می شود و نقطه نصب ریل ها را بدون نقض یکپارچگی ضدآب کاشی فراهم می کند. پروفایل های قلاب مختلفی برای فرمت های مختلف کاشی وجود دارد: قلاب های کاشی صاف، قلاب های کاشی رومی و قلاب های پروفایل S. قلاب باید متناسب با بار مرده ترکیبی ماژول به علاوه نیروی بالابرنده دینامیکی باد باشد — معمولا برای تحمل ۳ تا ۵ کیلو نیوتن در هر قلاب بسته به کدهای باد محلی طراحی شده است (ASCE 7, EN 1991-1-4). پیشنهادات تویوطراحی های متعدد قلاب خورشیدیبرای تطبیق با پروفایل های مختلف سقف ها، از جملهنوع سومبرای هندسه های تخصصی کاشی.
اینپیچ آویز خورشیدییک بست دو رزوه ای با رزوه های پیچ چوبی در یک سر (برای نفوذ به تیرهای سقف) و رزوه ماشین در سر دیگر (برای اتصال ریل) است. این نقطه اتصال اصلی در نصب های PV سقف شینگل مسکونی است. عمق نفوذ به تیرک باید مطابق با الزامات کد محلی باشد — معمولا حداقل ۳۸ میلی متر (۱.۵ اینچ) در چوب جامد. نوع دومپیچ آویز خورشیدیبا طول بیشتر برای مجموعه های سقف ضخیم تر یا زمانی که از فلشینگ استندآف استفاده می شود، در دسترس است. گشتاور مناسب و درزگیر ضدآب در هر نفوذ الزامی است تا از آسیب آب بلندمدت جلوگیری شود.
اینآداپتور خورشیدییک قطعه سخت افزاری پل زنی است که امکان سازگاری بین طراحی های مختلف سیستم نصب یا بین پروفیل های ریل نصب و قاب های پنل غیراستاندارد را فراهم می کند. در سیستم های رکینگ ماژولار، آداپتورها اجازه می دهند برندها یا اندازه های مختلف پنل روی همان چیدمان ریل نصب شوند. همچنین هنگام نصب پنل های جدید روی سازه های نصب قدیمی استفاده می شوند. تلرانس های ابعادی روی آداپتورهای خورشیدی باید بسیار دقیق باشد — معمولا ±0.2 میلی متر — تا توزیع نیروی گیره گذاری یکنواخت در تمام نقاط رابط تضمین شود.
SS304 (۱۸٪ کروم، ۸٪ نیکل) مشخصات پایه برای اکثر بست های خورشیدی است که مقاومت عالی در برابر خوردگی جوی ارائه می دهد. SS316 ۲ تا ۳٪ مولیبدن اضافه می کند که مقاومت در برابر حفره های القا شده توسط کلرید را به طور چشمگیری افزایش می دهد — و آن را به مشخصات لازم برای نصب های ساحلی در فاصله ۱ تا ۵ کیلومتری از آب دریا تبدیل می کند. هر دو درجه در حالت آنیل شده غیرمغناطیسی هستند (که برای برخی نیازهای نزدیکی تجهیزات الکتریکی اهمیت دارد) و عمر خدمت در فضای باز آن ها بیش از ۲۵ سال است که با دوره گارانتی ماژول های PV مدرن مطابقت دارد.
یکی از چالش های فنی مهم در طراحی بست های PV، خوردگی گالوانیکی در مرز بین فلزات متفاوت است. تماس ریل های نصب آلومینیومی (آند) با بست های استیل ضدزنگ (کاتد) در حضور الکترولیت (آب باران با نمک های محلول) یک سلول گالوانیک ایجاد می کند. اگرچه اختلاف پتانسیل بین آلومینیوم و فولاد ضدزنگ نسبتا کم است (~۰.۵ ولت)، در طول ۲۵ سال حتی حمله آهسته گالوانیکی می تواند دیواره قاب آلومینیومی را تا حد خرابی ساختاری تضعیف کند. استراتژی های جبران شامل استفاده از واشرهای ایزولاسیون آلومینیومی یا آنودیزه شده، استفاده از گریس دی الکتریک در مرز تماس یا تعیین بست های دو فلزی که اختلاف پتانسیل گالوانیکی را به حداقل می رسانند، است. این یکی از دلایل کلیدی تویوئه است که چرا تویوئهسخت افزار و بست هامجموعه شامل گزینه های فولاد ضدزنگ و دو فلزی است که به طور خاص برای محیط های خورشیدی مهندسی شده اند.
بست های استاندارد فولاد کربنی آبکاری شده با رویه (الکتروپلیت شده) معمولا برای کاربردهای خورشیدی فضای باز در اکثر مشخصات حرفه ای قابل قبول نیستند. پوشش های روی الکتروپلیت شده تنها ۵ تا ۱۲ میکرون محافظت فراهم می کنند — که برای ۲۵ سال قرار گرفتن در فضای باز کافی نیست. بست های گالوانیزه با دیپ داغ (HDG) با پوشش های روی ۴۵ تا ۸۵ میکرون برای کاربردهای نصب زمینی داخلی قابل قبول هستند. با این حال، HDG با تلرانس های دقیق رزوه ناسازگار است و برای پیچ های ریز M6–M8 نامناسب است. به همین دلیل استاندارد صنعتی برای بست های سطح ماژول به فولاد ضدزنگ گرایش یافته است که در گواهینامه هایی مانند پروتکل های تست دوام IEC 61215 منعکس شده است.
بست های خورشیدی برای بازارهای بین المللی بر اساس چندین استاندارد همپوشان ارزیابی می شوند. استاندارد IEC 61215 (ماژول های خورشیدی خورشیدی — صلاحیت طراحی و تأیید نوع) الزامات دوام در سطح ماژول را تعریف می کند اما به طور غیرمستقیم الزامات عملکرد بست را از طریق آزمایش های حرارتی مرطوب ۱۰۰۰ ساعته (۸۵ درجه سانتی گراد / ۸۵٪ رطوبت نسبی) و چرخه حرارتی هدایت می کند. ASTM B117 (روش استاندارد برای کار با دستگاه پاشش نمک) آزمون خوردگی معیار است که در اکثر مشخصات خرید به آن اشاره شده است — بست های خورشیدی حرفه ای باید حداقل ۵۰۰ ساعت آزمایش پاشش نمک خنثی بدون زنگ قرمز را بگذرانند و ۱۰۰۰ ساعت برای کاربردهای ساحلی ترجیح داده می شود. در بازار اروپا، استاندارد EN ISO 3506 خواص مکانیکی بست های فولاد ضدزنگ را به طور خاص تعریف می کند. قابلیت تولید تویو شامل محصولاتی است که این استانداردهای بین المللی را دارند و از نیازهای پروژه های جهانی در مناطق اقلیمی مختلف پشتیبانی می کند.
گشتاور مهره یکی از مهم ترین و اغلب نادیده گرفته شده ترین جنبه های نصب خورشیدی است. IEC 62548 (الزامات طراحی آرایه های PV) تأکید می کند که همه بست ها باید با استفاده از آچارهای گشتاور کالیبره شده به گشتاور مشخص شده توسط سازنده نصب شوند. درایورهای ضربه ای پنوماتیک — که معمولا توسط تیم های نصب استفاده می شوند — نمی توانند گشتاور یکنواخت و قابل اعتماد ارائه دهند و نباید برای گیره نهایی ماژول استفاده شوند. مقادیر گشتاور برای بست های خورشیدی رایج:
پیچ ضدزنگ M6 به ریل آلومینیومی: ۷ تا ۱۰ نیوتن متر
ساختار پیچ ضد زنگ M8: ۱۸–۲۵ نیوتن متر
پیچ آشیانه به تیرک (قطر ۵/۱۶ اینچ): ۱۰–۱۵ نیوتن متر
پیچ خودحفاری (شماره ۱۴) به پورلین فولادی: ۸ تا ۱۲ نیوتن متر
بازرسی گشتاور مجدد توصیه می شود ۶ ماه پس از نصب انجام شود، زیرا شل شدن پیچ در دوره اولیه چرخه حرارتی می تواند پیش بار را ۱۵ تا ۳۰ درصد کاهش دهد.
هر نفوذی از طریق غشای سقف یا سطح کاشی که توسط پیچ یا قلاب آویز ایجاد می شود باید با فلاشینگ و درزگیر مطابق با کد آب بندی شود. درزگیرهای حرفه ای مبتنی بر بوتیل یا سیلیکون که برای قرار گرفتن در معرض UV و حرارتی (−۴۰ درجه سانتی گراد تا +۱۵۰ درجه سانتی گراد) ارزیابی شده اند، الزامی هستند. درزگیر باید قبل از سفت نهایی پیچ آویز اطراف سوراخ زده شود تا پر شدن کامل خلأ تضمین شود. نفوذهای نادرست از دلایل اصلی ادعاهای گارانتی سقفی PV هستند.
گیره های میانی و انتهایی نیروی گیره را در لبه فریم ماژول توزیع می کنند. فشار تماس بین گیره و قاب باید در محدوده تعیین شده سازنده قاب — معمولا ۵ تا ۱۵ مگاپاسکال — باقی بماند تا از تغییر شکل قاب جلوگیری شود و در عین حال اصطکاک کافی برای مقاومت در برابر لغزش ماژول تحت بار باد فراهم شود. در مناطق باد شدید (سرعت پایه باد >۱۶۰ کیلومتر بر ساعت در هر ASCE 7)، نقاط اتصال اضافی یا گیره های با درجه بالاتر لازم است.قطعه استمپینگ، قاب آهنی، گوشه فولادیقطعات در مجموعه تویوئه تقویت ساختاری تکمیلی در گوشه های شاسی برای شرایط بار دشوار فراهم می کنند.
ماده ۶۹۰ قانون NEC (آمریکا) و IEC 62548 ایجاب می کنند که تمام قطعات فلزی آرایه فتوولتائیک — از جمله ریل های نصب، قاب ها و سازه های رکینگ — به صورت الکتریکی متصل و زمین شوند. اگرچه بست های استاندارد دستگاه اتصال زمین نیستند، اما اتصال مکانیکی ایجاد شده بین اجزای رسانا بخشی از مسیر اتصال است. زبانه های ارت، جامپرهای اتصال یا گیره های اتصال به زمین در سطح ماژول باید در فواصل زمانی مشخص در سیستم نصب ادغام شوند. مواد و پوشش اتصال دهنده نباید لایه اکسید با مقاومت بالا در مرز اتصال ایجاد کنند — این یکی دیگر از دلایل ترجیح سطوح تماس فولادی بدون پوشش نسبت به بست های رنگ شده یا پوشش سنگین در محل اتصال است.
لنگر اصلی، پیچ آویز خورشیدی است که در تیرهای سقف با فاصله ۴۰۶ تا ۶۱۰ میلی متر (۱۶ تا ۲۴ اینچ) نصب می شود. قلاب های خورشیدی برای سقف های کاشی کاری شده استفاده می شوند تا لایه کاشی ضدآب حفظ شود. ریل ها سپس با پیچ های T و مهره های فنری متصل می شوند. گیره ماژول به ریل از گیره های میانی و گیره های انتهایی که باواشرهای پیچ مهره ای استیل ضدزنگ. پیچ های خودحفاری در مرز ماژول-ریل اجتناب می شوند تا تعویض پنل ها در آینده ممکن شود.
سیستم های بالاست دار یا مکانیکی استاندارد هستند. سیستم های متصل مکانیکی از پیچ های خودسوراخ کننده از طریق غشا به دک سازه ای با واشرهای آب بندی EPDM استفاده می کنند. اتصالات ریل به براکت از پیچ های T و مهره های فلنج استفاده می کنند. پیچ های دو فلزی ممکن است در جایی استفاده شوند که ورق درپوش غشایی شامل لایه ای از ضدزنگ یا آلومینیوم باشد.
پایه های شمع متحرک یا لنگر مارپیچی به لوله های گشتاور یا میزهای شیب دار ثابت با استفاده از مجموعه های بولت با استحکام بالا (کلاس ویژگی 8.8 یا 10.9) متصل می شوند. اتصالات فلنج در بالای شمع ها از پیچ های شش ضلعی با فنر واشر و مهره های گشتاور غالب استفاده می کنند. اتصال ماژول از روش ریل و گیره مشابه سیستم های پشت بام پیروی می کند. حفاظت در برابر خوردگی قطعات زیر سطح به جای فولاد ضدزنگ به دلیل تماس الکترولیت های خاک، نیاز به پوشش HDG یا اپوکسی دارد.
سقف های درز ایستاده از گیره های غیرنفوذی S-5! استفاده می کنند. که درز را به صورت مکانیکی بدون سوراخ شدن نگه می دارند. سقف های فلزی موج دار نیاز به پیچ هایی دارند که از طریق تاج موج دار پیچ ها را سوراخ می کنند.پیچ های سقف و پیچ های حفاریدر محدوده محصولات تویوئه به طور خاص برای این کاربردها اندازه بندی و پوشش داده شده اند، به طوری که واشرهای EPDM متصل به EPDM در هر نفوذ آب بندی ضدآب را فراهم می کنند.
تغییر به فرمت های ویفر سیلیکونی ۱۸۲ میلی متر (M10) و ۲۱۰ میلی متر (G12) ابعاد ماژول و وزن مرده را به طور قابل توجهی افزایش داده است — ماژول های تجاری معمولی اکنون ۲۵ تا ۳۵ کیلوگرم وزن دارند. در ترکیب با ماژول های دوطرفه با بازدهی بالاتر که نیاز به نصب بالاتر دارند (افزایش اهرم باد)، بارهای ساختاری روی بست ها نسبت به سیستم های دوره ۶۰ سلولی حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد افزایش یافته است. این موضوع تقاضا برای پیچ های کلاس ویژگی بالاتر و مشخصات گشتاور اصلاح شده را افزایش می دهد.
ماژول های دوطرفه نیاز به فاصله ای از سطح عقب دارند تا بتوانند نور آلبدو را جذب کنند، به این معنی که گیره های نصب نمی توانند در برخی پیکربندی ها از پشتیبانی ریل پایین با عرض کامل سنتی استفاده کنند. این موضوع توسعه گیره های ماژول بدون قاب و نصب چسب چسب را تسریع کرده است — هر دو الزامات شیمیایی و مکانیکی جدیدی برای قطعات سخت افزاری رابط ایجاد می کنند.
نصب های کشاورزی ولتائیک (خورشیدی + کشاورزی) و خورشیدی شناور (FPV) بست ها را در معرض محیط های بسیار تهاجمی تر قرار می دهند — رطوبت بالا، مواد شیمیایی کود و در سیستم های FPV، تماس مداوم با آب. SS316L (نوع کم کربن SS316) و فولاد ضدزنگ دوگانه (مثلا 2205) به طور فزاینده ای برای این کاربردها مشخص می شوند. مجموعه محصولات فولاد ضدزنگ تویو، از جملهفولاد آلومینیومی و پرچ های کور SS، نیازهای مشترک این محیط های خورشیدی نسل بعدی را پشتیبانی می کند.
پیمانکاران بزرگ EPC به طور فزاینده ای خواستار کیت های بست پیش مونتاژ شده — پیچ ها، مهره ها و واشرهایی هستند که در هر نقطه اتصال از پیش مونتاژ شده اند — تا نیروی کار در محل را کاهش داده و خطاهای نصب را حذف کنند. این روند نیازمند سرمایه گذاری تولیدکنندگان بست ها در قابلیت های کیتینگ و تطبیق دقیق قطعات است، حوزه ای که تأمین کنندگان معتبر با مجموعه محصولات جامع مانند تویو در آن مزیت رقابتی دارند.
هنگام تعیین بست های خورشیدی برای تأمین پروژه، معیارهای فنی زیر باید در سند مشخصات مورد توجه قرار گیرد:
درجه ماده و استاندارد (مثلا A2-70 طبق ISO 3506، یا SS316 طبق ASTM A276). الزامات آزمایش خوردگی و حداقل ساعات طبق ASTM B117 یا معادل آن. استاندارد رزوه (ISO متریک یا UNC/UNF)، گام و کلاس تلرانس. استانداردهای ابعادی (DIN، ISO، ASME/ANSI). نوع پوشش و ضخامت در صورت وجود (پسیو، صیقل الکترولیتیکی). ردیابی دسته و گواهی مواد (گواهی های EN 10204 3.1 یا 3.2 میل). الزامات بسته بندی و کیتینگ برای نصب سایت.
برای پروژه هایی که نیازمند دامنه گسترده سخت افزار از یک تأمین کننده مسئول واحد هستند، تویو یکپارچه استسخت افزار و بست هاخط تولید کل مجموعه را پوشش می دهد — از لنگرهای نفوذ سقف تا سخت افزار گیره ماژول ریل — که با ۲۰ سال تجربه تولید و تجربه صادراتی از جیاشینگ، ژجیانگ، چین پشتیبانی می شود.
