Comment choisir les systèmes de montage photovoltaïque solaire en fonction des besoins?

1. Types de l'acier utilisés dans les systèmes de montage en acier solaire
Compte tenu de la structure simple et de la petite taille des systèmes de montage photovoltaïques solaires, l'acier de construction léger et l'acier de construction ordinaire à petite section sont principalement utilisés dans le choix des matériaux en acier.

Acier de construction léger : L'acier de construction léger fait principalement référence à l'acier rond, à l'acier d'angle de petite taille et à l'acier à parois minces. L'acier d'angle, lorsqu'il est utilisé comme éléments de support, peut utiliser efficacement la résistance de l'acier et faciliter l'installation globale du système de montage. Cependant, lorsqu'il est utilisé comme éléments de flexion ou de compression, il a tendance à produire des déformations relativement importantes. Actuellement, la gamme de modèles d'acier d'angle disponibles dans les normes nationales est limitée pour les systèmes de montage solaire, ce qui souligne la nécessité d'une plus grande variété de modèles d'acier d'angle de petite taille pour s'adapter au marché solaire en développement rapide. Pour les éléments de panne, l'acier à parois minces est généralement fabriqué à partir de tôles d'acier minces d'une épaisseur de 1,5 à 5 mm, formées en différentes formes et tailles de sections transversales par pliage à froid ou laminage à froid.

Par rapport à l'acier laminé à chaud, l'acier à parois minces peut augmenter le rayon de giration de 50 à 60 % pour la même surface de section transversale, tandis que le moment d'inertie de la section et le moment de résistance peuvent augmenter de 0,5 à 3 fois. Cela permet une utilisation plus efficace de la résistance du matériau. Cependant, la transformation de l'acier à parois minces est principalement effectuée en usine, ce qui nécessite un perçage de haute précision pour s'aligner sur les trous de vis à l'arrière des panneaux photovoltaïques. La transformation et le perçage en usine sont nécessaires avant la galvanisation à chaud pour la prévention de la rouille. Lors de l'installation sur site, la petite section transversale de l'acier rend difficile l'utilisation d'outils, ce qui complique le processus de construction. Actuellement, la plupart des panneaux photovoltaïques domestiques ne peuvent pas être installés directement avec de l'acier à parois minces et nécessitent des structures de fixation auxiliaires supplémentaires (telles que des blocs de serrage).

Acier de construction ordinaire : L'acier de construction ordinaire utilise couramment de l'acier de construction au carbone ou de l'acier faiblement allié, qui sont faciles à fondre et rentables. Il existe différents types de sections transversales, ceux couramment utilisés dans le photovoltaïque comprenant les poutres en I, les poutres en H, les poutres en L et les sections spéciales conçues sur mesure. Les méthodes de transformation sont également diverses. Les profilés en acier soudés, par exemple, impliquent de sélectionner des tôles d'acier de différentes épaisseurs et de les souder en acier façonné en usine selon les exigences de conception. Cette méthode permet d'utiliser des tôles d'acier d'épaisseurs variables dans différentes parties structurelles en fonction des calculs de force pour différentes sections du projet photovoltaïque. Cette approche est plus raisonnable en termes de répartition des contraintes par rapport aux produits formés en une seule fois par laminage à chaud, ce qui la rend plus adaptée à l'installation sur site et permet d'économiser des matériaux en acier.

2. Exigences de performance pour l'acier dans les systèmes de montage solaire
L'acier utilisé dans les structures en acier solaire doit posséder les propriétés suivantes :

1) Résistance à la traction et limite d'élasticité. Une limite d'élasticité élevée permet d'obtenir des sections transversales plus petites des éléments en acier, ce qui réduit le poids structurel, économise de l'acier et réduit le coût global du projet. Une résistance à la traction élevée augmente la marge de sécurité globale de la structure, améliorant ainsi sa fiabilité.

2) Plasticité, ténacité et résistance à la fatigue. Une bonne plasticité permet à la structure de subir des déformations importantes avant la rupture, ce qui permet une détection et des mesures correctives en temps opportun. Une bonne plasticité permet également d'ajuster les contraintes de pointe locales. Les panneaux photovoltaïques sont souvent installés en utilisant des méthodes forcées pour ajuster les angles, et la plasticité permet une redistribution des forces internes dans la structure, rendant les contraintes dans les zones précédemment concentrées plus uniformes et améliorant la capacité de charge globale de la structure. Une bonne ténacité permet à la structure d'absorber plus d'énergie lorsqu'elle est soumise à des charges d'impact externes, en particulier dans les centrales électriques désertiques et les installations sur les toits où les effets du vent sont importants. La ténacité de l'acier peut réduire efficacement les risques. Une bonne résistance à la fatigue permet également à la structure de résister plus efficacement aux charges de vent alternées et répétitives.

3) Performance de transformation. Une bonne performance de transformation comprend le travail à froid, le travail à chaud et la soudabilité. L'acier utilisé dans les structures en acier photovoltaïques doit non seulement être facilement transformé en diverses formes de structures et de composants, mais également garantir que ces structures et composants ne subissent pas d'effets néfastes importants sur la résistance, la plasticité, la ténacité et la résistance à la fatigue en raison de la transformation.

4) Durée de vie. Étant donné que les systèmes photovoltaïques solaires sont conçus pour une durée de vie de plus de 20 ans, une bonne résistance à la corrosion est également un indicateur important de la qualité du système de montage. Si le système de montage a une courte durée de vie, cela affectera inévitablement la stabilité de l'ensemble de la structure, prolongera la période de récupération de l'investissement et réduira les avantages économiques globaux du projet.

5) Dans les conditions ci-dessus, l'acier utilisé dans les structures en acier photovoltaïques doit également être facilement disponible, facile à produire et abordable.

3. Analyse technique des nouveaux systèmes de montage de structures en acier solaire
L'utilisation de l'acier d'angle dans les systèmes de montage solaire est de plus en plus contrainte, principalement en raison de la qualité incohérente de l'acier et de la nécessité d'un perçage important sur site, ce qui peut entraîner de la rouille. Par conséquent, de nouveaux systèmes de montage sont nécessaires pour remplacer les systèmes en acier d'angle afin de réduire la corrosion et de prolonger la durée de vie.

Nouvelles formes structurelles principales des systèmes de montage solaire :

1) Système de montage en acier à parois minces formé à froid de forme spéciale. L'acier à parois minces formé à froid de forme spéciale est un système de structure en acier léger préfabriqué et assemblé à sec qui permet la production en série, l'assemblage rapide et présente une faible consommation d'acier, des gains de temps et une efficacité de la main-d'œuvre. Le système de montage de structure en acier d'acier à parois minces formé à froid de forme spéciale implique de connecter sur site de l'acier à parois minces formé à froid préfabriqué en usine avec des boulons pour former la charpente structurelle, suivi de l'installation de panneaux photovoltaïques pour compléter le réseau.

2) Système de montage en acier intégral préfabriqué en usine. Ce système implique des structures en acier préfabriquées en usine avec des pannes, qui ne nécessitent qu'un assemblage et une fixation sur site, suivis de l'installation de panneaux photovoltaïques pour former l'ensemble du réseau. Il offre une vitesse de construction rapide et convient aux centrales électriques à grande échelle. Les exigences d'installation de ce système de montage de structure en acier sont extrêmement élevées, impliquant généralement l'acier de la plus haute qualité, d'excellents processus de traitement de surface et une communication préalable approfondie avec les fabricants de composants photovoltaïques pour obtenir une compatibilité d'assemblage parfaite.

3) Système de montage photovoltaïque de type mur-rideau à ossature poutre-colonne. Les murs-rideaux photovoltaïques conviennent aux systèmes de montage de structures en acier de type ossature poutre-colonne. Cette structure est légère et fiable. Cependant, en raison de sa faible rigidité latérale, un contreventement latéral est nécessaire pour former une structure à ossature contreventée lorsque la structure est haute ou a de grandes hauteurs d'étage. Dans la conception des murs-rideaux photovoltaïques de grande hauteur, des structures mixtes combinant de l'acier et des pièces encastrées coulées en place sont couramment utilisées pour améliorer la résistance structurelle globale au déplacement latéral, réduire la consommation d'acier et réduire le coût total.

4. Installation des composants pour les nouveaux systèmes de montage solaire à parois minces formés à froid :

1) Connexion des éléments de la structure en acier : Le nouveau système de montage solaire à parois minces formé à froid est assemblé à partir de connecteurs hybrides acier-plastique préfabriqués en usine. Ces connecteurs sont disponibles en différents modèles pour s'adapter à différentes conditions d'installation. La sélection correcte des formes et des méthodes de connexion pour les composants hybrides est un aspect crucial de la conception structurelle globale.

2) Connexion du système de montage à la fondation : Le nouveau système de montage solaire à parois minces formé à froid est léger et comporte de multiples trous d'installation. Des fondations indépendantes sont généralement utilisées, avec des poutres de liaison en béton armé ajoutées si nécessaire. Pour les zones présentant de mauvaises conditions géologiques, des fondations filantes ou des fondations en croix peuvent être utilisées, tandis que les radiers sont évités autant que possible. Toutes les bases de colonnes supérieures adoptent des connexions articulées, tandis que les pièces encastrées peuvent utiliser des bases de colonnes insérées ou des boulons pré-encastrés enveloppés de béton imperméable. Les deux types de bases de colonnes sont simples à traiter, faciles à construire et offrent de bonnes performances de connexion.

3) Connexion des pannes du système de montage : Il existe trois types de nœuds de connexion : rigides, articulés et semi-rigides. Des méthodes de fabrication modulaires pour ces types de connexion sont déjà disponibles. Les connexions articulées sont simples à construire et les plus faciles à fabriquer et à installer. Cependant, dans les zones où les vents sont forts, un contreventement horizontal ou un contreventement diagonal est nécessaire pour aider le mur à résister aux charges horizontales et à fournir une rigidité supplémentaire. Lorsque le contreventement n'est pas installé, les nœuds de connexion entre les poutres et les colonnes doivent être rendus rigides. Les connexions semi-rigides sont plus simples à construire que les connexions rigides et offrent de meilleures performances que les connexions articulées. Cependant, en raison de la difficulté à contrôler leur répartition des forces, l'application pratique nécessite de l'expérience, et elles sont rarement utilisées à l'heure actuelle. Les connexions sur site impliquent généralement des connexions articulées boulonnées suivies d'un soudage aux deux extrémités.