Alors que la demande d'énergie verte continue de croître, un nombre croissant d'entreprises industrielles et commerciales choisissent d'installer des systèmes photovoltaïques (PV) sur leurs toits pour atteindre l'autosuffisance énergétique et réduire les coûts d'exploitation. Cependant, le succès d'un projet PV ne dépend pas uniquement des modules et des onduleurs PV ; le choix du système de support joue également un rôle crucial. Les supports ne se contentent pas d'assumer la responsabilité physique de soutenir les modules, mais servent également de lien essentiel pour assurer la sécurité, la stabilité et le fonctionnement à long terme de l'ensemble du système.
Les toits industriels et commerciaux, caractérisés par leur grande échelle et leurs structures complexes, se présentent sous différents types et matériaux. Les toits plats et les toits en pente diffèrent fondamentalement en termes de méthodes d'installation et de conception des supports.
- Les toits en béton ont généralement une forte capacité portante, mais il faut prêter attention au renforcement des structures locales.
- Les toits en tôle d'acier de couleur, en raison de leur matériau léger et fin, nécessitent des solutions de fixation spécialisées pour éviter les fuites d'eau dues aux trous de perçage.
- Les matériaux spéciaux tels que le plastique renforcé de fibre de verre (PRV) exigent des techniques de fixation plus sophistiquées et des mesures anti-corrosion.
Avant de lancer un projet, confier à des institutions professionnelles la réalisation d'évaluations structurelles détaillées et de calculs de charge est une condition préalable pour garantir la sécurité. Un système PV ajoute généralement un poids propre de 15 à 25 kilogrammes par mètre carré ; combiné aux charges de vent et de neige, cela impose une pression supplémentaire sur le toit. Négliger la vérification structurelle peut facilement entraîner une déformation locale du toit, des infiltrations d'eau, voire des risques de sécurité plus graves, affectant finalement la durée de vie et le niveau de sécurité du bâtiment. Par conséquent, la conception et l'installation des supports ne peuvent être entreprises que lorsque la structure du toit et la capacité portante sont clairement confirmées pour répondre aux exigences, évitant ainsi les retouches ou les accidents causés par des problèmes structurels à l'avenir.
Une conception de support raisonnable doit non seulement répondre aux exigences de sécurité en matière de charge, mais également tenir compte des chemins de drainage d'origine du toit et de la protection des couches d'étanchéité. Au cours du processus de conception, il est essentiel de s'assurer que la fondation du support ne bloque pas l'écoulement de l'eau de pluie, empêchant ainsi l'accumulation d'eau et les fuites ultérieures. En même temps, il faut veiller à protéger la couche d'isolation du toit pour éviter une réduction de l'efficacité de l'isolation thermique due aux trous de perçage ou aux dommages locaux. Ce n'est qu'en équilibrant la sécurité et la protection du toit que la coexistence harmonieuse du système PV et du bâtiment peut être atteinte.
Le choix de matériaux de support appropriés est directement lié à la durée de vie et aux coûts de maintenance du système PV. Actuellement, les principaux matériaux sur le marché sont l'alliage d'aluminium et l'acier galvanisé à chaud.
- L'alliage d'aluminium, caractérisé par sa légèreté, sa haute résistance et sa facilité de traitement, est souvent utilisé dans les projets avec des exigences de légèreté élevées. Il est facile à installer, résistant à la corrosion et adapté aux ateliers industriels généraux ou aux toits à structure légère.
- L'acier galvanisé à chaud, avec son excellente résistance structurelle et sa résistance à la corrosion, est largement utilisé dans les zones sujettes aux fortes chutes de neige ou aux climats rigoureux, en particulier pour les grands toits commerciaux.
Dans les zones côtières et à forte humidité, la corrosion par embruns salins pose un défi majeur aux systèmes de supports. Le sel présent dans l'environnement marin accélère la corrosion des métaux, entraînant un vieillissement prématuré des supports, voire une défaillance structurelle. Par conséquent, pour de tels projets, il faut utiliser de l'acier galvanisé à chaud avec une épaisseur de revêtement de zinc qui respecte strictement les normes, ainsi que des connecteurs en acier inoxydable ou anti-corrosion de qualité supérieure. Certains clients peuvent également choisir des traitements de pulvérisation de surface ou d'anodisation pour améliorer davantage la résistance aux intempéries. La qualité des matériaux affecte directement la stabilité à long terme du projet et les coûts de maintenance ; un investissement raisonnable au début peut réduire efficacement le risque de maintenance ultérieure et assurer un fonctionnement sans problème du système pendant de nombreuses années.
Les toits industriels et commerciaux sont répartis dans différentes zones climatiques du pays, la conception doit donc être adaptée aux conditions locales et correspondre précisément aux exigences environnementales. La charge du vent et la charge de la neige sont deux facteurs de conception clés.
- Dans les zones sujettes à la neige, l'angle d'inclinaison de conception des supports de toit est souvent fixé relativement grand pour favoriser le glissement naturel de la neige accumulée, empêchant ainsi les dommages structurels causés par une accumulation excessive de neige.
- Dans les zones avec des vents forts, il est nécessaire de renforcer les boulons d'ancrage et la conception des contreventements diagonaux pour améliorer la résistance globale au vent et assurer la sécurité du système pendant les typhons et les tempêtes.
Une conception unique qui ignore ces facteurs environnementaux est susceptible de créer des risques pour la sécurité pendant la période de service, entraînant des coûts de maintenance élevés.
Le processus de conception doit également équilibrer la sécurité et les coûts. Bien que la surconception puisse augmenter le facteur de sécurité du système, cela signifie également des coûts de matériaux et de construction plus élevés ; inversement, des conceptions trop économes peuvent entraîner des risques opérationnels et une réduction de l'efficacité de la production d'électricité. Une conception scientifique doit être basée sur des enquêtes détaillées sur site et une analyse précise des charges, combinées aux besoins réels du projet, pour atteindre à la fois la sécurité et la fiabilité ainsi que l'efficacité économique, maximisant ainsi le retour sur investissement (ROI) du système PV.
La gestion des détails pendant la phase de construction détermine souvent le succès ou l'échec d'un projet PV. Construire strictement conformément aux plans de conception est fondamental, mais plus important encore, il faut prêter attention aux détails tels que le serrage de chaque connecteur, le traitement d'étanchéité des points fixes et le calibrage horizontal des supports.
La difficulté de construction des toits en tôle d'acier de couleur réside dans la prévention des fuites de toit causées par les trous de perçage. Cela nécessite l'utilisation de fixations spécialisées et de matériaux d'étanchéité en fonction des différents types de tôles profilées pour garantir que la fonction de protection du toit n'est pas endommagée.
Les équipes de construction professionnelles sélectionneront les techniques d'installation les plus appropriées en fonction du matériau du toit et des caractéristiques structurelles pour garantir que la connexion entre les supports et le toit est ferme et sûre. Pendant le processus de construction, des canaux de maintenance suffisants doivent être réservés pour éviter les difficultés de nettoyage et de maintenance ultérieurs causées par la couverture des modules PV. Une construction de haute qualité prolonge non seulement la durée de vie du système PV, mais réduit également la difficulté et le coût de l'exploitation et de la maintenance ultérieures, servant de lien essentiel pour assurer les avantages à long terme du projet.
La valeur d'un système PV réside dans sa capacité de production d'électricité stable à long terme, la conception pour l'exploitation et la maintenance (O&M) ne peut donc pas être ignorée. Planifier raisonnablement les canaux d'inspection et les espaces de maintenance, éviter l'empilement des modules et assurer l'utilisation normale du personnel de nettoyage et des équipements de test sont des conditions préalables importantes pour garantir l'efficacité à long terme du système. Le nettoyage et les inspections réguliers peuvent réduire efficacement l'impact de la poussière, des fientes d'oiseaux, etc., sur l'efficacité de la production d'électricité des modules et prolonger la durée de vie du système.
De plus, l'application de systèmes de surveillance intelligents est devenue une caractéristique standard des projets PV modernes. En surveillant en temps réel les données de production d'électricité et l'état des équipements, le personnel d'O&M peut rapidement localiser et résoudre les problèmes anormaux, empêchant ainsi les défauts mineurs de s'étendre et d'affecter la production d'électricité. Les fonctions de diagnostic à distance et d'alarme automatique améliorent considérablement l'efficacité de l'O&M et permettent d'économiser des coûts de main-d'œuvre et de temps. La combinaison d'un plan d'O&M solide et d'une surveillance intelligente garantira que les systèmes PV montés sur les toits industriels et commerciaux maintiennent un fonctionnement efficace et stable pendant plus de 20 ans, maximisant ainsi le retour sur investissement.
La valeur d'un système PV réside dans sa capacité à résister à l'épreuve du temps et de l'environnement. En tant que fondation du système PV, le système de supports nécessite la sélection de matériaux et de conceptions appropriés, une gestion de la construction stricte et un plan d'O&M bien développé pour réellement atteindre la sécurité, la stabilité et le retour efficace des projets PV montés sur les toits industriels et commerciaux.
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