تصميم واختيار الأساسات والدعم الكهروضوئي

يعد تصميم واختيار الأساسات والأقواس الكهروضوئية من العوامل الرئيسية في ضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل لأنظمة توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية. عند التصميم، يجب مراعاة سلامة الهيكل ومتانته واقتصاده بشكل كامل، مع تحديد الحل الأكثر ملاءمة أيضًا استنادًا إلى بيئات التثبيت المحددة وسيناريوهات التطبيق.

التصميم الأساسي للطاقة الكهروضوئية

1. التحقق من قدرة التحمل العمودي: يجب أن تخضع جميع أنواع الأساسات للتحقق من قدرة التحمل الرأسي من حيث قوة الضغط والشد لضمان قدرة الأساس على تحمل الضغط أو التوتر من الأعلى.

2. التحقق من قدرة التحمل الأفقية: بالنسبة للأساسات الخوازيق، بالإضافة إلى قدرة التحمل الرأسية، يجب أيضًا إجراء التحقق من قدرة التحمل الأفقية لضمان استقرارها تحت القوة الجانبية.

3. التحقق من الاستقرار الشامل: خاصة بالنسبة للأكوام الفولاذية الدقيقة، يجب التأكد من أن الاستقرار العام للنظام بأكمله لا يتأثر بالعوامل الخارجية.

4. الأبعاد الأساسية والعمق: يتم تحديد الأبعاد المحددة وعمق الدفن للأساس على أساس لحظة الانقلاب المحسوبة، ومقاومة السحب، وغيرها من المعالم. على سبيل المثال، الحجم الأساسي للمجموعة الأولية هو 400 مم × 400 مم، ويعتمد التباعد على متطلبات محددة.

تصميم قوس

1. اختيار المواد: تشتمل مواد الأقواس الكهروضوئية الشائعة على سبائك الألومنيوم (أكسيد السطح Al 6005- T5)، والفولاذ المقاوم للصدأ (304)، وأجزاء الصلب المجلفن (Q235 المجلفن بالغمس الساخن)، وما إلى ذلك. كل مادة لها خصائصها الخاصة، مثل أن تكون سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن وسهلة التركيب، ولكن ذات قدرة تحمل منخفضة نسبيًا؛ على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ له تكلفة عالية، إلا أنه يؤدي أداءً جيدًا في البيئات القاسية؛ تتمتع الأجزاء الفولاذية المجلفنة بفعالية جيدة من حيث التكلفة، ولكنها ثقيلة نسبيًا.

2. الشكل الهيكلي: اختر أقواس التتبع الثابتة أو القابلة للتعديل أو التتبع التلقائي وفقًا لسيناريوهات التطبيق المختلفة. الدعامة الثابتة مناسبة للمناطق ذات التغيير البسيط في زاوية الإضاءة؛ تقوم شريحة التتبع بضبط زاويتها مع موضع الشمس طوال اليوم، وبالتالي تحسين كفاءة توليد الطاقة.

3. أداء تبديد الحرارة: تعمل بعض تصميمات الدعامات الجديدة على تحسين دوران الهواء عن طريق تحسين تخطيط المكونات، مما يساعد على تحسين تأثير تبديد الحرارة للأنظمة الكهروضوئية وبالتالي تعزيز كفاءة العمل.

مثال التصميم

تطبيق السقف السكني: بالنسبة للأسقف المائلة، يتم تصميم أقواس موازية للسقف، وعادة ما تكون على بعد حوالي 10-15 سم من سطح السقف، لتسهيل التهوية وتبديد الحرارة. بالنظر إلى مشكلة تقادم المباني السكنية، فإن تصميم الدعامة يضمن قدرتها على تحمل الأحمال الإضافية.

المباني التجارية: في مثل هذه المشاريع، يجب ألا يلبي تصميم الأقواس الكهروضوئية متطلبات القوة والصلابة والاستقرار فحسب، بل يجب أن يتوافق أيضًا مع معايير مقاومة الزلازل والرياح والتآكل. بالإضافة إلى ذلك، ضع في اعتبارك عوامل مثل الظروف المناخية المحلية ومعايير تصميم البناء.

محطة الطاقة الكهروضوئية الزراعية: اعتماد تصميم متكامل وطريقة تركيب منفصلة، ​​يتم تثبيت الوحدات الكهروضوئية على أقواس عالية ويتم صيانتها بزاوية معينة لتحقيق أقصى قدر من استقبال الإشعاع الشمسي. تحقق هذه الطريقة توليد الطاقة على متن الطائرة دون التأثير على استخدام الأراضي بالأسفل، مثل زراعة المحاصيل أو التربية.

مرجع المعلمة

حجم المكون: بافتراض أن حجم المكون هو 2094 مم × 1038 مم، بسمك حوالي 35 مم ووزن حوالي 20 كجم/م2.

معلمات حمل الرياح: وفقًا لمعيار GB{{0}}، معامل شكل حمل الرياح μs=1.3، معامل اختلاف ارتفاع ضغط الرياح μz يعتمد على فئة خشونة الأرض (AD) )، ويتم تحديد ضغط الرياح الأساسي ω 0 من خلال بيانات الأرصاد الجوية التاريخية لموقع المشروع.

الأبعاد الأساسية: بالنسبة للأساسات المستقلة، تكوين واحد هو {{0}}.4 م طول × 0.4 م عرض × 0.5 م ارتفاع؛ بالنسبة للأساسات الشريطية، يبلغ طولها 0.8 م × 0.4 م عرضًا × 0.4 م ارتفاعًا.

عدة طرق تقييم شائعة وخصائصها لتقييم قدرة تحمل المباني:

1. تحليل الرسم التصميمي

سيقوم المقيمون بإجراء أحكام أولية بناءً على رسومات التصميم المعماري. في الرسومات التصميمية، عادةً ما يتم تحديد الجدران الحاملة بوضوح، والتي تكون أكثر سمكًا بشكل عام وتقع في المواضع الرئيسية للمبنى، مثل الأساسات، وبين الطوابق، وتحت السطح. يتم تخطيط الرسومات التصميمية بشكل علمي من قبل المهندسين الإنشائيين استنادًا إلى الهيكل العام وتوزيع الأحمال للمبنى، مما يوفر معلومات مهمة حول موقع وسمك الجدران الحاملة.

2. التحقيق في الموقع

بالإضافة إلى الاعتماد على رسومات التصميم، يعد التحقيق في الموقع أيضًا جزءًا لا غنى عنه. يتضمن ذلك التحقق مما إذا كانت المواد الفعلية وبنية الجدار تلبي متطلبات التصميم من خلال الفحص البصري واستخدام الأدوات والتقنيات الاحترافية مثل اختبار الموجات فوق الصوتية وأخذ العينات الأساسية. توفر هذه الطريقة فهمًا أكثر سهولة لحالة الجدار ويمكنها تحديد المشكلات الموجودة مثل الشقوق أو تقادم المواد.

3. كشف ثابت

يشير الاختبار الثابت إلى استخدام معدات متخصصة (مثل أجهزة استشعار الضغط، وأجهزة الحصول على البيانات، وما إلى ذلك) لقياس أداء الحمل للأرض أو الهيكل في حالة ثابتة. هذه الطريقة مناسبة للمباني الجديدة أو عند الحاجة إلى نتائج دقيقة. إن الحصول على بيانات دقيقة جدًا من خلال هذه الطريقة يعني أيضًا ارتفاع التكاليف والمتطلبات الفنية.

4. الكشف الديناميكي

بالنسبة للهياكل التي تتطلب تقييم أدائها تحت الأحمال الديناميكية، مثل الجسور والطرق وغيرها، يتم استخدام طرق الكشف الديناميكي. وهذا يعني محاكاة عوامل مثل الاهتزاز أو التأثير في حالات الاستخدام الفعلي لاختبار استجابة الهيكل في ظل هذه الظروف. على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر معلومات قريبة من سيناريوهات الحياة الواقعية، إلا أنها تتطلب أيضًا عمليات تشغيلية ودعمًا معقدًا.

5. التحليل الحسابي بالمحاكاة الحاسوبية

المحاكاة الحاسوبية هي وسيلة تكنولوجية حديثة تسمح لنا بإنشاء نموذج افتراضي للتحليل الميكانيكي التفصيلي. تتضمن عملية التقييم جمع معلومات عن بيانات التصميم والبناء، وحالة جودة المظهر، واستخدام المبنى، تليها المراجعة الهيكلية والتحقق، وفي النهاية استخلاص النتائج وتقديم التوصيات. وتكمن ميزة هذه الطريقة في سرعتها العالية، وتكلفتها المنخفضة نسبيًا، وتطبيقها على نطاق واسع، خاصة في مجالات الإنشاءات الصناعية ومباني المصانع.

6. طريقة القياس الفعلية

تشير طريقة القياس الفعلية إلى قياس الهيكل مباشرة في الموقع، بما في ذلك عوامل مثل الحجم والمواد، من أجل تقييم قدرته على التحمل. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في أنها يمكن أن تعكس بشكل مباشر الحالة الحقيقية للهيكل، ولكنها تتطلب أيضًا معدات قياس احترافية ودعمًا فنيًا، وقد تتأثر بأخطاء القياس.

7. القواعد التجريبية

وفي غياب معلومات مفصلة، ​​يمكن أن تكون القواعد التجريبية بمثابة طريقة للتقدير السريع. تعتمد هذه الطريقة على الخبرة والأنماط السابقة لتقييم قدرة الهيكل على التحمل. وعلى الرغم من بساطته وإمكانية تنفيذه، إلا أن دقته منخفضة ولا يمكن أن تقدم سوى نتائج تقريبية.

8. اختبار تحمل الحمولة

من أجل الحصول على القيمة الحدية الأكثر دقة لقدرة تحمل الحمل الأرضية، يتم أحيانًا إجراء اختبارات الحمل في الموقع. تتضمن هذه التجربة تحميل أكياس الرمل أو الماء على دفعات حتى تصل قيمة التشوه للعوارض والألواح الأرضية إلى الحد المحدد. على الرغم من أن هذا النهج هو الأكثر مباشرة وفعالية، فهو أيضًا الأكثر استهلاكًا للوقت وكثافة العمالة، وعادةً ما يتم اعتماده فقط في المواقف المهمة بشكل خاص.