Aurinkosähköpultit: tyypit, materiaalit ja valintaopas

Aurinkosähköpultit ovat kiinnikkeitä, jotka kiinnittävät aurinkopaneelit, asennuskiskot, telinekehykset ja maadoitusankkurit täydelliseen, rakenteellisesti kestävään aurinkosähköjärjestelmään. Ne eivät ole yleisiä rautakaupan pultteja. Ulkoympäristö, jossa aurinkosähkölaitteisto toimii - UV-säteily, lämpökierto -40 °C - 85 °C, rannikkosuola tai teollisuussaaste - asettaa kiinnikkeille vaatimuksia, joita tavallinen hiiliteräs ei voi täyttää järjestelmän 25-30 vuoden käyttöiän aikana.

Väärän pulttilaadun tai materiaalin valinta voi johtaa galvaaniseen korroosioon, löystymiseen tuulikuormituksen vaikutuksesta tai rakenteellisiin vaurioihin, jotka mitätöivät laitteiden takuut ja aiheuttavat turvallisuusriskejä. Tämä opas kattaa tyypit, materiaalit, standardit, vääntömomenttivaatimukset ja valintakriteerit, jotka ovat tärkeimpiä todellisissa aurinkosähköasennuksissa.

Missä aurinkosähköpultteja käytetään aurinkojärjestelmässä

Tyypillisessä katto- tai maahan asennettavassa aurinkosähköjärjestelmässä käytetään kiinnittimiä useissa rakenteiden liitoksissa, joista jokaisella on erilaiset kuormitusvaatimukset ja altistusolosuhteet:

• Paneelin kiinnityspultit: Kiinnitä keski- ja päätypuristimet, jotka pitävät paneelikehyksen kiinnityskiskossa. Nämä näkevät yleisimmän lämpösyklin, koska paneelien lämpötilat vaihtelevat päivittäin.
• Kiskon jatkos ja kiskon ja kannakkeen väliset pultit: Liitä kiskoosat ja kiinnitä kiskot kattokiinnikkeisiin tai maadoituspylväisiin. Kriittinen tuulennousun ja lumikuormien siirtämiseksi rakenteen läpi.
• Katon läpiviennin pultit: Kiinnitä kiinnikkeet tai painolastijalat kattopalkkiin. Vaadi ruostumatonta terästä ruostevärjäytymisen ja korroosion estämiseksi kattorakenteen sisällä.
• Maakiinnitteiset ankkuripultit: Kiinnitä vedetyt paalut, kierreankkurit tai betonijalustat telineiden runkoon. Usein järjestelmän suurimmat kiinnikkeet - M16 - M24 suurissa yleishyödyllisissä asennuksissa.
• Invertterin ja yhdistimen laatikon kiinnityspultit: Kiinnitä sähkökotelot seiniin tai kehyksiin. Vaadi joissakin kokoonpanoissa sähköinen eristys hajavirtojen välttämiseksi.
• Maadoitusliitoslaitteisto: Hammastetut laippapultit tai maadoituspidikkeet, jotka lävistävät alumiinikiskojen anodisoidun pinnan sähköisen jatkuvuuden varmistamiseksi.

PV-telinejärjestelmissä yleisesti käytetyt pulttityypit

PV-telineiden valmistajat suunnittelevat järjestelmänsä tiettyjen pulttigeometrioiden mukaan, mikä mahdollistaa nopean asennuksen ja luotettavan kiinnityksen ilman, että ohuita alumiiniprofiileja ylikiristetään. Yleisimmät tyypit ovat:

Materiaalin valinta: Miksi ruostumaton teräs hallitsee PV-kiinnittimiä

Aurinkosähköpulttien tärkein yksittäinen materiaalipäätös on korroosionkestävyys. Aurinkojärjestelmät on suunniteltu 25-30 vuoden käyttöikä , ja kiinnittimien täytyy kestää koko tämä ajanjakso ilman ruosteen aiheuttamaa löystymistä, takertumista tai rakenteellista heikkenemistä.

Ruostumaton teräs A2 (304) vs. A4 (316)

Useimmat PV-telinejärjestelmät määrittävät joko A2- tai A4-ruostumattomasta teräksestä valmistetut pultit. Käytännön ero on molybdeenipitoisuus: A4 (316) ruostumaton sisältää 2–3 % molybdeeniä , joka parantaa dramaattisesti kloridin aiheuttaman pistekorroosion kestävyyttä - erityistä vikatilaa rannikko- ja meriympäristöissä. A2 (304) soveltuu sisämaahankkeisiin; A4 (316) tulee käyttää sisällä 1-5 km rantaviivaa tai teollisuusalueilla, joilla on ilmassa klorideja.

Kuumasinkitty (HDG) teräs maahan asennettavaksi

Suuret maahan asennettavat asennukset – erityisesti hyötykäyttöiset aurinkovoimalat – käyttävät usein kuumasinkittyjä (HDG) rakenteellisia pultteja ankkuripultteina ja päärunkoliitoksina. HDG pinnoitteen paksuus 85 µm tai suurempi (ASTM A153 tai ISO 1461 mukaan) tarjoaa 30–50 vuoden korroosiosuojan useimmissa maaperän ympäristöissä huomattavasti halvemmalla kuin täysin ruostumattomat laitteistot suuressa mittakaavassa. HDG:tä ei suositella, jos suora kosketus alumiinitelineisiin tapahtuu galvaanisen korroosioriskin vuoksi.

Galvaaninen korroosio: Piilotettu riski alumiini-teräsliitännöissä

Käytännössä kaikki PV-telineiden kiskot ovat suulakepuristettua alumiinia (6005-T5 tai 6061-T6). Kun ruostumattomasta teräksestä valmistetut pultit koskettavat alumiinia märässä ympäristössä, muodostuu galvaaninen kenno. Ruostumattoman teräksen ja alumiinin välinen ero galvaanisessa sarjassa on 0,25–0,50 V — tarpeeksi lähellä, jotta A2/A4-pultit katsotaan yleisesti hyväksyttäviksi tässä pariliitossa. Hiiliteräs- tai HDG-pultit, jotka ovat suorassa kosketuksessa alumiinin kanssa, ovat kuitenkin ongelmallisia - potentiaaliero kiihdyttää alumiinin korroosiota liitoksessa. Käytä aina ruostumatonta tai alumiinia yhteensopivia laitteita alumiinin ja kiinnikkeen välisissä liitännöissä.

Pulttilaatu- ja lujuusvaatimukset PV-sovelluksissa

PV-pulttien on kestettävä jatkuvat tuulen nousukuormat, lumikuormat ja seismiset voimat vuosikymmenien ajan. Pultin lujuus määritellään ominaisuusluokan (metrinen) tai luokan (tuuman) mukaan:

Useimpiin asuin- ja kaupallisiin kattojärjestelmiin A2-70 ruostumaton on vakiovaruste . Päivitys A4-80:een on suositeltavaa rannikkoalueilla, kovatuulisilla alueilla (ASCE 7 tuulen nopeus ≥ 130 mph) tai missä tahansa asennuksessa, jossa telineinsinöörin rakennelaskelmat vaativat suurempaa pultin esijännitystä.

PV-pulttien vääntömomenttivaatimukset: Miksi ylikiristäminen on yhtä vaarallista kuin alikiristys

Aurinkosähköpulttien vääntömomenttivaatimukset ovat tiukemmat kuin useimmat asentajat odottavat. Aurinkopaneelissa käytetyt alumiinipursot ovat suhteellisen pehmeitä - 6005-T5 alumiinin myötöraja on vain 240 MPa verrattuna siihen kierrettävien ruostumattomien pulttien 700 MPa:iin. Alumiinimutterin tai kiskon kanavan kierteet kiristetään liikaa, mikä vaatii koko kiskon osan vaihtamista.

Alikiristys jättää nivelen esikuormituksen riittämättömäksi, mikä mahdollistaa liikkeen tuulen tärinän alla, mikä aiheuttaa ärsyttävää väsymystä ja asteittaista löystymistä. Tyypilliset valmistajan määrittämät vääntömomenttiarvot yleisille PV-pulttikokoille:

Käytä aina kalibroitua momenttiavainta lopulliseen kiristykseen. Suurimpaan vääntömomenttiin asetettuja iskuelementtejä ei voida hyväksyä PV-paneelin kiinnityspulteissa – ne ylittävät rutiininomaisesti valmistajan rajat. Monet telineiden valmistajat määrittävät vääntömomenttiarvot kuivana (ei voiteluainetta); Jos kiinnittymisenestoainetta tai kierteiden voiteluainetta käytetään, vähennä vääntömomenttia noin 20–25 %, jotta saavutetaan sama puristusvoima.

Löystymistä estävät ominaisuudet: Estää pulttien löystymisen yli 25 vuoden ajan

Aurinkopaneelit kokevat jatkuvaa matalaamplitudista tuulen tärinää ja alumiinikiskon päivittäistä lämpölaajenemista ja supistumista (alumiini laajenee 23,6 um/m°C — 6-metrinen kiskoosuus kasvaa ja kutistuu noin 12 mm talviyö -10°C ja 60°C kesäpaneelin pintalämpötilan välillä). Tämä liike voi vähitellen vetää ulos pultteja, joista puuttuu löystymisen esto.

Yleisiä aurinkosähköjärjestelmissä käytettyjä löystymisen estoratkaisuja ovat:

• Nylon-sisäosan lukkomutterit (Nyloc): Yleisimmin käytetty ratkaisu kattosähköissä. Nailonkaulus tarttuu pultin kierteeseen ja vastustaa pyörimistä. Tehokas noin 100°C asti – tarkista soveltuvuus, jos kytkentärasian kotelot synnyttävät paikallista lämpöä.
• Hammastetut laippamutterit ja pultit: Hampaat pureutuvat liitäntäpintaan ja vastustavat pyörimistä mekaanisesti. Käytetään maadoittamiseen liitoksissa ja rakenneliitoksissa, joissa pinnan kovuus mahdollistaa haavojen kiinnittymisen kunnolla.
• Jousilukkolevyt: Yleisesti katsotaan vähemmän luotettavaksi kuin nyloc-mutterit dynaamisen kuormituksen alaisena DIN 65151 -standardin tärinätestauksen mukaisesti – käytä vain telineiden valmistajan ohjeissa.
• Kierrelukitusliima (Loctite 243 tai vastaava): Tehokas halkaisijaltaan pienille pulteille vähävärisissä paikoissa. Ei käytännöllinen kenttäkytkennöissä, jotka saattavat vaatia myöhempää kiristystä tai paneelin uudelleensijoittamista.
• Kaksimutteri (vastamutteri) -kokoonpano: Käytetään maahan asennettavissa säätöjaloissa, joissa vaaditaan sekä tärinänkestävyyttä että kenttäsäädettävyyttä.

Aurinkosähköpultteja koskevat standardit ja sertifioinnit

PV-järjestelmien sertifioinnit ja rakenneluvat edellyttävät yhä useammin, että kiinnikkeet täyttävät dokumentoidut materiaali- ja mittastandardit. Eniten viitatut standardit ovat:

• ISO 3506: Ensisijainen kansainvälinen standardi, joka säätelee ruostumattoman teräksen kiinnittimien mekaanisia ominaisuuksia. Määrittää ominaisuusluokat A2-70, A2-80, A4-70 ja A4-80. Monet sähköalan EPC-urakoitsijat vaativat ISO 3506 -standardin mukaisia ​​vaatimustenmukaisuustodistuksia.
• ASTM F593 / F594: Yhdysvaltain vastaava ruostumattomasta teräksestä valmistettuja pultteja ja muttereita. Vaaditaan Yhdysvaltain rakennusmääräysten mukaisissa projekteissa, joissa metristä ISO-laitteistoa ei ole määritelty.
• ASTM A307 / A325 / A490: Hallitut hiili- ja seosteräsrakennepultit, joita käytetään HDG-maakiinnitteisissä teräsrakenteissa.
• ISO 1461 / ASTM A153: Määritä kuumasinkittyjen kiinnittimien pinnoitteen vähimmäispaksuus – kriittinen HDG-ankkuripulttien korroosion keston tarkistamiseksi.
• IEC 61215 / IEC 61730: Vaikka nämä ovat moduulistandardeja, ne säätelevät epäsuorasti asennuslaitteita määrittelemällä mekaaniset kuormitusolosuhteet (tuuli, lumi, rakeet), jotka telineiden ja kiinnikkeiden on oltava suunniteltu kestämään.

Pyydä luvanvaraisissa asennuksissa materiaalitestiraportteja (MTR) tai vaatimustenmukaisuustodistuksia pulttitoimittajilta, jotka viittaavat näihin standardeihin. Väärennetyt tai huonolaatuiset kiinnikkeet, jotka on merkitty väärillä ominaisuusluokkamerkinnöillä, ovat dokumentoitu ongelma edullisissa toimitusketjuissa — kolmannen osapuolen kemiallisen koostumuksen ja kovuuden tarkistaminen on suositeltavaa suurissa projekteissa, joissa laitteisto hankitaan vakiintuneiden jakelukanavien ulkopuolelta.

Käytännön tarkistuslista aurinkosähköpulttien valinnassa

Käytä seuraavaa tarkistuslistaa, kun määrität tai hankit kiinnikkeitä aurinkosähköprojektiin:

1. Vahvista telineiden valmistajan asennusoppaan edellyttämä pulttityyppi – T-pää, kuusiokanta, vaunupultti tai viipapultti – äläkä vaihda eri päätyylejä ilman teknistä hyväksyntää.
2. Valitse A4-316 ruostumaton rannikko-, meri- tai korkean kosteuden ympäristöihin; A2-304 ruostumaton on hyväksyttävä sisämaan kuivassa ilmastossa.
3. Määritä Minimi kiinteistöluokka A2-70 tai A4-70 tavallisiin kattojärjestelmiin; päivitä A4-80:een kovan tuulen tai lumisateen kohteisiin rakennelaskelmien mukaan.
4. Varmista, että kaikki mutterit ja aluslevyt ovat samaa ruostumatonta laatua kuin pultti – A2-pulttien sekoittaminen hiiliteräsmutteriin muodostaa galvaanisen parin, joka nopeuttaa mutterin korroosiota.
5. Tarkista löystymisen esto: nyloc-mutterit paneelikiinnittimiin ja useimpiin kiskoliitäntöihin; hammastettu laippalaitteisto, jossa vaaditaan maadoituksen jatkuvuutta.
6. Hanki ja tallenna vaatimustenmukaisuustodistukset (ISO 3506 tai vastaava ASTM) projektidokumentaation kanssa lupa- ja takuutarkoituksiin.
7. Käytä viimeiseen kiristykseen momenttiavainta – ei iskuväännintä – ja kirjaa vääntömomenttiarvot käyttöönottoraporttiin tulevia O&M-tarkastuksia varten.