آجیل خورشیدی توضیح داده شده: نحوه انتخاب، استفاده و گشتاور مناسب آنها برای نصب پنل خورشیدی

مهره‌های خورشیدی یکی از نادیده‌گرفته‌ترین اجزای تاسیسات فتوولتائیک هستند، اما مستقیماً مسئول حفظ امنیت پانل‌های شما در طول دهه‌ها باد، باران، چرخه حرارتی و استرس مکانیکی هستند. چه در حال نصب یک آرایه مسکونی روی پشت بام، یک سیستم تجاری روی زمین یا یک سازه اسکله‌ای هستید، مهره‌هایی که انتخاب می‌کنید و نحوه نصب آنها تعیین می‌کند که آیا سیستم قفسه‌بندی شما به مدت 25 سال محکم می‌ماند یا در عرض چند فصل شروع به شل شدن و جابجایی می‌کند. این راهنما همه چیزهای کاربردی را پوشش می‌دهد - مهره‌های خورشیدی چه هستند، چه نوع‌هایی در سیستم‌های قفسه‌بندی مدرن استفاده می‌شوند، انتخاب مواد، گشتاور مورد نیاز، و مواردی که هنگام قطع کردن نصاب‌ها اشتباه می‌شود.

آجیل خورشیدی چیست و چرا اهمیت دارد

مهره های خورشیدی اجزای اتصال رزوه ای هستند که به طور خاص برای استفاده در نصب پنل های خورشیدی و سیستم های قفسه بندی انتخاب یا مهندسی شده اند. این اصطلاح طیفی از انواع مهره ها را در بر می گیرد - از مهره های شش گوش استاندارد و مهره های فلنج گرفته تا مهره های شیار T تخصصی، مهره های کانالی و مهره های موقعیت یابی فنری که برای سیستم های قفسه بندی ریلی آلومینیومی یکپارچه هستند. آنها در ترکیب با پیچ‌ها، پیچ‌های کالسکه و پیچ‌های ماشینی کار می‌کنند تا قاب‌های ماژول، گیره‌های میانی، گیره‌های انتهایی، اتصالات ریلی و پایه‌های نصب را با هم در یک مجموعه ساختاری یکپارچه ببندند.

دلیل اینکه مهره های پنل خورشیدی مستحق توجه خاص هستند - به جای گرفتن سخت افزار از سطل بست عمومی - به سه عامل مربوط می شود: مقاومت در برابر خوردگی، سازگاری گالوانیکی و مقاومت در برابر لرزش. انتظار می رود که یک آرایه خورشیدی برای 25 تا 30 سال در یک محیط بیرونی کار کند. مهره های استاندارد فولاد کربنی با روکش روی یا بدون روکش به سرعت در آن پنجره نوردهی خورده می شوند، به ویژه در محیط های ساحلی یا مناطق با رطوبت بالا، چرخه یخ-ذوب شدن، یا بارش اسیدی. اتصال دهنده های خورده گرفته می شوند و تعمیر و نگهداری و تعویض پانل در آینده را بسیار دشوار می کنند و در موارد شدید، یکپارچگی ساختاری را به طور کامل از دست می دهند.

سازگاری گالوانیکی به همان اندازه حیاتی است. اکثر ریل های قفسه خورشیدی از آلومینیوم آنودایز ساخته شده اند. جفت شدن آلومینیوم با اتصال دهنده های فولاد کربنی، یک جفت گالوانیکی ایجاد می کند که خوردگی فلز کمتر نجیب - در این مورد، فولاد - را تسریع می کند و عمر بست را به طور چشمگیری کاهش می دهد. به همین دلیل است که تقریباً تمام سخت افزارهای نصب کننده خورشیدی درجه حرفه ای بست های فولادی ضد زنگ یا آلومینیومی را برای استفاده در سیستم های قفسه بندی آلومینیومی مشخص می کنند.

انواع مهره های خورشیدی مورد استفاده در سیستم های نصب

سیستم‌های قفسه‌بندی خورشیدی مدرن از چندین نوع مهره مجزا استفاده می‌کنند که هر یک عملکرد ساختاری یا نصب خاصی را انجام می‌دهند. درک آنچه که هر نوع انجام می دهد به شما کمک می کند سخت افزار مناسب را سفارش دهید و آن را به درستی نصب کنید.

آجیل T-Slot (آجیل کانال)

مهره های شیار T که مهره های کانالی یا مهره های تی نیز نامیده می شوند، رایج ترین مهره های نصب پنل خورشیدی در سیستم های قفسه بندی ریلی از سازندگانی مانند Unirac، IronRidge، Schletter و K2 هستند. آنها طوری طراحی شده اند که به داخل کانال باز T شکل در بالای ریل نصب می لغزند و به گیره های میانی، گیره های انتهایی و سخت افزارهای اتصال دهنده اجازه می دهند قبل از قفل شدن با گشتاور پیچ در هر جایی در طول ریل قرار گیرند. این قابلیت تنظیم برای انطباق با عرض قاب ماژول های مختلف، موقعیت اتصال ریل و فاصله های نفوذ سقف ضروری است.

مهره‌های شیار T برای کاربردهای خورشیدی معمولاً از فولاد ضد زنگ (معمول‌ترین) یا آلومینیوم آنودایز ساخته می‌شوند و در دو نوع عرضه می‌شوند: مهره‌های کشویی استاندارد که باید مهره را از انتهای ریل وارد کنید، و مهره‌های شیار T با فنر که می‌توانند از بالا به داخل شیار کانال بیندازند و زمانی که قفل در هر نقطه‌ای محکم می‌چرخد. انواع فنری به طور قابل توجهی نصب را سرعت می بخشند، به ویژه در آرایه های تجاری طولانی.

مهره های شش گوش و درج نایلون قفل مهره (Nyloc)

مهره های شش گوش استاندارد در اندازه های M6، M8، M10 یا 1/4"-20 و 5/16"-18 در سرتاسر مجموعه های قفسه های خورشیدی برای اتصال پایه های نصب به اتصالات سقف، ایمن کردن اتصالات ریل، و اتصال گیره های زمین و اتصال جامپرها استفاده می شود. در هر موقعیتی که در معرض ارتعاش باشد - به ویژه در سیستم‌های سقف فلزی یا سیستم‌های روی زمین که در معرض نوسانات ناشی از باد قرار دارند - مهره‌های قفلی نایلونی (که معمولاً مهره‌های نایلوک نامیده می‌شوند) ترجیح داده می‌شوند، زیرا درج نایلونی روی رزوه پیچ را می‌گیرد و در برابر شل شدن تحت لرزش بدون نیاز به ترکیبات قفل‌کننده نخ مقاومت می‌کند.

آجیل فلنج

مهره های فلنج دارای یک فلنج دایره ای پهن، دندانه دار یا صاف در پایه هستند که بار گیره را در سطح بزرگ تری توزیع می کند. در نصب خورشیدی، مهره‌های فلنج دندانه‌دار اغلب برای ایجاد اتصال الکتریکی بین بخش‌های ریل آلومینیومی و سخت‌افزار نصب استفاده می‌شوند، زیرا دندانه‌ها به سطح آنودایز شده آلومینیوم می‌خورند و لایه‌های اکسید نارسانا را برش می‌دهند تا یک تماس الکتریکی فلز به فلز ایجاد کنند. این عملکرد آنها را به یک جزء دو منظوره تبدیل می کند: بست مکانیکی و زمین / اتصال.

آجیل بلوط و آجیل کلاهک

مهره های بلوط (مهره های کلاهک گنبدی) در تاسیسات خورشیدی عمدتاً در انتهای پیچ و مهره های باز در گیره های انتهایی و انتهای ریل استفاده می شود که در غیر این صورت یک پیچ رزوه ای بیرون زده باعث ایجاد خطر آسیب برای پرسنل تعمیر و نگهداری یا آسیب سایشی به غشای سقف می شود. آنها همچنین رزوه پیچ را از قرار گرفتن در معرض مستقیم رطوبت می‌بندند و خطر خوردگی رزوه را در نقاط اتصال بحرانی کاهش می‌دهند.

مهره های کوپلینگ (هگز استنداف)

مهره های کوپلینگ که به عنوان مهره های شش گوش یا مهره های اکستنشن نیز شناخته می شوند، مهره های شش ضلعی بلندی هستند که برای اتصال دو میله رزوه دار از انتها به انتها یا برای گسترش رزوه پیچ استفاده می شوند. در تاسیسات خورشیدی، آنها در سیستم‌های قفسه‌بندی سقف تخت بالاست و در مجموعه‌های پایه قابل تنظیم برای سازه‌های روی زمین ظاهر می‌شوند، جایی که تنظیم ارتفاع برای تراز کردن آرایه در زمین‌های ناهموار مورد نیاز است.

انتخاب مواد: فولاد ضد زنگ در مقابل آلومینیوم در مقابل گزینه های دیگر

مواد مهره های بست خورشیدی شما عملکرد خوردگی طولانی مدت و سازگاری آنها با بقیه سیستم قفسه بندی را تعیین می کند. در اینجا مقایسه مستقیمی از موادی که معمولاً برای مهره‌های نصب پنل خورشیدی مشخص می‌شوند آورده شده است:

برای اکثر سیستم‌های خورشیدی سقف‌های مسکونی و تجاری سبک با استفاده از قفسه‌بندی آلومینیومی، مهره‌های پنل خورشیدی فولاد ضد زنگ 304 انتخاب استاندارد و مناسبی هستند. پروژه هایی که در فاصله یک مایلی آب شور قرار دارند باید به فولاد ضد زنگ 316 ارتقا پیدا کنند. در سازه‌های فولادی روی زمین که همه اجزای آن فولادی هستند، مهره‌های گالوانیزه گرم قابل قبول هستند، اما بررسی کنید که ضخامت پوشش روی با حداقل‌های ASTM A153 کلاس C یا D برای مواجهه در فضای باز مطابقت داشته باشد.

مشخصات گشتاور برای مهره های نصب خورشیدی

گشتاور صحیح یکی از مراحلی است که اغلب در نصب خورشیدی نادیده گرفته می شود، اما مستقیماً تعیین می کند که آیا یکپارچگی مکانیکی و الکتریکی آرایه در طول عمر مفید آن حفظ می شود یا خیر. کم گشتاور آجیل خورشیدی اجازه دهید گیره ها تحت بار باد جابجا شوند، خطر ریز ترک خوردگی پانل در اثر حرکت ایجاد شود و اتصالات الکتریکی با مقاومت بالا در نقاط اتصال ایجاد شود. مهره های دارای پیچش بیش از حد، رزوه های آلومینیومی را در ریل می کشند، سطح آنودایز شده را می شکافند و می توانند اکستروژن قاب پانل را بشکنند.

مشخصات گشتاور بسته به اندازه بست، سازنده قفسه و نوع اتصال متفاوت است. همیشه راهنمای نصب سازنده سیستم قفسه بندی را به عنوان منبع معتبر دنبال کنید. جدول زیر مقادیر معرف گشتاور را برای اندازه های معمولی مهره های نصب خورشیدی نشان می دهد:

برای تمام اتصالات بست خورشیدی از آچار گشتاور کالیبره شده یا پیچ گوشتی گشتاور استفاده کنید - نه یک درایور ضربه ای که روی یک تقریب "احساس" تنظیم شده است. درایورهای ضربه ای برای خاموش کردن سریع اتصال دهنده ها مناسب هستند، اما هرگز نباید به عنوان آخرین مرحله گشتاور در سخت افزار قفسه خورشیدی استفاده شوند. پس از اعمال گشتاور اولیه، هر مهره را با یک نوار گشتاور (خطی که روی مهره و پیچ با یک نشانگر رنگ کشیده شده است) علامت بزنید تا هر چرخش بعدی به دلیل شل شدن بلافاصله در هنگام بازرسی قابل مشاهده باشد.

چگونه مهره های خورشیدی T-Slot در سیستم های قفسه بندی ریلی کار می کنند

از آنجایی که مهره‌های شیار T پرمصرف‌ترین مهره‌های نصب خورشیدی هستند و اغلب توسط نصاب‌کنندگانی که برای اولین بار آن‌ها را نصب می‌کنند اشتباه متوجه می‌شوند، این بخش مکانیک و نصب آن‌ها را با جزئیات پوشش می‌دهد.

نصب مهره T-Slot استاندارد

مهره های استاندارد T-slot باید از انتهای باز ریل قبل از نصب درپوش های انتهایی یا ایستگاه های ریلی در کانال ریلی بارگذاری شوند. آنها آزادانه در امتداد کانال می لغزند تا زمانی که یک پیچ از بالا از طریق گیره یا سخت افزاری که وصل شده است وارد شود، به مهره T رزوه شود و به پایین بچرخد. همانطور که پیچ سفت می شود، بال های T-nut به سمت زیرین لبه های کانال کشیده می شوند و مهره را در موقعیت خود قفل می کنند. محدودیت این نوع این است که پس از بسته شدن یا مسدود شدن انتهای ریل، هیچ مهره T اضافی بدون جداسازی نمی‌توان اضافه کرد.

نصب مهره T-Slot فنری

مهره های شیار T دارای فنر - که به آنها مهره های T-in drop-in یا T-nuts یک چهارم چرخشی نیز می گویند - دارای فنری هستند که بدنه مهره را در زاویه 45 درجه نگه می دارد و به آن اجازه می دهد از طریق شکاف باریک از بالا وارد شود. پس از وارد شدن، فنر مهره را صاف می‌چرخاند و بال‌ها با قسمت زیرین لبه‌های کانال درگیر می‌شوند. این طراحی به شما اجازه می دهد تا مهره های تی را در هر نقطه ای از راه آهن از قبل نصب شده در طول نصب اضافه کنید، و تنظیمات طرح بندی در وسط نصب را بسیار آسان تر می کند. در پروژه های تجاری بزرگ، صرفه جویی در نیروی کار ناشی از استفاده از مهره های کانالی فنری به جای مهره های T-sliding استاندارد قابل توجه است.

بررسی درگیری T-Nut قبل از گشتاور نهایی

قبل از اعمال گشتاور نهایی به هر اتصال مهره شیار T، بررسی کنید که مهره کاملاً درگیر شده است و به آرامی سعی کنید سخت افزار را در امتداد ریل بلغزانید و در حالی که فشار کمی دست روی پیچ دارید. اگر سخت‌افزار آزادانه بلغزید، مهره درگیر نمی‌شود - ممکن است به‌جای زیر آن، به‌طور نامناسب، وارونه یا بالای لبه کانال قرار گرفته باشد. به نظر می رسد که یک مهره T درگیر نشده به درستی گشتاور می دهد اما تحت بار بیرون می کشد. این حالت شکست مسئول نسبت معنی‌داری از شکست‌های ساختاری آرایه خورشیدی در طول رویدادهای باد شدید است.

اندازه مهره خورشیدی: تطبیق مهره مناسب با سیستم قفسه بندی شما

مهره های نصب پنل خورشیدی باید هم با مشخصات رزوه پیچ و هم با ابعاد شیار کانال ریلی مطابقت داشته باشد. اختلاط بست‌های رزوه‌ای متریک و امپریالیستی - یک خطای رایج هنگام اختلاط سخت‌افزار از تامین‌کننده‌های مختلف - باعث ایجاد اتصالاتی می‌شود که به‌نظر می‌آیند مونتاژ شده‌اند، اما کمترین درگیری رزوه را دارند و در زیر بار از کار می‌افتند.

• گام نخ باید دقیقاً با پیچ مطابقت داشته باشد. یک پیچ M8 x 1.25 به یک مهره M8 x 1.25 نیاز دارد - نه یک مهره M8 x 1.0. زمانی که گام با هم تطابق نداشته باشد، رزوه متقاطع امکان پذیر است که منجر به خوانش گشتاور کاذب و نیروی گیره ناچیز می شود.
• ابعاد بدنه مهره شیار T باید با مشخصات کانال ریلی مطابقت داشته باشد. سازندگان مختلف قفسه بندی از عرض و عمق کانال های مختلف استفاده می کنند. یک مهره تی با اندازه ریل IronRidge XR10 به درستی با ریل Unirac SolarMount مطابقت ندارد. همیشه مهره های اسلات T را از سازنده سیستم قفسه بندی یا یک تامین کننده پس از فروش سازگار تأیید شده تهیه کنید.
• ارتفاع مهره در کاربردهای برش نازک اهمیت دارد. در کاربردهایی که فاصله بین مهره و داخل کانال تنگ است، ارتفاع بدنه مهره بزرگ می‌تواند از درگیری کامل بال‌های مهره جلوگیری کند و قدرت بیرون‌کشی را کاهش دهد.
• استفاده از ماشین لباسشویی باید از دستورالعمل سازنده پیروی کند. برخی از سیستم های قفسه بندی واشرهای تخت را در زیر مهره برای توزیع بار مشخص می کنند. دیگران برای استفاده بدون استفاده طراحی شده اند. افزودن واشرهایی که در دفترچه راهنمای نصب مشخص نشده اند، می تواند هندسه بستن را تغییر دهد و نیروی گیره موثر بر روی قاب ماژول را کاهش دهد.

اتصال الکتریکی و زمین: نقش مهره های خورشیدی در ایمنی سیستم

مهره های نصب پنل خورشیدی علاوه بر عملکرد مکانیکی خود، نقش مستقیمی در ایمنی الکتریکی یک سیستم فتوولتائیک دارند. NEC ماده 690 و IEC 62548 ایجاب می‌کند که تمام قطعات فلزی در معرض یک آرایه PV - از جمله قاب‌های ماژول، ریل‌های قفسه‌بندی، و سازه‌های نصب - به یکدیگر متصل شده و به یک سیستم الکترود زمین متصل شوند. این پیوند برابر پتانسیل از اختلاف ولتاژ خطرناک بین سطوح رسانا در صورت بروز خطای زمین جلوگیری می کند.

چندین روش برای دستیابی به این پیوند مستقیماً به مهره های خورشیدی و سخت افزار در هر نقطه اتصال متکی است. مهره های فلنج دندانه دار، واشرهای اتصال دهنده (مانند واشرهای WEEB Wiley Electronics)، و گیره های میانی اتصال فهرست شده، همگی از نیروی مکانیکی بست برای نفوذ به لایه آنودایز شده بر روی اجزای آلومینیومی استفاده می کنند و یک مسیر الکتریکی فلز به فلز با مقاومت کم ایجاد می کنند. اگر این بست ها دارای گشتاور کمتری باشند، دندانه ها یا دندانه های باندینگ به طور کامل به لایه اکسیدی نفوذ نمی کنند و اتصال باندینگ دارای مقاومت بسیار بالایی است - که ممکن است در طول یک آزمایش تداوم استاندارد گرفته نشود، اما می تواند در طی یک رویداد واقعی خطای زمین، جریان خطا را به طور ایمن منتقل نکند.

هنگام نصب مهره های خورشیدی که برای اهداف اتصال استفاده می شوند، اطمینان حاصل کنید که گشتاور صحیح اعمال شده است و سطوح تماس قبل از مونتاژ عاری از آلودگی، رطوبت و اکسیداسیون بیش از حد هستند. در شرایط مقاوم سازی یا تعمیر و نگهداری که سخت افزار باندینگ برداشته شده و دوباره نصب شده است، به جای استفاده مجدد از نمونه های اصلی، از مهره های دندانه دار جدید استفاده کنید - دندانه های دندانه دار در اولین نصب تغییر شکل می دهند و در هنگام نصب مجدد به طور موثر به لایه اکسید نفوذ نمی کنند.

مشکلات رایج ناشی از نصب اشتباه یا ضعیف مهره های خورشیدی

بازرسی های میدانی آرایه های خورشیدی - به ویژه آنهایی که در طول رشد سریع صنعت در دهه 2010 نصب شده اند - به طور مداوم مشکلات مربوط به اتصال دهنده ها را نشان می دهد که یکپارچگی ساختاری، ایمنی الکتریکی و عملکرد بلند مدت سیستم را به خطر می اندازد. اینها اغلب موارد مستند شده هستند:

• بست های خورده یا گرفته شده: فولاد کربنی یا مهره‌های روکش روی در محیط‌های بیرونی ظرف پنج تا ده سال خورده شده و به پیچ و مهره‌ها می‌چسبند، که برداشتن پانل برای تعمیر و نگهداری یا جایگزینی را بسیار دشوار می‌کند و به سخت‌افزار قفسه‌بندی در این فرآیند آسیب می‌زند.
• شل شدن گیره های میانی و پانل های جابجایی: مهره‌های شیار T کم گشتاور به گیره‌های میانی اجازه می‌دهند تحت بارگذاری باد مکرر بلغزند و باعث می‌شوند که پانل‌ها از موقعیت طراحی‌شده خود خارج شوند، فشار روی سیم‌کشی و کانکتورها افزایش می‌یابد و در موارد شدید به پانل‌ها اجازه می‌دهد تا حدی از سیستم نصب خارج شوند.
• نخ های ریل نواری: پیچش بیش از حد مهره‌ها در کانال‌های ریلی آلومینیومی، شکل رزوه را در آلومینیوم می‌کشد و مقاومت بیرون‌کشی را نزدیک به صفر کاهش می‌دهد. این آسیب از بیرون قابل مشاهده نیست و ممکن است تا زمانی که باد شدیدی رخ دهد ناشناخته بماند.
• تداوم اتصال زمین ناموفق: اتصال سخت افزار نصب شده با مهره های نادرست یا گشتاور ناکافی در برقراری تداوم الکتریکی مناسب در سراسر آرایه شکست خورده است و باعث نقض کد و یک خطر ایمنی واقعی می شود که تشخیص آن بدون تجهیزات تخصصی تست مقاومت پایین دشوار است.
• خوردگی گالوانیکی در فصل مشترک فلزات مخلوط: استفاده از فولاد کربنی یا مهره‌های روکش روی در برابر قفسه‌های آلومینیومی، خوردگی پودری سفید (اکسید آلومینیوم) و آلودگی زنگ قرمز ایجاد می‌کند که به مرور زمان بست و ریل را در نقطه تماس ضعیف می‌کند.

خرید آجیل خورشیدی: چه چیزی را قبل از سفارش باید بررسی کنید

هنگام تهیه مهره و سخت افزار پنل خورشیدی برای یک نصب جدید یا یک پروژه تعمیر و نگهداری، از این چک لیست استفاده کنید تا مطمئن شوید که محصول مناسب را سفارش می دهید:

• نام تجاری سیستم قفسه بندی و مشخصات ریل را تأیید کنید: مهره های شیار T مخصوص ریل هستند. قبل از سفارش، سازنده و مدل ریل خود را شناسایی کنید. استفاده از مهره T جهانی یا "سازگار" از یک شخص ثالث بدون تأیید مشخصات ابعادی در برابر ترسیم کانال ریلی، یک منبع رایج مشکلات اتصال است.
• بررسی اندازه نخ و زیر و بم: بررسی کنید که آیا سیستم قفسه بندی شما از بست های متریک (M6، M8، M10) یا امپریال (1/4"-20، 5/16"-18، 3/8"-16) استفاده می کند. بیشتر قفسه های مسکونی آمریکای شمالی از امپریال استفاده می کنند؛ بسیاری از سیستم های اروپایی و برخی از سیستم های تجاری از متریک استفاده می کنند.
• درجه مواد را مشخص کنید: برای قفسه بندی آلومینیومی، فولاد ضد زنگ 304 یا 316 را سفارش دهید. درخواست گواهی مواد یا حداقل تایید درجه در لیست محصول. سخت افزار "ضد زنگ" عمومی از منابع تایید نشده، گاهی اوقات از سری 200 ضد زنگ است که مقاومت در برابر خوردگی بسیار کمتری نسبت به 304 یا 316 دارد.
• بررسی کنید که آیا کیت های سخت افزاری همراه با گیره ها موجود است یا خیر: بسیاری از تولیدکنندگان قفسه بندی، گیره های میانی و انتهایی را با مهره ها و پیچ و مهره های شیار T عرضه می کنند. سفارش مهره های شل اضافی برای این قطعات خطر اختلاط سخت افزارهای ناسازگار را ایجاد می کند. قبل از سفارش بست های مکمل، موارد موجود در کیت گیره خود را بشمارید.
• سفارش مازاد 10-15٪: اجزای بست کوچک به راحتی بر روی پشت بام ها رها می شوند یا در حین نصب به اشتباه در جای خود قرار می گیرند. داشتن یک مقدار بافر از تاخیرهای پروژه ناشی از کمبود یک اندازه مهره خاص در روز نصب جلوگیری می کند.