Projektowanie konstrukcji stalowych pod panele fotowoltaiczne wymaga połączenia wiedzy inżynierskiej z uwzględnieniem warunków środowiskowych oraz wymagań norm. Solidna rama nośna nie tylko podtrzymuje moduły PV, ale także przeciwdziała działaniu wiatru, obciążeniom śniegowym czy drganiom termicznym. Warto pamiętać, że prawidłowo dobrana i zabezpieczona stal gwarantuje trwałość instalacji na dziesięciolecia, a jej montaż powinien przebiegać zgodnie z restrykcyjnymi wytycznymi branżowymi. Z uwagi na rosnące znaczenie energii odnawialnej, coraz większą uwagę przykłada się do optymalizacji projektów stalowych pod kątem bezpieczeństwa, kosztów i łatwości montażu.
Wymagania techniczne i normy dla konstrukcji stalowych pod panele PV
Podstawą każdego projektu są aktualne przepisy oraz normy konstrukcyjne, takie jak normy PN-EN dotyczące stali i wykonawstwa robót budowlanych. Zgodność z nimi gwarantuje, że konstrukcja wytrzyma długotrwałe obciążenia statyczne i dynamiczne, a jej elementy będą odporne na korozję, zmiany temperatur czy wibracje. W dokumentacji projektowej należy uwzględnić specyfikację materiałową, wytrzymałość połączeń spawanych lub śrubowych oraz dopuszczalne odkształcenia zgodnie z Eurokodami.
Zapraszamy do skorzystania z oferty na stronie budotechnika.com.pl. Firma Budotechnika zajmuje się projektowaniem i produkcją konstrukcji stalowych i aluminiowych.
Dobór materiałów i zabezpieczeń antykorozyjnych
Wybór odpowiedniego gatunku stali to pierwszy krok do sukcesu projektu. Najczęściej stosuje się stal o podwyższonej wytrzymałości, pozwalającą na redukcję grubości przekrojów przy zachowaniu wymaganej nośności. Kolejnym etapem jest określenie optymalnej metody zabezpieczenia przeciwkorozyjnego, co ma kluczowe znaczenie w miejscach o dużej wilgotności lub soli morskiej w powietrzu. Stosuje się zarówno powłoki malarskie, jak i bardziej zaawansowane metody, takie jak ocynkowanie ogniowe czy ochrona katodowa.
Typowe metody ochrony antykorozyjnej obejmują:
- Warstwy lakiernicze epoksydowe i poliuretanowe
- Ocynkowanie ogniowe ogniowe o grubości powłoki ≥ 85 µm
- Pasywacja i powłoki konwersyjne
- Systemy powłok proszkowych
Metody montażu i kotwienia konstrukcji fotowoltaicznych
W zależności od podłoża (dach skośny, dach płaski, grunt) stosuje się różne rozwiązania montażowe. Na dachach skośnych przeważają systemy śrubowe mocowane bezpośrednio do więźby drewnianej lub stalowej. W konstrukcjach na dachu płaskim z reguły wykorzystuje się metalowe podstawy z obciążnikami betonowymi lub kotwy chemiczne do podłoża.
W systemach gruntowych dominuje kotwienie mechaniczne przy użyciu śrub gruntowych lub pali fundamentowych. Montaż modułów odbywa się na profilach nośnych, które łączy się za pomocą łączników i śrub nierdzewnych. Ważnym etapem jest kontrola kątów nachylenia i orientacji względem stron świata, co wpływa bezpośrednio na wydajność całej instalacji.
Analiza obciążeń i warunki stabilności systemów stalowych
Dokładna analiza obciążeń to podstawa bezpieczeństwa. Przyjmuje się w obliczeniach obciążenia stałe (ciężar własny konstrukcji i modułów) oraz zmienne, takie jak obciążenie śniegiem, wiatrem i ewentualne drgania termiczne. Zgodnie z Eurokodem 1 wartości charakterystyczne tych obciążeń pozwalają zaprojektować profile i połączenia o odpowiedniej wytrzymałości.
Stabilność konstrukcji sprawdza się m.in. poprzez sprawdzenie stateczności globalnej (przewrócenie) i lokalnej (zginanie, wyboczenie). W projektowaniu często wykorzystuje się modele MES, które uwzględniają rzeczywisty rozkład sił w całej ramie. Dzięki temu można zapobiec niepożądanym odkształceniom i zapewnić długą żywotność systemu.
Optymalizacja projektowa pod kątem warunków klimatycznych
Projektowanie konstrukcji stalowych pod panele PV musi uwzględniać czynniki klimatyczne: nasłonecznienie, temperaturę i siłę wiatru. W regionach o silnych wiatrach konieczne jest zwiększenie masy systemu lub zastosowanie dodatkowych rozwiązań kotwiących. Natomiast na obszarach o intensywnych opadach śniegu warto przewidzieć większe kąty nachylenia, co ułatwia zsuwanie się śniegu z modułów.
Dzięki zastosowaniu narzędzi BIM można szybko przeliczyć różne warianty kątów ustawienia oraz układów modułów, dobierając optymalny schemat. Efektem jest optymalizacja projektowa przekładająca się na wyższą efektywność energetyczną i niższe koszty montażu oraz eksploatacji.
Przykłady realizacji i praktyczne wskazówki przy projektowaniu
Dobrym przykładem jest projekt instalacji PV na dachu hali magazynowej, gdzie zastosowano lekką konstrukcję dachową z profili zimnogiętych, o profilu dwuteowym HEA. Moduły zamocowano za pomocą specjalnych uchwytów stalowych, co pozwoliło na szybką instalację i łatwy demontaż w razie potrzeby modernizacji. Zastosowano też system modułowy, który umożliwia rozbudowę farmy PV w przyszłości.
Inny przykład dotyczy instalacji gruntowej na terenie rolniczym. Tu wykorzystano śruby fundamentowe i profile stalowe malowane proszkowo, odporne na UV i wilgoć. Ważne było także odpowiednie zagęszczenie gruntu i montaż separatorów przeciwwilgociowych. W praktyce kluczowa jest ścisła współpraca projektanta z ekipą montażową, co pozwala uniknąć błędów i przyspiesza realizację inwestycji.
Artykuł sponsorowany
