为便于安装及实现各连接部件角度及位移的变化,与上部后支腿连接部位的斜置框架上设有条形孔。
主要部件的功能阐述:
1) 前支腿:对光伏组件起支撑作用,根据光伏组件小离地间隙确定高度,工程实施中直接预埋于前支架基础中。
2) 后支腿:对光伏组件起支撑及调节倾角的作用,通过连接螺栓与不同的连接孔、定位孔相连接,实现后支腿高度的变化;下部后支腿预埋于后支架基础中,取消法兰盘、螺栓等连接材料的使用,大幅减少了工程投资及施工量。
3) 斜撑:对光伏组件起辅助支撑作用,增加了光伏支架的稳定性、刚度与强度。
4) 斜置框架:光伏组件的安装主体。
5) 连接件:前后支腿、斜撑、斜置框架均采用U 型钢材,各部位之间的连接均采用螺栓直接固定,取消了常规的法兰盘、减少了螺栓使用量,减少了投资及施工量。斜置框架与后支腿上部分、斜撑与后支腿下部分的连接部位均采用条形孔。调节后支腿高度时,需将各连接部位的螺栓松动,即可实现后支腿、前支腿与斜置框架的连接角度变化;斜撑和斜置框架的位移增量通过条形孔实现。
6) 支架基础:采用钻孔混凝土浇筑式,实际工程中,钎杆变长有抖动现象,实际上是非钢体,所以浇筑混凝土形成倒圆锥体基础,增加了基础的抗拔力,能较好满足西北地区风大的恶劣环境条件。为使光伏组件限度获取太阳辐射量,后支腿与斜置框架的夹角大致为锐角。图1 为在地面为平地地形条件下的支架示意图,后支腿与地面的夹角大致为直角,前支腿与地面的夹角大致为直角。
在设计太阳能电池阵列安装用支架结构时,在假想荷重中的荷重一般是
风压荷重。在电池阵列中因风引起的损坏多数在强风时发生。这里规定的风压荷重只适用于防止因强风导致的破坏为目的的设计。
(1) 设计时的风压荷重
作用于阵列的风压荷重:W = CW×q ×AW
式中W是风压荷重( N );C W是风力系数;q设计用速度压(N/m2);A W是受风面积(m2)。
(2)设计时的速度压
设计时的速度压:q = q0×α×I×J
式中q 是设计用的速度压(N/m2);q0是基准速度压(N/m2);α是高度补偿系数;
I 是用途系数;J是环境系数。
对于设计速度压q,一般应按照如下准则计算: 对于地上16m以下和16m以上场合的速度压算式应按照如下准则计算:地上16m以下的场合: 60;地上16m以上的场合: 1204 。这里,h为地面以上的高度。在地面31m以上安装的场合,风力系数规定为1.5以上。
①基准速度压q0。设定基准高度10m,由下式算出:q0= 0.5ρ×V 02式中q0是基准速度压(N/m2);ρ是空气密度风速(N·s2/m4);V0是设计用基准(m/s)。空气的密度在夏天和冬天不一样,从安全角度考虑取数值大的冬天的值1.274N·s2/m4。设计用基准风速取在太阳能电池阵列的安装场所,地上高度10m 处,在50 年内再现的瞬时风速。
②高度补正系数α。随地面以上的高度不同,速度压也不同,因此要进行高度补正。高度补正系数由下式算出: α= ,式中α是高度补正系数;h 是阵列的地面以上高度;h0是基准地面以上高度l0m;n是表示因高度递增变化的程度,5为标准。
③用途系数I 。是与太阳能光伏发电系统的用途重要程度对应的系数(参见表2)。通常,太阳能光伏发电系统的风速的设计用再现期限设为50年,这相当于用途系数1.0。
太阳能电池阵列面的设计用积雪量设定为地上垂直深的积雪量S Z,但是,经常扫雪而积雪量减少的场合,根据状况可以减小S Z值。
2.4地震荷重
设计用地震荷重的计算,可分为一般地区: K = C1×G和多雪区域: K = C1×( G +0.35S )。式中K 是地震荷重(N); C1是地震层抗剪系数;G是固定荷重(N) ;S是积雪荷重(N) 。地震层抗剪系数C1公式为: C1= Z×Ri×A i×C0,式中C1是地震层抗剪系数; Z是地震地域系数; R i是振动特性系数; Ai是地震层抗剪分布系数;C0是标准抗剪系数。
3支架材料及选型
太阳能支架材料、安装方式的选择,需要较严格的计算才能确定。另外,受安装地点的质地、气候、环境等因素影响,耐候性也是选择的依据之一。如质地松软的安装地点可以采用地锚的方式固定,若历史风速或雪量都在一定范围内,则可以适当选择既能满足要求,成本又较低的材料。计算项目如上述*二章所述,需要计算风载、雪载等。另外,还需考虑维修及材料回收等因素。
目前,太阳能支架的材料主要有铝合金(Al6005-T5 表面阳极氧化)、不锈钢(304)、 镀锌钢件(Q235 热镀锌)等,其中以不锈钢材料成本,耐候性好,可回收利用价值高;
铝合金支架一般用在民用建筑屋顶太阳能应用上,铝合金具有耐腐蚀、质量轻、美观耐用的特点,但其承载力低,无法应用在大型太阳能电站项目上。另外,铝合金的价格比热镀锌后的钢材稍高。
合理的光伏支架形式能够提升系统抗风抗雪载的能力,合理运用光伏支架系统在承载方面的特性,可以进一步对其尺寸参数做优化,节约材料,为光伏系统进一步降低成本做出贡献。
光伏组件支架基础上作用的荷载主要有:支架及光伏组件自重(恒荷载)、风荷载、雪荷载、温度荷载及地震荷载。其中起控制作用的主要是风荷载,因此基础设计应保证风荷载作用下基础的稳定,在风荷载作用下,基础有可能出现拔起、断裂等破坏现象,基础设计应能保证在此作用力下不出现破坏。
以下我们来了解地面光伏支架基础与平面屋顶光伏支架基础的类型都有哪些以及它们都有什么特征。合理的光伏支架形式能够提升系统抗风抗雪载的能力,合理运用光伏支架系统在承载方面的特性,可以进一步对其尺寸参数做优化,节约材料,为光伏系统进一步降低成本做出贡献。
光伏组件支架基础上作用的荷载主要有:支架及光伏组件自重(恒荷载)、风荷载、雪荷载、温度荷载及地震荷载。其中起控制作用的主要是风荷载,因此基础设计应保证风荷载作用下基础的稳定,在风荷载作用下,基础有可能出现拔起、断裂等破坏现象,基础设计应能保证在此作用力下不出现破坏。
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