Con la crescente domanda di energia verde, un numero sempre maggiore di imprese industriali e commerciali sta optando per l'installazione di sistemi fotovoltaici (FV) sui propri tetti per raggiungere l'autosufficienza energetica e ridurre i costi operativi. Tuttavia, il successo di un progetto FV non dipende solo dai moduli FV e dagli inverter; anche la scelta del sistema di staffaggio gioca un ruolo cruciale. Le staffe non solo hanno la responsabilità fisica di sostenere i moduli, ma fungono anche da collegamento chiave per garantire la sicurezza, la stabilità e il funzionamento a lungo termine dell'intero sistema.
I tetti industriali e commerciali, caratterizzati dalle loro grandi dimensioni e strutture complesse, sono disponibili in vari tipi e materiali. Tetti piani e tetti inclinati differiscono fondamentalmente in termini di metodi di installazione e progettazione delle staffe.
- I tetti in cemento hanno tipicamente una forte capacità portante, ma è necessario prestare attenzione al rinforzo delle strutture locali.
- I tetti in lamiera di acciaio verniciato, grazie al loro materiale leggero e sottile, richiedono soluzioni di fissaggio specializzate per evitare perdite d'acqua dai fori.
- Materiali speciali come la plastica rinforzata con fibra di vetro (PRFV) richiedono tecniche di fissaggio più sofisticate e misure anticorrosione.
Prima di avviare un progetto, affidare a istituzioni professionali la conduzione di valutazioni strutturali dettagliate e calcoli del carico è un prerequisito per garantire la sicurezza. Un sistema FV aggiunge generalmente un peso proprio da 15 a 25 chilogrammi per metro quadrato; se combinato con i carichi di vento e neve, questo esercita una pressione aggiuntiva sul tetto. Trascurare la verifica strutturale può facilmente portare a deformazioni locali del tetto, infiltrazioni d'acqua o anche a rischi per la sicurezza più gravi, che alla fine influiscono sulla durata e sul livello di sicurezza dell'edificio. Pertanto, la progettazione e l'installazione delle staffe possono procedere solo quando la struttura del tetto e la capacità portante sono chiaramente confermate per soddisfare i requisiti, evitando rilavorazioni o incidenti causati da problemi strutturali in futuro.
Una progettazione ragionevole delle staffe non deve solo soddisfare i requisiti di sicurezza del carico, ma anche tenere conto dei percorsi di drenaggio originali del tetto e della protezione degli strati impermeabili. Durante il processo di progettazione, è essenziale garantire che la fondazione della staffa non blocchi il flusso dell'acqua piovana, prevenendo l'accumulo di acqua e le successive perdite. Allo stesso tempo, è necessario prestare attenzione alla protezione dello strato isolante del tetto per evitare una ridotta efficienza dell'isolamento termico a causa di fori o danni locali. Solo bilanciando la sicurezza e la protezione del tetto si può raggiungere la coesistenza armoniosa del sistema FV e dell'edificio.
La scelta di materiali adatti per le staffe è direttamente correlata alla durata e ai costi di manutenzione del sistema FV. Attualmente, i materiali principali sul mercato sono la lega di alluminio e l'acciaio zincato a caldo.
- La lega di alluminio, caratterizzata da leggerezza, elevata resistenza e facile lavorabilità, viene spesso utilizzata in progetti con elevati requisiti di leggerezza. È comoda da installare, resistente alla corrosione e adatta per officine industriali generiche o tetti con strutture leggere.
- L'acciaio zincato a caldo, con la sua eccellente resistenza strutturale e resistenza alla corrosione, è ampiamente utilizzato in aree soggette a forti nevicate o climi rigidi, in particolare per i grandi tetti commerciali.
Nelle aree costiere e ad alta umidità, la corrosione da spruzzo salino rappresenta una grave sfida per i sistemi di staffaggio. Il sale nell'ambiente marino accelera la corrosione dei metalli, portando all'invecchiamento prematuro delle staffe o persino al cedimento strutturale. Pertanto, per tali progetti, è necessario utilizzare acciaio zincato a caldo con uno spessore del rivestimento di zinco che soddisfi rigorosamente gli standard, insieme a connettori in acciaio inossidabile o anticorrosione di alta qualità. Alcuni clienti possono anche scegliere trattamenti di verniciatura superficiale o anodizzazione per migliorare ulteriormente la resistenza agli agenti atmosferici. La qualità dei materiali influisce direttamente sulla stabilità a lungo termine del progetto e sui costi di manutenzione; un investimento ragionevole nella fase iniziale può ridurre efficacemente il rischio di manutenzione successiva e garantire il funzionamento senza problemi del sistema per molti anni.
I tetti industriali e commerciali sono distribuiti in diverse zone climatiche del paese, quindi la progettazione deve essere adattata alle condizioni locali e corrispondere accuratamente ai requisiti ambientali. Il carico del vento e il carico della neve sono due fattori chiave di progettazione.
- Nelle aree soggette a neve, l'angolo di inclinazione di progettazione delle staffe del tetto è spesso impostato relativamente grande per favorire lo scorrimento naturale della neve accumulata, prevenendo danni strutturali causati da un eccessivo accumulo di neve.
- Nelle aree con forti venti, è necessario rafforzare i bulloni di ancoraggio e la progettazione di controventi diagonali per migliorare la resistenza complessiva al vento e garantire la sicurezza del sistema durante tifoni e tempeste.
Un design unico che ignora questi fattori ambientali rischia di creare rischi per la sicurezza durante il periodo di servizio, con conseguenti elevati costi di manutenzione.
Il processo di progettazione deve anche bilanciare sicurezza e costi. Mentre un sovraccarico di progettazione può aumentare il fattore di sicurezza del sistema, significa anche costi di materiale e costruzione più elevati; al contrario, progetti eccessivamente parsimoniosi possono portare a rischi operativi e a una ridotta efficienza di generazione di energia. Una progettazione scientifica dovrebbe basarsi su indagini dettagliate in loco e un'analisi accurata del carico, combinata con le reali esigenze del progetto, per ottenere sia sicurezza e affidabilità che efficienza economica, massimizzando il ritorno sull'investimento (ROI) del sistema FV.
La gestione dei dettagli durante la fase di costruzione determina spesso il successo o il fallimento di un progetto FV. Costruire rigorosamente in conformità con i disegni di progettazione è la base, ma, cosa più importante, è necessario prestare attenzione ai dettagli come il serraggio di ogni connettore, il trattamento impermeabile dei punti fissi e la calibrazione orizzontale delle staffe.
La difficoltà di costruzione dei tetti in lamiera di acciaio verniciato risiede nell'evitare perdite dal tetto causate da fori. Ciò richiede l'uso di elementi di fissaggio e materiali di tenuta specializzati in base ai diversi tipi di lamiere profilate per garantire che la funzione protettiva del tetto non venga danneggiata.
I team di costruzione professionali selezioneranno le tecniche di installazione più appropriate in base al materiale del tetto e alle caratteristiche strutturali per garantire che il collegamento tra le staffe e il tetto sia solido e sicuro. Durante il processo di costruzione, è necessario riservare sufficienti canali di manutenzione per evitare difficoltà nella successiva pulizia e manutenzione causate dalla copertura dei moduli FV. Una costruzione di alta qualità non solo prolunga la durata del sistema FV, ma riduce anche la difficoltà e i costi di successiva operazione e manutenzione, fungendo da collegamento chiave per garantire i benefici a lungo termine del progetto.
Il valore di un sistema FV risiede nella sua capacità di generazione di energia stabile a lungo termine, quindi la progettazione per l'operazione e la manutenzione (O&M) non può essere ignorata. Pianificare ragionevolmente i canali di ispezione e gli spazi di manutenzione, evitare l'impilamento dei moduli e garantire il normale utilizzo del personale di pulizia e delle apparecchiature di collaudo sono prerequisiti importanti per garantire l'efficienza a lungo termine del sistema. La pulizia e le ispezioni regolari possono ridurre efficacemente l'impatto di polvere, escrementi di uccelli, ecc. sull'efficienza di generazione di energia dei moduli e prolungare la durata del sistema.
Inoltre, l'applicazione di sistemi di monitoraggio intelligenti è diventata una caratteristica standard dei moderni progetti FV. Monitorando in tempo reale i dati di generazione di energia e lo stato delle apparecchiature, il personale di O&M può individuare e risolvere rapidamente i problemi anomali, impedendo a piccoli guasti di espandersi e influire sulla generazione di energia. Le funzioni di diagnosi remota e allarme automatico migliorano notevolmente l'efficienza di O&M e consentono di risparmiare sui costi di manodopera e tempo. La combinazione di un solido piano di O&M e di un monitoraggio intelligente garantirà che i sistemi FV montati su tetto industriali e commerciali mantengano un funzionamento efficiente e stabile per più di 20 anni, massimizzando il ritorno sull'investimento.
Il valore di un sistema FV risiede nella sua capacità di resistere alla prova del tempo e dell'ambiente. Come base del sistema FV, il sistema di staffaggio richiede la selezione di materiali e progetti appropriati, una rigorosa gestione della costruzione e un piano di O&M ben sviluppato per raggiungere veramente la sicurezza, la stabilità e l'efficiente ritorno dei progetti FV montati su tetto industriali e commerciali.
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