Как лучше всего монтировать солнечную батарею на металлические крыши с открытым крепежом?

После прочтения Мир солнечной энергии статья Металлические крыши не проблема для солнечных установок, моей реакцией было: «Ну, я полагаю, что это правда — если (и только если) это сделано «правильно». Существует так много материалов, профилей, калибров, металлургии и коррозионного поведения, которые нужно учитывать; не говоря уже об эффективных методах гидроизоляции, химических герметиках, характеристиках термоциклирования, атмосферостойкости, прочности материалов, принципах проектирования конструкций и соответствующих методах испытаний. Это совсем не простая наука!

Помимо установки тысяч таких крыш, я путешествовал по миру, чтобы узнать больше, прежде чем консультировать и обучать архитекторов, инженеров, консультантов по крышам, производителей металлических крыш, торговые группы и профессионалов отрасли по этой теме. В 1991 году я начал изобретать новые и уникальные технологии для надежного крепления всевозможных вещей на этих крышах, сохраняя при этом целостность крыши и следуя науке, которую я изучил. С 47 годами всего, что позади меня, я Все еще обучение.

3 Тысячелетия и счет

Общность профнастила и большинства (не всех) трапециевидных кровельных профилей заключается в том, что они крепятся встык, но на этом все и заканчивается. Каждый другой аспект этих типов крыш сильно различается. Неудивительно, что лицевое крепление означает, что крепление к конструкции здания осуществляется путем забивания крепежного элемента непосредственно через атмосферостойкую поверхность кровельных панелей. Это характеристика, которая отличает этот тип металлической кровли от своего аналога со стоячим фальцем, который использует скрытое крепление.

Интересно, что металлическая кровля используется уже почти 3 тысячелетия, так что, условно говоря, 200-летняя концепция торцевого крепления нова. В зависимости от того, где вы находитесь в мире, даже терминология различается, поэтому термины «проколоть-фиксировать», «открыто-фиксировать», «сквозное крепление» и «прикрепление к лицу» являются синонимами термина «крепление к лицу».

Хотя все профили с торцевым креплением могут выглядеть одинаково для случайного наблюдателя, спектр форм и различий в размерах гофрированных (и других металлических кровельных профилей), наряду с типом материала и толщиной толщины, варьируется от супа до орехов. Это становится очень важной вещью, которую нужно знать при прикреплении солнечных батарей к этим типам крыш. Как бы нам этого ни хотелось, универсального решения просто не существует. По крайней мере, не тогда, когда это делается «правильно», что предполагает сохранение целостности крыши на весь срок ее службы. Между прочим, этот срок службы крыши может намного превышать срок службы солнечная батарея.

Гофрированный профиль, который производился с начала 1800-х годов и был первым, который производился с помощью механизированных средств, до сих пор довольно популярен во многих регионах мира, особенно в Австралии и развивающихся странах Южного полушария. Хотя это всегда был экономичный, утилитарный профиль крыши, он также возвращается на внутренний рынок США в архитектурных приложениях, отражая типичный внешний вид старых промышленных и сельскохозяйственных зданий. В Австралии и Новой Зеландии он по-прежнему является золотым стандартом кровли для жилых и коммерческих помещений.

Цинк, медь, алюминий и сталь

Сегодня гофрированная кровля изготавливается из многих металлов, от цинка и меди до алюминия и стали с покрытием. (Видеть Райнцинк, МакЭлрой Металл а также Лысахт каталоги для большего количества примеров.) Он также имеет различные размеры «шага» и «высоты ребра» и толщину материала. Шаг – это размер между соседними ребрами (гребнями, гребнями). Высота ребра – это расстояние от дна ендовы до вершины ребра. (этот размер находится в диапазоне от 1/2 дюйма до 2 дюймов и более. Калибр указывает на толщину металла (для стали чем меньше номер калибра, тем толще материал [1]).

Поскольку гофрированный профиль всегда симметричен в аспекте ребра к впадине, он обычно указывается только по размеру высоты ребра вместе с его толщиной. В то время как более тонкие калибры, как правило, более популярны (от 28 до 22), я видел гофрированные листы за пределами этого диапазона и толщиной до 12-го калибра. Это около 0,10 дюйма. (2,6 мм) и весит около 5 фунтов/фут 2 (24 кг/м 2 ). Напротив, 30-й калибр составляет 0,015 дюйма. толщиной, так что один почти в семь раз толще другого.

Рифленый профиль: шаг ребра	Гофрированный профиль: высота ребра

Шаг ребра 76 мм является обычным для метрического профилирования, но профилирование в США не то же самое.

Цитата из SPW статья говорит:

«Профиль гофрированной крыши недостаточно прочен, чтобы поддерживать систему крепления, поэтому кровельные крепления должны проникать в материал крыши и крепиться к конструктивному элементу».

Такое широкое утверждение является ошибочным, так как «профиль» является вариативным по своим размерам, толщине, конструктивной способности, прочности на изгиб и характеристикам несущей способности. Это относится к гофрированному или любому другому металлическому кровельному профилю и зависит от все факторы, описанные выше, в дополнение к приложенным нагрузкам, которым каждое навесное оборудование должно противостоять как в отрицательном, так и в положительном направлениях нагрузки (поднятие ветром и снег соответственно). Следовательно, она также зависит от частоты застегивания и проверено удерживающая сила каждой точки крепления. [2]

Назад в эпоху дедушки.

Уникальное отличие металлических крыш от других типов заключается в том, что все металлические панели являются «структурными» кровельными покрытиями. Это означает, что они находятся потенциально способный нести как положительные, так и отрицательные нагрузки от точек крепления солнечных батарей к несущей конструкции под ними. Это один из атрибутов, который фактически делает металл предпочтительной монтажной платформой для солнечных батарей. Солнечные подрядчики освобождены от ограничений по поиску структурных местоположений во многих (если не в большинстве) случаях. Независимо от того, используете ли вы крепления для солнечных панелей на рейку, стойку или прямое крепление, это намного удобнее для проектировщика и установщика. Выбор наиболее подходящих методов монтажа также может сэкономить серьезные деньги. Но это также требует более глубоких знаний об этих типах крыш.

По другой связанной теме в рамках SPW статья: застегнуть в высоком или в низком? В статье делается вывод, что правильно крепить эти типы крыш в высоту. Конкретное расположение крепежных элементов этих типов кровли, поскольку они прикреплены к конструкции здания, различается, поэтому солнечные крепления также должны отражать, по крайней мере, тот же уровень технологии, который демонстрирует рассматриваемая крыша.В эпоху дедушки эти профили крыши обычно крепились к конструкции с помощью гвоздей со свинцовой головкой. Свинцовая шайба, добавленная под шляпку гвоздя, обеспечивала некоторую грубую, но несовершенную защиту созданного отверстия от непогоды. Это потребовало, чтобы место крепления было наверху нервюры по очевидным причинам.

[1] Калибровочные числа, хотя они по-прежнему широко используются для обозначения толщины металлического листа на рынке США, не приветствуются металлургической промышленностью, предпочитая десятичные дюймовые или метрические эквиваленты.

[2] Доказательства таких испытаний должны быть запрошены у изготовителя монтажного устройства. Без него невозможен разумный дизайн системы. Если поставщик не может предоставить его, скорее всего, это не было сделано. Количество непроверенных или неадекватно протестированных продуктов на открытом рынке, по мнению автора, позорно.

После того, как начали использовать винты с резиновыми шайбами ​​(середина 1900-х годов), это место крепления стало меняться. Крепление в нижней части обеспечивает гораздо большую структурную целостность, стабильность диафрагмы и снижает усталость при изгибе и охрупчивание крепежного элемента. Но химия синтетического каучука в 50-х годах была не самой лучшей, и приводные инструменты часто чрезмерно сжимали шайбу, что приводило к поломке.

Культура крыши и ересь

Начиная с конца 1970-х годов, усовершенствованные химические составы шайб, например. EPDM (этилен-пропилен-диеновые мономеры) и конструкции с защитными головками винтов стали широко доступны на рынке, а также стали более совершенными забивными инструментами. Крепление в ендове с помощью подходящего винта с шайбой уже более четырех десятилетий является надежным решением. Такое крепление является обычным явлением и нормой на внутреннем рынке США (на многих других мировых рынках до сих пор считается полной ересью).

Предполагаемое предпочтение креплению на высоте связано с тем, что я называю «кровельной культурой», которая варьируется в зависимости от географического положения и в соответствии с опытом и традициями кровельщиков, которые передаются из поколения в поколение, чему часто учат дедушки из другого поколения. Соединенные штаты.Индустрия металлического строительства находится в упадке уже более шести десятилетий, ежегодно устанавливая сотни миллионов квадратных футов такой металлической кровли. Солнечная промышленность США во многом находится под влиянием европейских производителей. Примечательно, что крепление внизу (а не вверху) по-прежнему считается ересью в европейской культуре крыш, поэтому в торговле солнечными панелями предпочтение отдается несколько предвзятому.

Ни в одном из комментариев на эту конкретную тему не подразумевается «правильно» или «неправильно». Это просто означает, что при установке солнечных батарей нужно следовать культуре и технологиям крыши, которые представлены на крыше, к которой они крепятся.

Правильный способ прикрепить практически что угодно к металлической крыше

Металлические панели не протекают — это дыры!

Еще одним жизненно важным компонентом успеха является наука о гидроизоляции любой солнечной насадки. Надлежащая гидроизоляция любых отверстий должна быть подтверждена испытаниями в соответствии со стандартом ASTM E2140, чтобы гарантировать отсутствие утечек [3] . Продукты, которые рекламируются как «подходящие для всех профилей», особенно подвержены этой проверке. Большинство его не пройдет. Помните, что этот тест ASTM действителен только для нового материала, поэтому, чтобы соответствовать ожидаемому сроку службы крыши и солнечной системы, это должен быть материал, проверенный временем. Мы предлагаем высококачественные составы EPDM с закрытыми порами твердостью 40-45 при креплении где-то в верхней части. И убедитесь, что он черного цвета. Это связано с тем, что сажа является наиболее известным ингибитором ультрафиолетового излучения.

Тем не менее, каучук любого химического состава подвержен старению, поэтому его следует максимально защищать от воздействия. Будьте уверены, что существуют всевозможные альтернативы, и в настоящее время на рынке используется много пенопластов с открытыми порами, которые распадаются от тепла менее чем за 10 лет службы на крыше. Большинство этих составов разлагаются при нагревании и превращаются в порошок. Прочтите эту информацию в технических характеристиках и характеристиках герметика.Запросите их у поставщика монтажной системы.

[3] Доказательства таких испытаний должны быть запрошены у изготовителя монтажного устройства. Гарантия отсутствия утечки подтверждается этим. Если поставщик не может предоставить его, скорее всего, это не было сделано. Количество непроверенных или неадекватно протестированных продуктов на открытом рынке, по мнению автора, позорно.

При креплении в нижней части убедитесь, что это лента из бутилового сополимера, проверенная временем или одобренная производителем металлической кровли. (Все составы бутила нет созданы равными.)

С-5! Разница

Наша компания (S-5!®) всегда продвигала правильный путь™ когда дело доходит до монтажа чего-либо на металлическую кровлю. Для нас это означает, прежде всего, следующее:

1. «Не навреди крыше».
2. «Как минимум следуйте культуре и технологиям крыши, которые представлены на крыше, к которой вы прикрепляетесь».
3. «Убедитесь, что крепление прослужит столько же, сколько и сама крыша».

Я провел почти полвека, заключая контракты и консультируя в сфере металлической кровли, и я привил эти принципы всему S-5! организация. За 26-летнюю историю нашей компании мы разработали множество продуктов, которые следуют за ними, и получили более 50 патентов в соответствии с этим инновационным искусством.

Поскольку профили крыш, культуры и уровни технологий сильно различаются по всему миру, мы также
разработала продукты, подходящие для этого широкого спектра переменных в металлической кровле, чтобы покрыть все основания наиболее разумными и экономичными способами. Вся наша продукция производится в США на собственном ИСО 9000-15 сертифицированный завод и нести наш стандарт 25-летняя ограниченная гарантия.

В частности (и вопреки выводам из статьи), наша компания предлагает пять различных вариантов надежного крепления фотоэлектрических солнечных батарей к гофрированным профилям, только один из которых крепится снизу с помощью изопреново-бутиленовой сополимерной ленты, надежность которой доказана четырьмя десятилетиями.Остальные четыре крепятся вверху с помощью специально разработанных нами винтов, которые обеспечивают максимальную прочность крепления и крутящий момент зачистки. Многие из них предлагаются как в имперских, так и в метрических размерах. Кроме того, вопреки вышеупомянутой цитате, их можно использовать в структурном месте. или же лист только тогда, когда условия нагрузки оправдывают. В прежних приложениях (для конструкции) они запатентовали современные конструкции, которые предотвращают разрушение ребер, которое в противном случае могло бы произойти в результате чрезмерного натяжения крепежных элементов.

Прозрачность нагрузочного тестирования

Мы также провели тщательное нагрузочное тестирование всех этих вариантов на различных подложках и размерах материалов и публикуем эти данные прямо на нашем веб-сайте, чтобы пользователь мог правильно спроектировать любую систему и в соответствии со многими указанными здесь переменными, которые варьируются от задания к заданию. Нам бы и в голову не пришло предлагать продукт, который не был протестирован в этом отношении.

Кстати, мы также предлагаем 10 различных вариантов крепления к профилям с трапециевидными ребрами (не путать и не смешивать с гофрированными профилями). Пример одного из 10 вариантов недавно был освещен в проекте солнечной энергетики в Калифорнии. Это также хороший пример инженерного крепления только к листу, использующего прямое крепление к «структурной» металлической панели с экономической выгодой. Рассматриваемая компания, McElroy Metals, является ведущим производителем как гофрированных, так и трапециевидных профилей ребер, а также тщательным пользователем солнечных приспособлений для своих крыш.

Все 10 наших вариантов трапециевидных ребер соответствуют стандартам практики, которые я выделил здесь. Таким образом, рекомендуется проявлять осторожность, когда поставщик заявляет, что у него есть «лучшее» решение для всех этих профилей с одним или двумя предложениями продукта. Что-то всегда идет на компромисс в интересах универсальности. Это может быть качество, оптимальная производительность или оптимальная стоимость. Вот почему у нас есть Всего 15 вариантов для этих различных типов профилей. Некоторые больше подходят для монтажа на рейке, другие для прямого крепления, третьи для того и другого.Вверху слева показано открытое решение для крепления застежки. Справа вы найдете готовое решение для гибридной трапециевидной крыши. Некоторые для гофра, некоторые для трапециевидной формы и многие другие для стоячего шва. Мы рады рассказать нашим пользователям о плюсах и минусах каждого, включая соображения стоимости.

Один размер не подходит для всех

Сведение всех этих дифференциаторов к «одному размеру для всех; прикрепите к конструкции через высокое ребро» потенциально вводит в заблуждение покупателя, который (мы надеемся) занимается своим искусством более профессионально и тщательно.

Металлические крыши уникальны. У нас есть 26-летний опыт крепления вещей к 1,9 миллионам таких крыш, в том числе почти 2 ГВт солнечной энергии в глобальных установках без единого документально подтвержденного отказа, включая воздействие ураганного ветра со скоростью 165 миль в час. Наша компания занимает свою нишу, упрощая нашим пользователям сложные проекты металлических кровель. Мы можем это сделать, потому что металлическая кровля является нашей основной компетенцией и Только что мы делаем. Мы принимаем это и имеем полномочия, чтобы доказать это.