أنظمة تركيب الألواح الشمسية على الأسطح المعدنية: دليل شامل للمشاريع التجارية والصناعية

مع تزايد شعبية الأسطح المعدنية في المباني التجارية والصناعية (C&I)، يبحث مُركِّبو أنظمة الطاقة الشمسية ومطورو المشاريع عن حلول موثوقة لتثبيت الألواح الكهروضوئية (PV) آمنة تمامًا للأسطح، ومصممة خصيصًا لهياكل الأسطح المعدنية.

يشرح هذا الدليل كيف تعمل أنظمة تثبيت الألواح الشمسية على الأسطح المعدنية ، ال الأنواع الرئيسية للأسطح , و كيفية اختيار الحل المناسب لكي تضمن السلامة الإنشائية، والأداء طويل الأمد، والامتثال للمعايير الدولية.

١. لماذا تُعَدّ الأسطح المعدنية مثالية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

تُستخدم الأسطح المعدنية على نطاق واسع في المصانع والمستودعات ومراكز اللوجستيات والمباني التجارية نظرًا لمتانة موادها وقدرتها على تحمل الأحمال. ومن منظور الأنظمة الكهروضوئية (PV)، فإن للأسطح المعدنية عدة مزايا:

· عمر افتراضي طويل، غالبًا ما يماثل أو يفوق عمر نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئي

· قدرة إنشائية عالية على تحمل الأحمال الموزَّعة

· أسطح واسعة وخالية من العوائق

· التوافق مع أنظمة التثبيت غير النافذة

ومع ذلك، ليست جميع أسقف المعادن متماثلة ، وقد يؤدي اختيار طريقة التثبيت الخاطئة إلى مخاطر التسرب أو المشكلات الإنشائية أو تعارضات الضمان.

٢. الأنواع الرئيسية لأسقف المعادن المستخدمة في مشاريع الطاقة الشمسية

ويُعَد فهم أشكال الأسقف الخطوة الأولى في اختيار نظام تثبيت شمسي مناسب.

٢.١ سقف المعدن ذي الدرز البارز

وتتميز أسقف الدرز البارز بوجود دروز مرتفعة تمتد عموديًّا على طول السطح. وتسمح هذه الدروز باستخدام مشابك شمسية غير نافذة تُمسك بالدرز دون الحاجة إلى الحفر.

الخصائص الرئيسية:

· مثالي للتثبيت غير النافذ للألواح الكهروضوئية (PV)

· أداء ممتاز مقاوم للماء

· شائع في المباني التجارية والصناعية

الحل النموذجي: أنظمة التثبيت الشمسية ذات الألواح البارزة

2.2 السقف المعدني الشبه منحرف

تتميز الأسقف الشبه منحرفة (وتُسمى أيضًا الأسقف المعدنية المضلَّعة أو المُشكَّلة) بتكرار الحواف المرتفعة والأخاديد المنخفضة. وعادةً ما يشمل تثبيت الألواح الكهروضوئية استخدام وصلات مثبتة في العوارض العرضية عبر براغي مختومة بمادة الإيثيلين بروبيلين ثنائي الإثيلين (EPDM).

الخصائص الرئيسية:

· تُستخدم على نطاق واسع في المنشآت الصناعية

· تتطلب حلول تثبيت هندسية مُصمَّمة بدقة

· مناسبة لأنظمة التثبيت القائمة على القضبان

الحل النموذجي: نظام تثبيت الألواح الشمسية للأسقف الشبه منحرفة مع قضبان أو قضبان قصيرة

٢.٣ سقف معدني مموج

تتميّز الأسطح المموجة بملفها الموجي الشكل، وهي شائعة في المباني الصناعية أو الزراعية القديمة.

الخصائص الرئيسية:

· يتطلب توزيعًا دقيقًا للأحمال

· يعد التوصيل المائي أمرًا بالغ الأهمية

· غالبًا ما تستخدم هياكل تتكون من دعائم وقضبان

الحل النموذجي: دعائم الأسطح المموجة مع وسائل تثبيت مانعة للتسرب

٣. أنظمة التثبيت التي تخترق السطح مقابل أنظمة التثبيت غير المخترقة

واحدة من أكثر الأسئلة شيوعًا التي يطرحها المشترون من الشركات على الشركات هي ما إذا كانت أنظمة تثبيت الألواح الشمسية ستؤدي إلى إتلاف السطح.

أنظمة غير نافذة

تُستخدم بشكل رئيسي على الأسطح ذات الخطوط البارزة (Standing Seam)، وهذه الأنظمة:

· لا تتطلب الحفر

· تحافظ على طبقات العزل المائي للسقف

· تقلل من وقت التركيب

· تحدّ من مخاطر الصيانة طويلة الأمد

تم تصميم مشابك الخطوط البارزة (Standing Seam Clamps) لنقل الأحمال عبر هيكل الخط البارز دون المساس بسلامة السقف.

أنظمة نافذة

تُستخدم على الأسطح شبه المنحرفة (Trapezoidal) والمموجة (Corrugated)، والأنظمة النافذة:

· تُثبَّت مباشرةً في العوارض الإنشائية (Purlins)

· استخدم وصلات مانعة لتسرب الماء معتمدة

· تتطلب التحكم الصحيح في عزم الدوران وتصميم الإغلاق

عند هندستها بشكلٍ سليم، تكون أنظمة الاختراق آمنة ومعتمدة في القطاع الصناعي لأسطح الألواح المعدنية المُشكَّلة.

٤. المكونات الرئيسية لنظام نظام تركيب الطاقة الشمسية على الأسطح المعدنية

يتضمَّن نظام تركيب الألواح الكهروضوئية على الأسطح المعدنية النموذجي ما يلي:

· مشابك أو حوامل للسقف (مُصمَّمة خصيصًا حسب شكل اللوح)

· قضبان ألمنيوم أو قضبان صغيرة

· مشابك وسطية ومشابك نهاية لتثبيت الوحدات

· مثبتات من الفولاذ المقاوم للصدأ

· مكونات التأريض والربط

يجب التحقق من توافق النظام مع سماكة إطار الوحدة ومناطق الرياح ونوع مادة السطح أثناء التصميم.

٥. الاعتبارات الإنشائية: الأحمال الناتجة عن الرياح والثلوج

يجب تصميم أنظمة الطاقة الشمسية المركّبة على الأسطح المعدنية وفقًا للظروف البيئية الخاصة بكل مشروع:

· حمل الرياح (قوى الرفع والأحمال الجانبية)

· حمل الثلوج (الأحمال الساكنة والمتراكمة)

· ميل السطح وارتفاع المبنى

توفر الشركات المصنِّعة المحترفة حسابات هندسية وتقارير اختبار لضمان الامتثال للمعايير مثل EN 1991 وASCE 7 أو لوائح البناء المحلية.

٦. الأخطاء الشائعة في مشاريع تركيب أنظمة الطاقة الشمسية على الأسطح المعدنية

يمكن لتجنب هذه الأخطاء أن يقلل من مخاطر المشروع بشكل كبير:

· اعتبار جميع الأسطح المعدنية متطابقة

· استخدام مشابك عامة دون التحقق من توافقها مع شكل السطح

· تجاهل متطلبات ضمان الشركة المصنِّعة للسطح

· التقليل من تقدير حمل الرياح في المناطق الطرفية والزوايا

إن اختيار نظام مصمم خصيصًا لنوع السطح المستهدف أمرٌ بالغ الأهمية.

٧. كيفية اختيار الحل الأمثل لتثبيت الأنظمة الشمسية على الأسطح المعدنية

عند تقييم الموردين أو الأنظمة، ينبغي على المشترين من الشركات (B2B) أخذ ما يلي في الاعتبار:

· توافق النظام مع شكل السطح

· متطلبات غير نافذة مقابل متطلبات نافذة

· شهادات الهيكل والتقارير الاختبارية

· كفاءة التركيب

· المتانة الطويلة الأمد ومقاومة التآكل

يجب أن يوفّر المصنّع المحترف ليس فقط المنتجات، بل أيضًا تصميم النظام والتوثيق الفني .

8. خاتمة

أنظمة تركيب الألواح الشمسية على الأسطح المعدنية ليست حلولًا تناسب الجميع. ولذلك فإن فهم أنواع الأسطح والمتطلبات الخاصة بالأحمال وطرق التركيب أمرٌ بالغ الأهمية لتنفيذ مشاريع أنظمة الطاقة الكهروضوئية (PV) الآمنة والمتينة.

وباختيار أنظمة تركيب مُصمَّمة خصيصًا والعمل مع مصنّعين ذوي خبرة، يمكن للمُركِّبين والموزِّعين ضمان الأداء طويل الأمد مع الحفاظ في الوقت نفسه على سلامة السطح.