Hướng dẫn thiết kế mái che năng lượng mặt trời cho ô tô: Cấu trúc, vật liệu và thời gian hoàn vốn được giải thích chi tiết
Mái che năng lượng mặt trời là một dự án về kết cấu trước khi là một dự án về điện. Các tấm pin là phần dễ; kết cấu thép, móng, hệ thống thoát nước và sức nâng của gió sẽ quyết định liệu công trình có còn trông đẹp và hoạt động tốt sau mười lăm mùa đông hay không. Hướng dẫn này được viết cho các chủ sở hữu cơ sở, nhà phát triển và các nhóm EPC cần phải thiết kế một mái che năng lượng mặt trời có thể chịu được điều kiện địa điểm lắp đặt, chứ không chỉ là một mái che trông đẹp trên bản vẽ.
Nó trình bày chi tiết các quyết định theo đúng trình tự diễn ra: khảo sát địa điểm, cấu hình kết cấu, trường hợp tải trọng, trình tự lắp đặt, lựa chọn vật liệu, các yếu tố chi phí và những sai lầm thường xuyên xuất hiện trong các hồ sơ dự thầu.
Hãy bắt đầu với bố cục bãi đậu xe, chứ không phải mô-đun.
Hầu hết các mái che xe kém hiệu quả đều bị thiết kế sai ở giai đoạn khảo sát. Trước khi vẽ thiết kế mái che, hãy đo đạc những thứ không thể thay đổi sau này.
Hình học vịnh.Chiều rộng khoang tiêu chuẩn, chiều sâu khoang và số hàng xác định lưới cột khả thi. Một khoang 5,0 m và lối đi 2,5 m sẽ hoạt động rất khác so với một khoang 6,0 m với lối đi 6,0 m.
Sự lưu thông và vòng quay.Các cột đặt trên lối đi gây tốn nhiều diện tích và hư hỏng va chạm hơn là tiết kiệm được thép.
Lễ an táng.Hệ thống thoát nước, đường ống dẫn nước, đường dây điện và cáp quang thường quyết định loại móng nào phù hợp.
Mức độ và sự sụt giảm.Các bãi đỗ xe được thiết kế để thoát nước. Mái che xe sẽ làm thay đổi hướng thoát nước, vì vậy đường thoát nước mới phải được thiết kế chứ không phải là tình cờ tìm thấy.
Tô bóng.Các tòa nhà, cây cối lâu năm và cột đèn hiện có đều che khuất dàn đèn vào một số giờ trong ngày. Việc che khuất toàn bộ một dãy đèn sẽ tốn kém hơn nhiều so với việc di chuyển một hàng đèn.
Truy cập để cài đặt.Cần cẩu hoặc xe nâng cần có đường đi và khu vực đỗ. Tại các khu vực đô thị chật hẹp, chỉ riêng hạn chế này cũng có thể làm thay đổi thiết kế cấu trúc.
Trước khi báo giá, hãy lập bản vẽ bố trí có kèm lưới cột. Mọi báo giá đáng tin cậy đều phải dựa trên cùng một bản vẽ, nếu không các con số sẽ không thể so sánh được.
Các cấu hình kết cấu và chi phí của từng loại.
Việc lựa chọn cấu hình là một quyết định mang tính thương mại cũng như kỹ thuật, bởi vì nó quyết định số lượng khoang chứa pin mặt trời trên mỗi tấn thép và hướng bố trí của hệ thống.
Công xôn đơn
Một hàng cột đỡ mái nhô ra một bên. Kiểu thiết kế này giúp lối đi thông thoáng và phù hợp với các khoang đỗ xe hẹp hoặc không đều, nhưng tải trọng lệch tâm đòi hỏi cột và móng phải nặng hơn so với bản vẽ. Phù hợp nhất khi bố trí bãi đỗ xe cố định và móng không thể đặt ở giữa khoang.
Cấu trúc dạng dầm консоль kép, hay hình chữ T
Trục chính ở giữa đỡ mái nhà ở cả hai bên. Đây là cách tiết kiệm vật liệu nhất để che phủ hai hàng chỗ đậu xe: một đường móng, đường dây cáp ngắn và hướng Đông-Tây gọn gàng với các mô-đun hướng về phía Nam ở cả hai mặt. Đây là giải pháp mặc định cho các khu thương mại lớn và bãi đậu xe trung chuyển.
Hình chữ Y và độ dốc kép
Hai mặt phẳng nghiêng gặp nhau ở đỉnh mái, được đỡ bởi các cột hình chữ Y. Về mặt cấu trúc, thiết kế này hiệu quả, tự thoát nước về cả hai phía và có tính thẩm mỹ cao hơn so với mái che phẳng, điều này rất quan trọng khi bãi đậu xe nằm đối diện với một văn phòng hoặc một con đường công cộng.
Mái dốc một phía và mái hiên
Máng xối có thể là loại đơn, đứng độc lập hoặc gắn vào tường hiện có. Việc gắn vào tường nhà sẽ loại bỏ một đường đỡ và giảm trọng lượng thép, nhưng cần kiểm tra tường để đảm bảo chịu được tải trọng bổ sung, và độ nghiêng cho phép bị giới hạn bởi chiều cao mái hiên.
có mái vòm và hình vòm
Các dầm cong giúp thoát tuyết tốt và tạo nên vẻ đẹp kiến trúc. Các mô-đun cong cần thanh ray phân đoạn hoặc kẹp tùy chỉnh, vì vậy giá thành sẽ cao hơn; trong khi đó, vòm đa giác mang lại hầu hết vẻ đẹp tương tự với chi phí thấp hơn.
Giàn che và lam chắn nắng
Các khung đèn chiếu sáng trên lối đi bộ, sân thượng và bãi đỗ xe nhỏ, thường có công suất từ 5 đến 30 kW. Được lựa chọn dựa trên tính tiện nghi và thẩm mỹ hơn là hiệu suất tối đa trên mỗi khoang.
Dựa trên container và có cấu trúc mô-đun.
Các cấu kiện dạng tấm lắp ghép, bắt vít vào nhau và mở rộng theo từng giai đoạn. Có thể triển khai nhanh chóng tại các địa điểm tạm thời hoặc thuê mướn, nhưng thường được thiết kế cho tải trọng tuyết thấp hơn và nhịp ngắn hơn so với các kết cấu thép kỹ thuật.
Các trường hợp tải quyết định thông số kỹ thuật thực tế.
Báo giá mái che xe mà không nêu rõ các giả định về tải trọng thì không phải là báo giá hợp lệ. Hãy yêu cầu những thông tin này một cách rõ ràng.
Sự nâng lên do gió.Mái che là loại mái nhẹ có các mặt bên hở, do đó lực nâng, chứ không phải lực ép xuống, thường chi phối thiết kế kết cấu. Địa hình địa phương, loại hình tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và chiều cao của mái che đều ảnh hưởng đến kết quả.
Tuyết.Lượng tuyết tích tụ trên mặt đất cộng với lượng tuyết đóng thành đống sát các tòa nhà liền kề và giữa các hàng nhà. Lượng tuyết đóng thành đống thường bị bỏ sót trong các thiết kế ban đầu.
Địa chấn.Có liên quan ở những vùng hoạt động mạnh và ảnh hưởng đến chi tiết móng nhiều hơn là kết cấu thượng tầng.
Va chạm xe cộ.Các cột ở đầu vịnh cần có trụ chắn bảo vệ hoặc móng chịu lực được thiết kế đặc biệt; các công ty bảo hiểm ngày càng yêu cầu điều này.
Loại ăn mòn.Môi trường ven biển, công nghiệp và sử dụng muối chống đóng băng đòi hỏi lớp phủ có thông số kỹ thuật cao hơn hoặc vật liệu nền hoàn toàn khác.
Phòng cháy chữa cháy và lối ra vào.Xếp hạng chống cháy của mô-đun, vị trí đặt biến tần, lối tiếp cận cho xe cứu hỏa và tầm nhìn của lực lượng cứu hỏa đối với các cấu trúc phía trên.
Sự chuyển động nhiệt.Các thanh thép dài có khả năng giãn nở và co lại; các khe co giãn và các mối nối có rãnh giúp ngăn ngừa nứt vỡ các mối nối và biến dạng xà gồ.
Cần có bản tính toán kết cấu được đóng dấu xác nhận cho công trình thực tế, chứ không phải bản tính toán chung chung được tái sử dụng từ dự án khác.
Trình tự lắp đặt và những điểm mà dự án bị lãng phí thời gian
Hiểu rõ trình tự xây dựng là cách nhanh nhất để kiểm tra tính hợp lệ của một chương trình.
Khảo sát và điều tra địa kỹ thuật.Xác nhận loại nền móng và tiết lộ các dịch vụ hạ tầng. Bỏ qua bước này là nguyên nhân phổ biến nhất gây chậm trễ thi công.
Thiết kế kết cấu và xin giấy phép.Giấy phép xây dựng, đơn xin cấp phép lưới điện và bất kỳ phê duyệt quy hoạch nào cho công trình trong bãi đậu xe.
Nền tảng.Công tác đào móng, gia cố, đổ bê tông và bảo dưỡng. Thời gian bảo dưỡng được tính theo thời gian thực tế, không phải thời gian thi công; hệ thống cọc có lớp đá dằn hoặc cọc vít giúp rút ngắn đáng kể bước này.
Lắp đặt kết cấu thép.Cột, dầm, xà gồ và thanh giằng, thường là giai đoạn nhanh nhất tại công trường khi khung được chế tạo sẵn và bắt vít.
Các mô-đun, dây dẫn và bộ biến tần.Bố trí mô-đun, đấu dây chuỗi, cáp DC/AC, nối đất và chống sét.
Vận hành thử và bàn giao.Kiểm tra điện trở cách điện và chuỗi, cấu hình biến tần, thiết lập giám sát, bản vẽ hoàn công và tài liệu vận hành & bảo trì.
Đối với một dự án thương mại quy mô trung bình, cấu trúc công trình có thể được dựng lên trong vài tuần, trong khi giấy phép và phê duyệt lưới điện có thể mất đến vài tháng. Hãy lên kế hoạch cho việc xin phê duyệt trước rồi mới đến khâu mua sắm; làm ngược lại là nguyên nhân dẫn đến tình trạng tồn đọng thép trong kho.
Vật liệu: Tuổi thọ, bảo trì và các điều khoản chi tiết
Việc lựa chọn vật liệu sẽ quyết định ngân sách bảo trì trong 25 năm tới. Bốn nhóm vật liệu chính phù hợp với hầu hết các dự án, cộng thêm màng chống thấm cho các hình dạng đặc biệt.
Thép mạ kẽm nhúng nóngĐây là loại thép tiêu chuẩn cho nhịp rộng và tuyết dày. Nó là lựa chọn cứng nhất trên mỗi đơn vị chi phí và chịu được việc xử lý tại công trường tốt. Hãy tìm độ dày lớp phủ tính bằng micromet, chứ không phải từ "mạ kẽm", và xác nhận rằng các mối hàn và cạnh cắt đều được xử lý.
Hợp kim nhômThép không gỉ loại 6005-T5 hoặc 6063-T6, được anot hóa hoặc sơn tĩnh điện, là lựa chọn phù hợp cho khu vực ven biển và thi công nhanh. Loại thép này không bị gỉ, dễ vận chuyển và lắp ráp bằng bu lông thay vì hàn. Tuy nhiên, độ cứng của nó thấp hơn, do đó các đường viền sâu hơn và chi phí vật liệu cao hơn.
Thép chịu thời tiếtNó tạo ra một lớp màng bảo vệ và không cần sơn, nhưng nước chảy tràn sẽ làm bẩn vỉa hè và xe cộ, và lớp màng này hình thành chậm trong không khí khô hoặc không khí biển. Hãy sử dụng nó một cách có chủ đích, chứ không phải như một giải pháp thay thế rẻ tiền cho việc sơn phủ.
Gỗ và vật liệu composite gỗ-nhựaMang lại vẻ ngoài ấm áp cho khách sạn, công viên và khu dân cư. Gỗ dán nhiều lớp cần được xử lý theo tiêu chuẩn và kiểm tra định kỳ các mối nối; tấm ốp WPC trên lõi thép mang lại vẻ ngoài tương tự nhưng chi phí bảo trì thấp hơn nhiều.
Màng căngĐây là cách nhẹ nhất để che phủ các hình dạng bất thường, nhưng màng này không phải là vật liệu quang điện và có tuổi thọ ngắn hơn kim loại. Nó là một sản phẩm che nắng có thể chứa các mô-đun trên một khung phụ riêng biệt, chứ không phải là một cấu trúc PV độc lập.
Dù bạn chọn loại vật liệu nào, bảng thông số kỹ thuật cũng cần ghi rõ mác hợp kim hoặc thép, hệ thống lớp phủ và độ dày, tuổi thọ thiết kế, loại kết nối và các điều khoản bảo hành riêng biệt cho cấu trúc, lớp phủ và lớp hoàn thiện.
Những lỗi thường gặp khi lập bản vẽ kỹ thuật
Những lỗi này thường xuyên xuất hiện trong hầu hết các đợt xem xét hồ sơ dự thầu và việc khắc phục từng lỗi sau khi hợp đồng đã được trao đều rất tốn kém.
So sánh báo giá với các giả định tải khác nhau, sau đó chọn mức giá rẻ nhất.
Bỏ qua tải trọng trôi và tác động của xe cộ trong bản mô tả kết cấu.
Chỉ định lớp phủ bằng tên gọi mà không nêu độ dày hoặc cấp độ chống ăn mòn.
Quên mất đường đi của dây cáp bên trong các thanh định hình, rồi lại lắp đặt ống dẫn cáp nổi trên bề mặt, dẫn đến tình trạng xuống cấp nhanh chóng.
Tính toán kích thước biến tần chỉ dựa trên hệ thống pin mặt trời, bỏ qua hồ sơ tải thực tế và việc sạc xe điện trong tương lai.
Việc thoát nước và san lấp mặt bằng sẽ do nhà thầu quyết định theo tiêu chuẩn chi tiết đã định.
Chấp nhận khung nhà đã được kiểm định kiểu mẫu mà không cần thiết kế móng phù hợp với từng địa điểm cụ thể.
Chi phí và thời gian hoàn vốn: Điều gì thực sự ảnh hưởng đến các con số?
Bốn yếu tố chi phối ngân sách, và chỉ có giá thành của một trong số đó là giá của mô-đun.
Số nhịp và số khoang.Nhịp dài hơn cần tiết diện sâu hơn; nhiều nhịp hơn sẽ làm tăng số lượng móng và hệ thống bảo vệ cột.
Loại móng.Móng bê tông cốt thép có tính dự đoán cao, cọc vít thi công nhanh, hệ thống cọc có dằn giúp tránh việc đào đất nhưng cần tải trọng tĩnh. Điều kiện địa chất quyết định phương án nào tiết kiệm chi phí nhất.
Vật liệu và lớp hoàn thiện cấu trúc.Thép mạ kẽm thường có chi phí thấp nhất trên mỗi kW; nhôm và gỗ có giá cao hơn do khả năng chống ăn mòn hoặc tính thẩm mỹ.
Phạm vi điện.Bộ biến tần, hệ thống lưu trữ và bộ sạc xe điện thường có giá thành cao hơn chi phí xây dựng công trình, nhưng chúng cũng chính là nơi tạo ra khoản tiết kiệm và doanh thu.
Về mặt thu nhập, giá trị của mái che năng lượng mặt trời đến từ năng lượng tự tiêu thụ theo giá thương mại, phí sử dụng điện theo giờ cao điểm được tránh, doanh thu từ bộ sạc và, ở một số thị trường, chứng chỉ hoặc ưu đãi thuế. Mô hình hoàn vốn nên sử dụng mức tiêu thụ thực tế mỗi nửa giờ của địa điểm, chứ không phải giá điện trung bình, và nên thể hiện kết quả có và không có hệ thống lưu trữ.
Câu hỏi thường gặp
Tôi có cần xin phép xây dựng cho nhà để xe có mái che năng lượng mặt trời không?
Ở hầu hết các khu vực pháp lý, nhà để xe có mái che được coi là một công trình xây dựng và cần phải có giấy phép xây dựng tối thiểu; các quy định về chiều cao, tỷ lệ che phủ và hình thức bên ngoài sẽ khác nhau tùy theo địa điểm. Hãy kiểm tra các yêu cầu quy hoạch địa phương trước khi đặt hàng, vì các điều kiện phê duyệt có thể làm thay đổi thiết kế.
Mái che xe năng lượng mặt trời có chịu được tuyết dày không?
Đúng vậy, khi nó được thiết kế để chịu tải trọng tuyết trên mặt đất và lượng tuyết tích tụ tại công trường. Yếu tố hạn chế thường là khoảng cách giữa các mô-đun và thanh ray chứ không phải dầm chính, vì vậy cần kiểm tra trường hợp tuyết rơi trên toàn bộ đường truyền tải trọng.
Nếu chúng ta không thể đào bới trong bãi đậu xe thì sao?
Móng có lớp đá dằn và cọc vít là những lựa chọn thay thế thông thường. Đá dằn cần đủ tải trọng tĩnh và nền móng có khả năng chịu được; cọc vít cần được kiểm tra địa chất nhưng hầu như không tạo ra đất thải và cho phép lắp đặt nhanh chóng.
Sử dụng kính hai mặt cho mái che xe có đáng giá không?
Thông thường là có, vì bề mặt bãi đậu xe có màu sáng phản chiếu ánh sáng xuống mặt dưới và làm tăng hiệu suất, còn các mô-đun kính-kính phù hợp với các tài sản có tuổi thọ cao và ít cần bảo trì. Mức tăng hiệu suất phụ thuộc vào hệ số phản xạ bề mặt, chiều cao lắp đặt và độ nghiêng, vì vậy hãy yêu cầu con số được mô phỏng thay vì tỷ lệ phần trăm chung chung.
Tôi nên so sánh hai báo giá mái che xe như thế nào?
Hãy so sánh cùng một bản vẽ, cùng các giả định về gió và tuyết, cùng thông số kỹ thuật lớp phủ và cùng phạm vi điện. Yêu cầu bảng dự toán khối lượng, cơ sở thiết kế móng và cấu trúc bảo hành. Giá thấp nhất với giả định tải trọng thấp hơn không có nghĩa là giá thấp hơn thực sự.
Bước tiếp theo
Mái che năng lượng mặt trời là một công trình có tuổi thọ 25 năm, và bản đặc tả kỹ thuật được lập ra ngay từ tuần đầu tiên sẽ là bản mà đội bảo trì phải tuân thủ đến năm thứ mười lăm. Nếu khảo sát, tính toán tải trọng và lựa chọn vật liệu chính xác, thì hiệu suất năng lượng sẽ đạt được.
Hãy gửi cho chúng tôi bản vẽ bố trí bãi đậu xe, vị trí địa điểm và công suất mục tiêu, và chúng tôi sẽ gửi lại cho bạn đề xuất cấu trúc, bố trí mô-đun và năng suất dự kiến cho dự án của bạn.
[melody@9sunsolar.com]
