Thiết kế hệ thống pin mặt trời cho nhà kho nông trại xung quanh máy móc.
Hầu hết các nhà kho năng lượng mặt trời nông nghiệp đều được thiết kế ngược. Kích thước dàn pin mặt trời được xác định trước, sau đó mới tìm mái nhà phù hợp, rồi mới điều chỉnh cấu trúc tòa nhà cho phù hợp. Trình tự đó có thể hiệu quả với nhà kho. Nhưng trên nông trại, nó tạo ra một công trình tạo ra nhiều năng lượng nhưng lại gây cản trở – quá thấp so với máy phun thuốc, quá chật chội cho xe kéo, nhỏ giọt xuống thức ăn gia súc, và bị gỉ sét từ bên trong.
Thứ tự thực hiện hiệu quả là ngược lại. Trước tiên, hãy quyết định xem tòa nhà cần cho không khí đi qua những gì, sau đó là mái nhà cần thoát khí như thế nào, rồi đến tác động của không khí bên dưới lên kết cấu thép, và chỉ sau đó mới xác định số lượng mô-đun có thể lắp đặt. Bốn quyết định, theo trình tự đó. Mọi thứ khác chỉ là phép tính toán đơn giản.
Thứ nhất: những gì phải đi qua bên dưới
Hãy bắt đầu với kích thước máy móc, chứ không phải số lượng mô-đun. Con số quan trọng là chiều cao tối đa của thiết bị gắn kèm ở vị trí vận chuyển, được đo thực tế trên nông trại — ví dụ như máy phun thuốc với cần cẩu gập lại, xe nâng cần trục hạ xuống, máy xúc có kiện hàng trên càng nâng. Cộng thêm khoảng dự phòng cho người vận hành và cho tải trọng có thể dịch chuyển, ta được chiều cao thông thủy từ mặt đất đến bộ phận thấp nhất của máy.
Con số này, hơn bất kỳ yếu tố nào khác, quyết định chi phí của nhà kho. Một khung cổng có chiều cao thông thủy 3 m và một khung tương tự có chiều cao thông thủy 4,5 m không phải là cùng một cấu trúc: các cột dài hơn, hệ giằng chéo thay đổi và trọng lượng thép cũng khác nhau. Sai sót ở giai đoạn báo giá sẽ dẫn đến việc phải sửa đổi thiết kế; sai sót sau khi lắp đặt sẽ dẫn đến việc phải xây dựng lại.
Nhịp mái cũng tương tự. Một nhà kho máy móc cần một không gian thông thoáng, và nhịp mái thông thường từ 12–18 m là phổ biến. Vượt quá khoảng 20 m, tải trọng tăng lên và các lựa chọn thu hẹp lại thành một hàng cột trung gian, một giàn mái, hoặc một dạng mái khác. Hãy hỏi xem máy móc cần gì để di chuyển dễ dàng, chứ không chỉ là kích thước cần thiết để vừa vặn.
Hai: những gì mái nhà phải trút xuống
Tải trọng tuyết là con số xuất hiện trong mọi yêu cầu. Đây cũng là con số thường được áp dụng nhất dưới dạng một giá trị duy nhất, đó là lý do tại sao mái nhà nông nghiệp thường được thiết kế không đủ chắc chắn.
Tuyết không phủ đều trên các công trình nông trại. Ở những nơi có nhà kho cao hơn, bức tường, hàng rào hoặc hàng cây chắn gió, tuyết tích tụ thành từng đống có thể cao gấp hai đến ba lần tải trọng phân bố đều trên một phần mái nhà. Chính đống tuyết đó, chứ không phải tải trọng trung bình, là nguyên nhân làm cong các xà gồ. Hình dạng tạo ra hiện tượng này — sự chênh lệch độ cao, khoảng cách giữa các công trình, hướng gió thịnh hành — cần phải được thể hiện trên bản vẽ.
Gió tác động tương tự ở các cạnh. Đất nông nghiệp thoáng đãng có địa hình tiếp xúc nhiều hơn so với khu đất ngoại ô, và áp lực lên cùng một cấu trúc sẽ tăng lên tương ứng. Các góc và mái hiên là nơi lực nâng tập trung, đó là lý do tại sao kiểu bố trí ở chu vi quan trọng hơn kiểu bố trí ở giữa.
Thứ ba: tác động của không khí bên dưới
Đây là quyết định thường bị bỏ qua, và chính quyết định này sẽ định hình lại cấu trúc đó liệu nó có còn vững chắc sau mười lăm năm hay không.
Chuồng trại chăn nuôi là một không gian có hoạt động hóa học mạnh. Amoniac từ nước tiểu và phân, hydro sunfua, bụi thức ăn và việc vệ sinh định kỳ khiến nhiều bề mặt bên trong đạt mức độ ăn mòn C4 hoặc C5 theo tiêu chuẩn ISO 12944 — cao hơn nhiều so với mức C2–C3 được giả định cho một khu vực chăn thả ngoài trời. Kẽm phản ứng với bầu không khí đó nhanh hơn so với không khí ven biển ở cùng khoảng cách với biển. Một lớp phủ được thiết kế cho khu vực chăn thả có thể trông vẫn nguyên vẹn sau hai mươi năm ngoài trời nhưng lại xuất hiện rỉ sét đỏ bên trong chuồng gia súc chỉ sau năm đến tám năm.
Theo đó, thông số kỹ thuật được thay đổi: lớp kẽm dày hơn, các cạnh cắt được bịt kín thay vì để trần, ốc vít bằng thép không gỉ tại mọi mối nối giữa nhôm và thép, và dung sai chống ăn mòn cho các cấu kiện gần sàn nhất.
Hiện tượng ngưng tụ hơi nước cũng thuộc cùng một vấn đề. Mái nhà lạnh bên ngoài và ấm bên trong sẽ tích tụ hơi ẩm ở mặt dưới, và trong một công trình nông nghiệp, hơi ẩm đó sẽ đọng lại trên thức ăn gia súc, vật liệu lót chuồng, cây con hoặc vật nuôi. Giải pháp không phải là một lớp phủ mà là sự kết hợp: độ dốc đủ để nước chảy xuống, thông gió ở mái hiên và đỉnh mái để không khí ẩm thoát ra ngoài, và một lớp màng chống ngưng tụ hơi nước bên dưới lớp tôn lợp. Khi các mô-đun được xếp chồng lên nhau trên mái kim loại, khe hở thông gió giữa chúng phải luôn mở — việc đóng khe hở để trông gọn gàng sẽ làm giảm sản lượng vào mùa hè và giữ lại hơi ẩm vào mùa đông.
Bốn: mặt đất sẽ chịu được sức nặng nào
Đất nông nghiệp không phải là đất để xây nhà. Nó có một lớp đất mặt tơi xốp phủ trên lớp đất bên dưới, một đường ranh giới đóng băng thay đổi theo từng vùng, đôi khi mực nước ngầm chỉ cách mặt đất một mét, và thường có những rãnh thoát nước mà chẳng ai lập bản đồ.
Đinh vít nền có thể tháo lắp nhanh chóng, điều này rất quan trọng đối với đất thuê, nhưng khả năng chịu lực kéo của chúng hoàn toàn phụ thuộc vào loại đất mà chúng bám vào. Móng bè chịu được lực nâng và tác động của băng giá tốt khi được đặt dưới đường đóng băng, và cần thời gian đông cứng trước khi dựng khung. Móng băng hoặc móng bè là giải pháp phù hợp khi nền đất quá không bằng phẳng đối với móng bè riêng lẻ, hoặc khi tải trọng máy móc ở mép bê tông là yếu tố quyết định.
Bốn yếu tố đầu vào quyết định giá cả: độ sâu đóng băng, mực nước ngầm, mô tả đất từ hố thử nghiệm (tối thiểu) và hệ số lực nâng từ tính toán gió. Báo giá đưa ra mà thiếu các yếu tố này chỉ là giá dựa trên giả định.
Trình tự thay đổi những gì?
Thực hiện thiết kế theo trình tự này sẽ tạo ra bản đặc tả kỹ thuật thay vì bản giới thiệu sản phẩm. Trước khi đặt mua thép, tài liệu cần nêu rõ:
Chiều cao thông thủy và máy được dùng để đo từ đó.
Khoảng cách và liệu có cho phép hỗ trợ trung gian nào không.
Lượng tuyết tích tụ trên mặt đất, cộng với hiện tượng tuyết đóng thành đống và hình dạng hình học tạo ra nó.
Thiết kế tốc độ gió, loại địa hình và kiểu cố định cạnh.
Mức độ ăn mòn của vật liệu bên trong và độ dày lớp phủ tương ứng.
Độ dốc mái, lỗ thông gió và liệu có bao gồm lớp màng chống ngưng tụ hơi nước hay không.
Loại móng, cùng với độ sâu đóng băng và mô tả loại đất mà nó được thiết kế để chống lại.
Tính toán kích thước máng xối và ống thoát nước phù hợp với cường độ mưa tại địa phương, với các cửa thoát nước nằm cách xa chân cột.
Bất kỳ đường kẻ nào bị thiếu đều là vấn đề mà người mua sẽ hỏi sau này, thường là sau khi bê tông đã được đổ.
Ba điều đáng kiểm tra trong bất kỳ báo giá nào.
Giá đã bao gồm các loại ốc vít chưa?Thép không gỉ thường được thay thế bằng thép phủ để đạt được một số tiêu chuẩn nhất định, và sự thay đổi này không thể nhận thấy cho đến mùa đông đầu tiên.
Giá của vỏ bảo vệ Drift là bao nhiêu?Báo giá dựa trên tải trọng tuyết đồng đều sẽ rẻ hơn và nhẹ hơn. Hãy hỏi xem xà gồ đã được kiểm tra dựa trên trường hợp tải trọng nào.
Nước chảy đi đâu?Máng xối được thiết kế theo kiểu thông thường trên mái nhà dài thường bị tràn nước, nước đọng lại ở chân cột, và móng nhà được thiết kế để chịu lực nâng lại nằm trên nền đất bão hòa.
Câu hỏi thường gặp
Chiều cao nên là bao nhiêu?một nhà kho nông trại có cấu trúc năng lượng mặt trờilà?Đủ cao để lắp đặt phụ kiện cao nhất trên máy móc cao nhất, ở vị trí vận chuyển, cộng thêm một khoảng không gian làm việc. Hầu hết các nhà kho nông nghiệp đều có chiều cao từ 3 m đến 4,5 m vì lý do đó — chiều cao do máy móc quyết định, chứ không phải tiêu chuẩn.
Mái nhà kho hiện có có thể chịu được tải trọng của dàn pin mặt trời không?Đôi khi, nhưng cần có thông tin cấu trúc ban đầu hoặc bản khảo sát. Trong trường hợp thiếu thông tin đó, việc xây dựng khung độc lập phía trên tòa nhà thường rẻ hơn so với việc gia cố mái cũ, và không ảnh hưởng đến mái nhà hiện tại.
Tại sao khung thép mạ kẽm lại bị gỉ sét bên trong các chuồng trại chăn nuôi?Amoniac và bùn khiến môi trường bên trong có tính ăn mòn cao hơn so với không khí ngoài trời. Lớp phủ không bị lỗi; nó được thiết kế cho môi trường khác.
Tôi có cần xin giấy phép xây dựng cho nhà kho năng lượng mặt trời không?Các yêu cầu khác nhau tùy theo quốc gia và thường cả theo từng thành phố, và các miễn trừ trong nông nghiệp cũng khác nhau. Hầu như ở mọi nơi đều yêu cầu tính toán kết cấu, bộ bản vẽ và thông số kỹ thuật vật liệu.
Gửi bốn số, nhận cấu trúc
Vị trí công trình với tải trọng tuyết trên mặt đất và tốc độ gió thiết kế, máy móc cao nhất và chiều cao của nó, mục đích sử dụng của tòa nhà, và liệu mái nhà hiện có sẽ chịu tải hay được gia cố thêm. Với bốn yếu tố đó, một bản đề xuất sẽ được đưa ra dưới dạng khung, loại móng và thông số kỹ thuật lớp phủ chứ không phải là giá trên mỗi watt.
