Categorías del sistema de montaje Solaracks de China
Fuente:https://solarprofessional.com/articles/products-equipment/racking/flat-roof-mounting-systems
Sistemas de montaje de techo nivelado Respuestas para el amplio panorama comercial abierto Se está introduciendo un número creciente de marcos fotovoltaicos en aplicaciones comerciales en los EE. UU. Si bien un número significativo de los territorios accesibles de los tejados en las oficinas comerciales se consideran nivelados, incluso los tejados nivelados tienen una inclinación insignificante hacia ellos. Regularmente se realiza un ascenso de 0.25 pulgada sobre una carrera de 12 pulgadas, aludida como un paso de 1/4: 12, del molino. Por lo tanto, estas se consideran más apropiadamente como aplicaciones de baja inclinación. Si bien los tejados de baja inclinación son con frecuencia un sitio de establecimiento de fantasía para algunos integradores basados en el sol, presentan varios desafíos de planes y establecimientos: valles y bordes para desperdicios, los propios canales, respiraderos, ventiladores de escape, unidades de techo, controles y parapetos. Estos deben considerarse en medio del procedimiento del plan. En este artículo miro las limitaciones del plan y las contemplaciones para los métodos de montaje nivelado en la azotea. Además, trazo respuestas de estanterías accesibles financieramente para una variedad de estructuras en la azotea. TÉCNICAS DE MONTAJE Existen tres opciones principales al acumular una exhibición de PV en una azotea nivelada: conectada, con balasto y una opción de cruzamiento que utiliza conexiones básicas y de contrapeso. El último es aludido con frecuencia como un marco de conexión insignificante. Cada ha tiene sus propias preferencias y deservicios que deben sopesarse unos contra otros. Anexado Un tipo de marco fundamentalmente adjunto depende de las entradas en la superficie de la azotea y las asociaciones con el entorno. Algunas alternativas para unir el marco de estantería al edificio son accesibles. Las estrategias dignas serán controladas por la estrategia de desarrollo del edificio y una encuesta de diseño. Las sutilezas de conexión pueden incorporar separadores soldados o apretados, controles coordinados en el material o matrices de acero suspendidas sobre la superficie del techo. De vez en cuando la conexión de la guía al acero o al material sólido de la cubierta es básicamente satisfactoria; en diferentes casos se requiere conexión a soportes o vigas. Los beneficios de los marcos de estanterías unidas incorporan una disminución del apilamiento muerto en la estructura, la capacidad de construir necesidades explícitas para cargas vivas, alternativas ampliadas para la inclinación del clúster y la capacidad de tener una exhibición que esté nivelada, prestando poca atención a los desechos destacados de los tejados. Lastrado Los soportes de lastre se basan únicamente en el peso de la matriz, el sistema de estanterías y el material adicional, como los adoquines de concreto, para sostener la matriz al techo. Su mayor ventaja es la falta de penetraciones en el techo. Esto no elimina la necesidad de trabajar con un contratista de techos, pero puede reducir significativamente la coordinación requerida entre el techador y el instalador fotovoltaico. Estas matrices generalmente se pueden instalar manteniendo la garantía del techo. Pero para hacerlo, la instalación debe coordinarse con el techador original o un representante aprobado por el fabricante del techo. Los sistemas con balasto deben analizarse cuidadosamente debido a la mayor carga del techo impuesta por la matriz. Además, muchos sistemas con balasto se limitarán a una inclinación de 20 ° o menos para minimizar las fuerzas de elevación del viento. Híbrido. Un sistema mínimamente unido o híbrido aprovecha las características adjuntas y lastradas. Un sistema de estantería híbrido requerirá un número mínimo de penetraciones y cierto nivel de lastre. El concepto para el sistema híbrido es bastante simple: cuantas menos penetraciones se usen, más lastre se requiere y viceversa. En el Manual de instalación de UniRac RapidFoot se publica un ejemplo de la compensación entre el accesorio y el lastre. El pie de fijación RapidFoot tiene una capacidad de elevación máxima de 1,200 libras. La instalación de un accesorio RapidFoot por 15 módulos da como resultado una reducción de lastre de 3.84 libras por pie cuadrado, mientras que un accesorio por cada seis módulos reduce el requisito de lastre en 8.70 libras por pie cuadrado. Esto permite al diseñador del sistema optimizar el diseño del sistema de estanterías en función de factores de construcción conocidos, como su límite de carga y la separación de sus miembros de soporte estructural. SISTEMAS DE RACKING ADJUNTOS En algunos casos, los sistemas adjuntos pueden ser la única opción disponible para los diseñadores. En comparación con los sistemas con balasto, por ejemplo, los montajes estructuralmente unidos resultan en la menor carga muerta para el edificio. Para proyectos donde minimizar la carga muerta es un factor de diseño, un sistema de estantería solar adjunto es ideal. Las áreas con mucho viento también pueden requerir una solución de montaje adjunta. Incluso en zonas de viento moderado, a menudo se requiere una fijación positiva al edificio para tener inclinaciones de la matriz superiores a 20 °. Los bastidores unidos estructuralmente ofrecen muchas ventajas. En cubiertas planas en América del Norte, por ejemplo, lograr la producción de energía óptima por capacidad de matriz generalmente requerirá una solución adjunta. Estos sistemas de estanterías tienen la flexibilidad adicional de hacer que la inclinación y la orientación de la matriz sean independientes de la plataforma del techo. Esto significa que la matriz se puede nivelar, lo que es visualmente atractivo. También significa que es menos probable que el sistema de estantería interfiera con la capacidad del techo para arrojar agua o escombros. La matriz no solo puede abarcar una cresta o valle a lo largo del techo, sino que también se pueden evitar más fácilmente los desagües del techo. El mantenimiento, el reemplazo y la reparación del techo también pueden ser más simples con un sistema conectado estructuralmente. En general, el ángulo de la matriz se puede dictar en el diseño inicial. En algunos casos, el ángulo de inclinación se puede ajustar después de la instalación. Los módulos a menudo se pueden organizar en orientación horizontal o vertical con un número variable de módulos en un estante determinado. Cualquiera que sea el criterio de selección, los diseñadores pueden elegir entre varios sistemas de estanterías unidas estructuralmente. DPW Solar. Los soportes de techo / tierra POWER-FAB están disponibles en una variedad de configuraciones, fabricados por Direct Power and Water. Como su nombre lo indica, esta es una estructura de montaje adecuada para su uso en el suelo o en el techo. En este último caso, el techo en sí mismo sirve como base. El bastidor utiliza ángulo de aluminio estructural y herrajes de acero inoxidable. Las opciones de fijación son patas en L, idealmente utilizadas junto con puntales relucientes. La línea de productos ofrece patas de una sola pieza o telescópicas. Un ángulo de inclinación de 20 ° a 65 ° es estándar. Productos solares profesionales (ProSolar). ProSolar fabrica los sistemas de estanterías SolarWedge y Solar Wedge XD. Ambos sistemas están diseñados para aplicaciones de ángulo de inclinación bajo en techos planos. El Solar Wedge XD utiliza un riel más profundo y permite un alcance de fijación de hasta 8 pies. Las zapatas están diseñadas para funcionar en conjunto con el riel de soporte ProSolar y ofrecen hardware de nivelación integrado. Las opciones de ángulo de matriz son 5 °, 10 ° o 15 °. Los componentes son de acero inoxidable y aluminio. Techo Pantalla. El sistema de estantería solar de RoofScreen es un sistema de estantería comercial modular diseñado para minimizar las penetraciones en el techo. Cada sistema está diseñado y diseñado a medida según los requisitos específicos del trabajo y viene con un conjunto de planes certificados. Allied Tube and Conduit, una división de Tyco, suministra tubos de acero especialmente galvanizados según el diseño del sistema. Las zapatas consisten en un soporte de base en diferentes longitudes para diferentes aislamientos, un conjunto de tapajuntas y base. Schletter El sistema de techo plano de Schletter se adapta a una amplia variedad de aplicaciones, incluida la fijación estructural. Las opciones conectadas de Schletter incluyen FR-CompactVario y FR-Connect-DT. Las opciones de fijación varían según el tipo de techo. Schletter ofrece una variedad de patas de soporte de inclinación según el módulo utilizado, así como diferentes bastidores de soporte para diferentes longitudes entre las penetraciones del techo. El soporte de diseño incluye la herramienta de configuración AutoCalculator y ShadeCalculator para determinar el espacio entre filas. UniRac UniRac ofrece dos soluciones de montaje unidas estructuralmente. La primera es una versión inclinable de su sistema de rieles SolarMount, con opciones de ángulo de inclinación de perfil alto o bajo. Las patas ajustables también están disponibles. Los accesorios suministrados por el fabricante incluyen separadores y FastFoot, que se adhiere a plataformas de concreto, metal o madera. La segunda opción de estantería unida estructuralmente es el sistema UniRac Large Array (U-LA). La estructura de montaje U-LA está diseñada para usarse en una aplicación de montaje en el suelo o en tejados. Los componentes U-LA, en combinación con la tubería de acero suministrada por el contratista, forman una estructura de soporte tipo truss. Los rieles UniRac SolarMount se utilizan para montar los módulos fotovoltaicos. Diseñada para adaptarse a una amplia gama de aplicaciones, esta es una solución de montaje altamente personalizable, una que puede ser diseñada para abarcar largas distancias o para soportar fuertes vientos. SISTEMAS DE ESTANQUEADO HÍBRIDO Y BALASTADO
La principal ventaja de los sistemas de estanterías con balasto es la reducción o eliminación de las penetraciones del techo. Pero también hay otras ventajas. Estos sistemas a menudo reducen los costos de mano de obra, ya que generalmente son más rápidos de instalar. El ahorro total de mano de obra puede incluso exceder el aumento del costo de material para el sistema de estanterías. Estas son soluciones de montaje de bajo perfil y ángulo de inclinación bajo. Por esta razón, rara vez son visibles desde el suelo, especialmente donde existe un muro de parapeto. Cuando una solución 100% con balasto no es posible o deseable, muchos fabricantes de estanterías con balasto proporcionan un detalle de accesorio diseñado para usar con su producto. A medida que aumenta el número de anclajes, se reduce la cantidad de lastre requerido para estos sistemas. Si bien estos sistemas son personalizables y convenientes, no son adecuados para todas las aplicaciones. La estructura del techo puede no soportar la carga muerta adicional. Los sistemas de estanterías con balasto también tienen sus propias limitaciones inherentes según lo especificado por el fabricante. Existen restricciones básicas de velocidad del viento, por ejemplo, límites de clasificación sísmica y límites en la categoría de exposición del sitio. Además de estas limitaciones de ingeniería, también hay ciertas condiciones del sitio que el fabricante de estanterías con balasto puede no soportar. Las restricciones comunes del sitio pueden incluir los requisitos de retroceso del borde y la esquina del techo, la inclinación máxima permitida del techo y una altura máxima del edificio de 60 pies. En algunos casos hay restricciones de forma de matriz especificadas por el fabricante. Los diseños no autorizados e incluso los cambios de diseño no aprobados pueden anular la garantía del fabricante de estanterías. Afortunadamente, muchos fabricantes tienen herramientas de configuración o brindan soporte de diseño al instalador. En muchos casos, la ubicación de los materiales de lastre varía desde los bordes hasta la mitad del sistema de estantería, por ejemplo, por lo que es muy importante seguir los planes proporcionados por el fabricante y todas las pautas de diseño e instrucciones de instalación. A continuación se presenta una breve encuesta de los fabricantes de soluciones de estanterías con balasto o mínimamente unidas. Estos son productos de aluminio con herrajes de acero inoxidable que son adecuados para aplicaciones comerciales de techo plano de escala variable. La mayoría de las garantías son por 10 años, pero las garantías finales pueden ser más breves. DPW Solar. Direct Power and Water fabrica dos productos de estantería totalmente estabilizados. El soporte de techo con balasto POWER-FAB es una familia de productos no penetrantes más adecuada para configuraciones de matriz pequeña. Esta línea de productos puede acomodar ángulos de inclinación de hasta 45 ° y está diseñada para velocidades de viento máximas de 90 mph y categoría de exposición C. La parte inferior del bastidor está cubierta con caucho EPDM para aumentar la fricción y proteger el techo. POWERFAB Power Tube CRS es un sistema de estanterías de bajo perfil diseñado específicamente para instalaciones comerciales. El Power Tube CRS acomodará una velocidad de viento de diseño de 125 mph con una inclinación de 5 ° y una velocidad de viento de 90 mph con una inclinación de 10 °. En cualquier ángulo de inclinación, está diseñado para la categoría de exposición C y la zona sísmica 4. Cada riel de tubo de alimentación de norte a sur está instalado con una tira de EPDM en su parte inferior. Estas almohadillas resistentes a los rayos UV protegen el techo y aumentan el coeficiente de fricción del sistema. Las almohadillas de EPDM también se adhieren a la superficie inferior de las bandejas de lastre. Krannich Solar. El sistema de montaje K2 con balasto completo para cubiertas planas disponible de Krannich Solar está configurado típicamente para ángulos de inclinación de 10 °, 15 ° o 20 °. Los ángulos de inclinación más altos son una opción si el techo soportará la carga. El diseño básico es un triángulo de montaje que se asienta sobre rieles planos que contienen los materiales de lastre requeridos. Se requieren pocas herramientas para el montaje. El hardware proporcionado, como los pernos con cabeza en T, simplifica la instalación. PanelClaw. El oso polar es el primer sistema comercial de montaje de techo plano disponible de PanelClaw. El hardware Panel-Claw, del cual la compañía toma su nombre, toma el interior del marco del módulo en las cuatro esquinas. Los módulos se inclinan hacia arriba en la base de soporte para una fácil instalación y mantenimiento. Este sistema utiliza una arquitectura no basada en rieles con un recuento bajo de componentes. Se utiliza un deflector de viento trasero. El sistema de estanterías para osos polares es aceptable para las categorías de exposición al viento B, C y, previa solicitud, D. Es compatible con los techos de EPDM, TPM, PVC y alquitrán y grava. Una opción de conector de techo está disponible para diseños mínimamente unidos. La inclinación de la matriz varía según el ancho del módulo, pero es típico un rango de 10 ° a 15 °. Schuco El sistema de montaje de techo plano SolarEZ es un sistema de estantería comercial con balasto de Schuco. Acomodará cinco ángulos de inclinación de matriz que van desde 7.5 ° a 37.5 °. El sistema está diseñado para acomodar cargas de nieve de hasta 30 libras por pie cuadrado. También puede acomodar velocidades de viento de hasta 120 mph. El sistema puede diseñarse para las categorías de exposición B, C o D. El manual de instalación explica cómo calcular los requisitos de lastre. La fijación estructural al techo también se puede acomodar. Schletter El FR-Windsafe es el sistema de estanterías comerciales de techo plano con balasto o mínimamente unido disponible de Schletter. El sistema incluye un deflector trasero para minimizar las cargas de elevación del viento. Hay una variedad de opciones de fijación disponibles, según el tipo de techo. Las herramientas de configuración mencionadas anteriormente ayudan con el diseño de matriz y los dibujos esquemáticos. El sistema de montaje de techo plano comercial SunLink es un sistema de penetración mínima o mínima que utiliza una arquitectura única panelizada. Una vez instalados, estos paneles de módulos se inclinan hacia arriba, lo que facilita el cableado de la matriz o el acceso al techo y el mantenimiento. Los postes que se pueden encender con un brazo de abrazadera de acero inoxidable se utilizan para hacer accesorios mecánicos. Los deflectores de viento están instalados en el extremo norte de la matriz. Son posibles ángulos de inclinación de la matriz de 5 °, 10 °, 15 ° o 20 °. El fabricante proporciona el soporte de diseño y los documentos construidos, al igual que una garantía de producto estándar de 15 años. UniRac El RapidRac G10 de UniRac es un sistema de montaje con balasto de bajo conteo de piezas para cubiertas planas comerciales. El producto utiliza un ángulo de inclinación de matriz fija de 10 °. Ofrece conexión a tierra WEEB integrada y admite el uso de laminados fotovoltaicos. El soporte incluye un estimador en línea y una herramienta de configuración. La documentación de cumplimiento del código se incluye con el manual de instalación. Con muchos accesorios RapidFoot, el RapidRac G10 se puede instalar tan liviano como 2 libras por pie cuadrado; También se puede instalar como un sistema de cero penetración totalmente con balasto con una mayor carga en el techo. Productos patentados. No todos los sistemas de estanterías comerciales de techo plano con balasto están disponibles a través de ventas directas o distribución. En algunos casos, los integradores son compatibles directamente con los fabricantes de módulos con soluciones de estanterías patentadas. El sistema de estanterías Schott Solar FS es un ejemplo notable. El sistema de estanterías FS de Schott se utiliza principalmente con la serie de módulos ASE-300 de la compañía y está disponible a través de ventas directas. Los productos de estanterías comerciales desarrollados por PowerLight, como las tejas PowerGuard, también están disponibles para los distribuidores comerciales de SunPower. Estos productos son notables en parte porque se han implementado en el campo durante un período de tiempo relativamente largo. CONDUCTORES DE DISEÑO
Al comenzar el proceso de diseño, el objetivo del sistema fotovoltaico debe estar claramente identificado. ¿Necesita el cliente un número mínimo de kilovatios-hora generados, como es el caso en muchos proyectos LEED? ¿Se ha establecido un cierto tamaño del sistema en kW, como es común en situaciones de RFP? ¿O el cliente está buscando el sistema más grande posible? Los problemas estéticos, como la visibilidad en la calle, pueden influir en la selección de productos. Los problemas estructurales también pueden dictar ciertos enfoques. Este sería el caso si el techo no pudiera soportar estructuralmente un sistema de montaje con balasto. Muy a menudo será necesario tener en cuenta una combinación de consideraciones de diseño. Como diseñador o integrador de PV, su aporte a estos controladores de diseño ayudará a guiar al cliente a un sistema óptimo. En una situación en la que el rendimiento energético necesita ser maximizado en un espacio limitado, por ejemplo, se pueden eliminar los productos de película delgada. Puede haber aplicaciones donde el uso de un producto integrado en la membrana del techo es la solución más ventajosa (ver barra lateral). Además, el conocimiento de los requisitos del departamento local de construcción y planificación ayudará a establecer algunas pautas básicas del sistema. La familiaridad con el departamento de planificación local y sus requisitos puede ahorrar una serie de problemas y rediseños por adelantado. Algunos municipios requieren que todo el equipo de la azotea no sea visible desde el nivel de la calle. Si bien las unidades de techo tradicionales (RTU), como los sistemas HVAC, se pueden colocar detrás de las pantallas de techo, generalmente los conjuntos de PV no se pueden ocultar de esta manera. Por lo tanto, es posible que se requiera que la matriz PV sea más baja que cualquier pared de parapeto para ocultarla adecuadamente. El inversor y el equipo asociado también pueden ser motivo de preocupación para el departamento de planificación. Se requerirá una cuidadosa consideración, documentación adecuada y una comunicación clara si alguno de estos equipos se va a colocar fuera y a la vista del público. Más allá de los requisitos del cliente y los del AHJ local, las siguientes son consideraciones de diseño importantes para cualquier instalación fotovoltaica en un techo plano. Tipo de techo. Hay una serie de conjuntos comunes de techos planos que los instaladores pueden encontrar en instalaciones comerciales, como techos construidos (BUR), cubiertas de betún modificado (MB) y sistemas de techos de membrana múltiple. BUR es uno de los tipos más comunes de métodos de techado de baja pendiente. BUR consiste en dos o más capas de pilotes de refuerzo de fieltro rematados con una capa de cubierta o agregado, muy a menudo asfalto. Otro método es MB, que consiste en una o más capas de láminas de asfalto modificado con polímeros. Las láminas se adhieren o se unen mecánicamente al sustrato o se mantienen en su lugar con una capa de lastre. Otro método popular para techos es usar una membrana como el caucho sintético como EDPM o un termoplástico como la poliolefina termoplástica (TPO) o el cloruro de polivinilo (PVC). Cada tipo se puede usar en aplicaciones de baja pendiente y tiene cualidades similares. Al instalar PV en estas superficies de techo, es imperativo trabajar en conjunto con un contratista de techos con licencia adecuada para mantener la garantía del techo. Antes de especificar un sistema fotovoltaico en cualquiera de estos tipos de techo, asegúrese de haber seleccionado una solución de estantería que sea compatible con el techo. Con los sistemas con balasto, a menudo se usa una lámina deslizante entre el techo y el sistema de estanterías. Es importante asegurarse de que el material de la lámina deslizante sea compatible con el techo. Verificar la compatibilidad puede significar consultar al fabricante del techo. Esto es especialmente cierto con los techos de membrana. PV integrado en la membrana del techo
Con el uso cada vez mayor de techos de membrana como vinilo y TPO, los integradores fotovoltaicos, propietarios de edificios y arquitectos están ansiosos por incorporar sistemas eléctricos solares en estos techos. Mediante el uso de módulos BIPV, estos techos pueden tener penetraciones mínimas o consideraciones de carga del techo. Por lo general, las tecnologías de película delgada (silicio amorfo (aSi) en particular) se usan en estas aplicaciones, aunque existen módulos cristalinos para usar en arreglos BIPV en techos planos. Algunos de los beneficios inmediatos de tales sistemas incluyen la integración de la matriz fotovoltaica en el techo y, por lo tanto, eliminar el daño potencial asociado con la adición de una matriz en un techo de membrana. El elemento estructural se elimina casi por completo debido al bajo peso adicional agregado a la superficie del techo. Dependiendo de las características de sombreado del techo, una mayor porción del techo puede estar disponible para instalar PV ya que los problemas de carga de viento del borde del techo se minimizarán. La primera compensación que viene a la mente de la mayoría de los instaladores es la producción de energía reducida debido al montaje de matriz plana. Dependiendo de la ubicación geográfica, esto puede tener un impacto significativo en comparación con una matriz montada incluso en un ángulo leve, como 5 ° o 10 °. También existe la preocupación por las altas temperaturas de las células debido a la falta de flujo de aire alrededor de las células. Otra compensación es la reducción de la producción debido a la acumulación de suciedad y escombros en la matriz. El hecho de que los productos aSi tienden a tolerar el calor y la sombra mejor que los productos cristalinos puede aliviar algunas de estas preocupaciones. La coordinación entre el contratista de techos y el contratista eléctrico será aún más importante cuando la matriz FV esté integrada en el techo. Si bien los arreglos BIPV se están volviendo más populares, no son tan comunes como las instalaciones de módulos enmarcados tradicionales. Con una instalación de módulo enmarcado, el contratista de techos o construcción puede manejar directamente las zapatas y los sistemas de estanterías con un aporte limitado del electricista. Con los productos BIPV, ambas partes deberán estar en comunicación constante, posiblemente trabajando juntas directamente, para verificar las técnicas de instalación adecuadas. Los fabricantes de productos BIPV para aplicaciones de techo plano incluyen lo siguiente. Energía abierta Ubicado en Grass Valley, California, Open Energy fabrica un producto BIPV que utiliza células cristalinas encapsuladas en una membrana fotovoltaica. Los módulos utilizan conectores de contacto múltiple ubicados en la parte superior del módulo. Esto permite que las conexiones de cableado se realicen en la superficie del techo, minimizando las penetraciones del techo. Los módulos listados a 450 W con una huella relativamente grande (48 pulgadas x 96 pulgadas) aún mantienen un peso distribuido de menos de 1.7 libras por pie cuadrado. Estado del techo. Naturalmente, los sistemas fotovoltaicos, especialmente los que están en lastre en su lugar, deben instalarse solo en techos que estén en buenas condiciones. Esto significa verificar la antigüedad del techo y la longitud restante de cualquier garantía. También significa inspeccionar el techo en busca de estrés, daños u otros problemas existentes. Observe si y donde el agua se estanca, por ejemplo, tomando notas e imágenes. También tenga en cuenta la condición del borde y los detalles intermitentes. Estas notas y fotografías pueden resultar útiles más adelante. Otra consideración importante es el desgaste del techo resultante de la instalación fotovoltaica real. Se puede usar cartón o material de lámina deslizante para minimizar el desgaste en áreas de alto tráfico. Los rollos de pasarela de techo de espagueti amarillos se usan comúnmente para proteger un techo plano durante la instalación de un sistema fotovoltaico. Siempre que taladre o corte, asegúrese de recoger las virutas de metal. Finalmente, nunca arrastre los componentes a su lugar en ningún techo. Siempre levante y coloque los componentes hacia abajo en un esfuerzo por preservar la integridad del techo. Tenga en cuenta que incluso si el fabricante de techos da el visto bueno a una aplicación, no todos los fabricantes de estanterías admiten sus productos en todos los sistemas de techado. Asegúrese de leer las instrucciones de instalación del fabricante y comprender las restricciones específicas de la aplicación relevantes para su proyecto. Esto es especialmente cierto cuando se especifica o implementa un sistema de estantería con balasto, que tiene un mayor impacto en la membrana del techo o el sistema de techo que un sistema conectado. Los integradores fotovoltaicos también querrán contratar con el instalador de techo original u otro contratista de techos aprobado por el fabricante. Los contratistas de techado verificarán que el techo esté en buenas condiciones antes de comenzar el proyecto; Una vez finalizada la instalación fotovoltaica, completarán una inspección de seguimiento del techo. Solicite un informe escrito para ambas visitas. Este subcontratista también sellará las penetraciones necesarias para los sistemas de estanterías adjuntas o parcheará cualquier penetración accidental de la membrana. Para prepararse mejor para lo inesperado, siempre solicite al contratista de techos que proporcione a los técnicos de instalación fotovoltaica un producto sellador adecuado e instrucciones para parchar temporalmente el material del techo. Los trabajadores deben marcar los parches temporales y rastrear estas ubicaciones para que puedan ubicarse fácilmente más adelante. Esto permitirá que el contratista de techos realice todas las reparaciones del techo en una sola visita al sitio al finalizar el proyecto. Ángulo bajo vs. ángulo alto. Si se tomó la decisión de instalar módulos enmarcados en un ángulo fuera de la superficie del techo, una de las primeras consideraciones de diseño es determinar el ángulo correcto para montar la matriz. Para maximizar la producción de energía de la matriz fotovoltaica, el ángulo óptimo, generalmente cerca de la latitud del sitio, puede requerir distancias significativas entre las filas para eliminar el sombreado entre filas. (Consulte «Cálculo del espacio entre hileras», diciembre / enero de 2009, revista SolarPro). En áreas con nevadas considerables, puede ser necesario un ángulo de inclinación mayor para eliminar la nieve del conjunto de manera efectiva. Estructuralmente, la mayor compensación para un mayor ángulo de inclinación es la mayor carga de viento que experimentará la matriz. Puede haber fuerzas de elevación significativas impuestas en la matriz, dependiendo de la ubicación de la matriz y la categoría de exposición al viento. Si las estanterías FV se lastran, esto da como resultado una mayor carga muerta en el edificio; Si está unido estructuralmente, se pueden requerir más accesorios. El fabricante del estante o un ingeniero deben determinar si se deben usar materiales de mayor calibre que abarquen las zapatas. Un ángulo de inclinación más bajo suele ser mejor cuando se desea un sistema de bastidor con balasto. Las cargas vivas impuestas sobre la matriz se minimizarán en esta situación, lo que resultará en pesos de lastre reducidos o menos penetraciones de techo para mantener la matriz en su lugar. Montar la matriz en un ángulo de inclinación más bajo reduce su exposición al viento y sus requisitos estructurales. También reduce el rendimiento potencial de energía por capacidad de matriz instalada. Si bien esto suena desafortunado, hay una compensación interesante en el trabajo. La reducción de la inclinación de la matriz minimiza el sombreado entre filas. Esto permite que filas de módulos se monten más juntas, maximizando efectivamente la capacidad de matriz disponible. La densidad de potencia en la azotea aumenta a medida que se baja la inclinación del conjunto. Aumentar la cantidad de energía que puede facilitar un techo generalmente también aumentará su cosecha anual de energía. Una revisión rápida de un escenario de techo plano en Portland, Oregon, ilustra esto. Según PVWATTS, una matriz montada a 30 °, casi óptima para el rendimiento energético, producirá un 6% más de energía anual en comparación con una matriz de la misma capacidad montada a 10 °. Pero dado un área de techo limitada, el ángulo de inclinación de PV más bajo permitirá hasta un 50% más de capacidad de matriz. Esta es una ubicación donde se producen 1,080 kWh anualmente por kW de matriz pico instalado. Por lo tanto, en este escenario, los módulos adicionales montados en un ángulo inferior darán como resultado un sistema general más grande y valores de producción de energía más altos. A 30 ° de inclinación:
8 filas de 12 módulos = 96 x 175 Wp = 16.8 kWp
16.8 kW x 1,080 kWh / año / kWp = 18,144 kWh / año A 10 ° de inclinación:
12 filas de 12 módulos = 144 x 175 Wp = 25.2 kWp
25.2 kW x 0.94 x 1,080 kWh / año / kWp = 25,583 kWh / año Mantenimiento. Otra consideración temprana para los diseñadores es el nivel de mantenimiento del sistema que el cliente está dispuesto a realizar. A medida que más y más sistemas se especifican y venden por producción de energía en lugar del tamaño inicial del sistema, el mantenimiento, particularmente los módulos de limpieza, se convierte en una consideración importante. Dejar que la lluvia se ocupe del lavado de los módulos puede no ser suficiente para algunos sistemas comerciales. La ubicación de la matriz desempeñará un papel importante en esta decisión. En las instalaciones en entornos agrícolas, por ejemplo, donde hay un alto nivel de polvo y partículas en el conjunto, los módulos deberán limpiarse con frecuencia para mantener el rendimiento máximo del conjunto. Se han realizado estudios sobre pérdidas asociadas con la suciedad con resultados variados. Cada sitio requerirá una evaluación del potencial de suciedad y los mejores métodos para mitigar el problema. En algunos casos, aumentar la inclinación reducirá la suciedad, especialmente en el borde inferior de la matriz. El elemento estructural de los sistemas fotovoltaicos en la azotea a menudo puede ser uno de los más difíciles de superar para los diseñadores e integradores. Casi todas las estructuras de cubiertas comerciales deberán ser analizadas por un ingeniero estructural para verificar la capacidad del techo para soportar cualquier carga adicional. La Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) publica las cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras (ASCE 7-05) para establecer las cargas de diseño utilizadas en los EE. UU. Muchas jurisdicciones usan el Código Internacional de Construcción (IBC) como una guía, que a su vez hace referencia a ASCE 7-05. También es muy común que las jurisdicciones tengan requisitos adicionales basados en el IBC más allá de los requisitos generales. El IBC actual se lanzó en 2006 y, al igual que el NEC, se lanza en un ciclo de 3 años. Las cargas a considerar incluyen cargas muertas de la matriz FV y el equipo asociado, así como cargas vivas como viento, nieve, lluvia y eventos sísmicos. El IBC tiene definiciones específicas para cargas (cargas vivas, cargas muertas y cargas nominales) que tendrán un impacto en el diseño de la matriz. Para evaluar adecuadamente el sistema fotovoltaico, el ingeniero debe comprender el conjunto de elementos fotovoltaicos que se instalarán, las ubicaciones aproximadas para todos los equipos de la azotea y el plan estructural tal como está construido para el edificio. La primera carga a considerar es la carga muerta de la matriz FV. Por lo general, un módulo enmarcado y un sistema de estantería penetrante asociado agregarán menos de 3 libras por pie cuadrado. Si bien esto puede parecer una carga mínima, la combinación de carga muerta del campo FV más cargas vivas como viento, eventos sísmicos y carga de nieve debe cumplir con los niveles mínimos prescritos por el código para cumplir con los requisitos de ASCE e IBC. En general, los sistemas de estanterías con balasto tendrán cargas muertas mayores de 5 libras por pie cuadrado; dependiendo de las variables del sitio, un sistema con balasto puede requerir cargas muertas excesivamente grandes. La carga del viento es otra consideración importante. El IBC publica un mapa de los EE. UU., IBC Figura 1609, que indica las velocidades básicas del viento que se utilizarán en los diseños. Los valores enumerados son velocidades nominales de ráfagas de viento de 3 segundos de diseño a una altura de 33 pies en un área clasificada como exposición C (terreno abierto con obstrucciones dispersas). La carga de viento puede tener un gran impacto en las características del conjunto de elementos fotovoltaicos: ángulo de inclinación, ubicación del conjunto y método de montaje en particular. Las cargas de viento de diseño en partes de la costa sureste de los EE. UU. Se basan en una velocidad del viento de 150 mph, por ejemplo, mientras que la velocidad del viento de diseño en la costa oeste es tan baja como 85 mph. En regiones eólicas especiales, la autoridad local determina los requisitos exactos. El tamaño de la matriz fotovoltaica estará determinado en parte por la carga de viento en el borde del edificio. Los bordes de las estructuras del techo tienen mayores cargas de viento que el centro del techo, lo que requiere consideraciones estructurales adicionales más cerca del borde del techo. Las pruebas de túnel de viento pueden ayudar a definir la fuerza de arrastre del viento y las fuerzas de elevación impuestas sobre la matriz. Los fabricantes de estanterías a menudo tienen esta información disponible para cálculos de ingeniería. China Solaracks es uno de los principales fabricantes de estanterías solares que proporciona instrucciones detalladas de diseño e instalación que incluyen requisitos de retroceso de bordes o esquinas. A menudo se requiere material de lastre adicional en estas regiones con un sistema de estantería con balasto. Las cargas de nieve son otra consideración de carga variable. Los paneles fotovoltaicos montados en ángulo a la superficie del techo distribuyen la nieve de varias maneras. La nieve tenderá a deslizarse a lo largo del techo y se acumulará a lo largo de la parte posterior de los módulos, aumentando la carga en el techo. También es posible que la matriz recolecte nieve durante una tormenta y luego arroje esa nieve una vez que salga el sol. Esto aumentará el punto de carga en el lado frontal de la matriz. El IBC tiene requisitos mínimos de carga de nieve que figuran en un mapa de los EE. UU. Muchas áreas geográficas tienen múltiples valores de carga de nieve listados, basados en elevaciones. Hay otras ubicaciones en el mapa que figuran como CS, una abreviatura de «estudio de caso». En estas áreas, el departamento de construcción local publica los valores de carga de nieve requeridos. Las cargas sísmicas también deben tenerse en cuenta en los cálculos estructurales. ASCE 7-05 y la Sección 1613 del IBC cubren las cargas de terremotos y las categorías de diseño sísmico. Para cumplir con los requisitos sísmicos con un sistema con balasto, ASCE 07-05, se deberá abordar la sección 13.4. Las jurisdicciones locales a menudo tienen requisitos prescritos, que van desde el uso del peso del lastre como el único medio de colocación hasta requerir una combinación de lastre y penetraciones mínimas en el techo. ¿Cuánto techo puedes cubrir? Un deseo común que encuentran los diseñadores fotovoltaicos es llenar el techo con la mayor cantidad de energía solar posible. Si bien es tentador hacer un análisis de sombreado del techo y luego encontrar una manera de llenar cada esquina no sombreada, esto generalmente no se considera una buena práctica y no ganará ningún amigo en los equipos de construcción o mantenimiento. Los techos no son un páramo árido donde nadie se aventurará nunca más. Muy a menudo, el HVAC existente y otras RTU requerirán mantenimiento. Es importante recordar que habrá personas en el techo, y no desea que la matriz FV se vea comprometida de ninguna manera debido a espacios libres o falta de ella alrededor del equipo de la azotea. Es común ver puntos de amarre integrados en el techo para limpiadores de ventanas. Si están presentes, es mejor no colocar una matriz FV entre estos y el borde del techo. Si hay almohadillas para caminar en el techo, también es una buena práctica de diseño evitar obstaculizar esos caminos. Siempre debe haber pasarelas diseñadas en el campo FV. Esto es útil tanto para el equipo de instalación como para los futuros técnicos de mantenimiento. Es probable que este personal tenga cinturones de herramientas y cajas de herramientas a remolque, por lo que debe haber algunas pasarelas lo suficientemente anchas para este nivel de actividad. Las personas deberían poder pasar unas a otras sin dañar la matriz. Independientemente del espacio entre filas, es una buena práctica proporcionar rutas para que las personas no se vean tentadas a hacer accesos directos a través de la matriz. Si la distancia entre las filas es suficiente para las pasarelas, considere cuidadosamente los conductos y las estanterías entre las filas. Los conductos elevados deben considerarse riesgos de tropiezos y etiquetarse cuando corresponda, especialmente en las intersecciones con pasarelas. Otra mejor práctica es establecer un perímetro alrededor de las RTU para permitir un fácil acceso en todos los lados del equipo. Un retroceso mínimo general de 4 pies es un buen valor objetivo. También habrá requisitos mínimos de NEC para espacios libres de trabajo alrededor de los componentes activos; El artículo 110 define estos requisitos en función de la tensión nominal a tierra. El NEC dicta un mínimo de 3 pies de profundidad de trabajo. Si se establece un perímetro mínimo alrededor de estas unidades, independientemente del sombreado, la matriz FV no impedirá las otras unidades mecánicas ubicadas en el techo. Por último, pero no menos importante, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) impone requisitos para la seguridad de los equipos de instalación y mantenimiento. La distancia que los trabajadores están desde el borde del techo dicta si deben ser acordonados o no. Dependiendo del diseño de la matriz y del tráfico peatonal futuro en el techo, este requisito puede no solo aplicarse durante la instalación sino también durante las futuras llamadas de servicio. Los reveses y los requisitos de protección contra caídas a menudo están determinados por la altura de la pared del parapeto. Como regla general, cualquier trabajador que se encuentre a menos de 6 pies del borde del techo deberá ser aprovechado, pero la altura del parapeto circundante puede dictar diferentes requisitos de retroceso. El contratista instalador debe verificar el cumplimiento antes de que comience la construcción.
