Montáž laminátových modulů Všeobecné pokyny Pro upevnění laminátových solárních modulů neexistují v zásadě žádná všeobecně platná pravidla. Z důvodu mnohotvárnosti různých typů, není možné vyhotovit všeobecně platné montážní předpisy; také normování mechanických styčných ploch nelze v budoucnu očekávat. Při použití laminátových modulů náleží k povinnosti odborné péče odpovědného montéra požadovat od výrobce modulů odpovídající montážní předpisy a při plánováni FV elektrárny je zohlednit: Schválení pro použití plánované upínací konstrukční řady IEC-povolení příslušného modulu včetně mechanické zátěžové zkoušky Údaje ke zkoušeným a certifikovaným plošným zatížením Všeobecné schválení pro bodové uložení Jednoznačné montážní předpisy pro modul Namontuje-li montér laminátové moduly bez těchto údajů, přebírá tím, při eventuálních škodách na modulech, na vlasní zodpovědnost kompletní záruku za FV elektrárnu a nemůže vyřízení škodní události předat výrobci modulů. Obecně ne každý laminátový modul je vhodný pro bodové upevnění úchyty! Plošným zatížením vznikají, v závislosti na uspořádání bodů upevnění, napětí ve skle. Proto musí bodové upevnění obecně schválit výrobce a také zadat povolenou polohu bodů upevnění pro náležité uchycení. Použitý modul musí být obecně vhodný pro plošná zatížení vznikající v montážním místě. Montér musí povolená plošná zatížení modulů porovnat se skutečnými zatíženími v místě instalace. V této souvislosti se musí také podotknout, že mnoho neorámovaných modulů nejsou ke zkoušce podle ICE separátně předloženy jako pravé laminátové moduly, ale často jsou to jen bez rámu prodáváné standardní moduly. Často neexistuje ani žádný ofi ciální technický list neorámovaných modulů. Takovéto moduly v neorámovaném provedení často nebyly podrobeny žádnému mechanickému zátěžovému testu podle ICE a nemůžou tak podle okolností vydržet vetší mechanická zatížení. 1 / 8
1 Montážní provedení - technické detaily U povolení podle IEC 61215 popř. IEC 61646 jsou moduly obvykle namáhány plošným zatížením 2400 Pa (to odpovídá 2,40 kn/m2 nebo cca 240kg/m2). Že je toto plošné zatížení při montáži modulů v oblasti s vyššími sněhovými zatíženími překročeno, není často bráno na vědomí. Při IEC zkoušce je doporučováno také větší zkušební zatížení o 5400 Pa, avšak ne nutně předepsáno. Zkušební zatížení jsou do praxe jen tehdy aplikovatelná, jsou-li moduly na střeše namontovány také podle zkušebních podmínek; z tohoto důvodu musí výrobce modulů zadat údaje k upevnění na střeše. U rámovaných modulů všeobecně vystačuje uvést příslušné oblasti rámu modulů, ve kterém se musí umístit úchyty modulů resp. příčné nosné lišty. Záruka výrobce modulů potom platí při náležitém upevnění všeobecně pro místní normové zatížení sněhem, které je menší než zkušební zatížení (přesně vzato se musí zohlednit různé případy překrývání zatížení větrem a sněhem). u u 162mm/6,4palců < u < 393mm/15,5palců Montážní předpisy modulů Příklad pro orámovaný modul u u U neorámovaných modulů jsou určující statické zvlášnosti různých skupin modulů (sklo-sklo, sklo-eva, sklo-tenkovrstvé moduly atd.), tak že způsob uchycení a také povolený způsob upínání musí být detailně defi nován (např. vzdálenosti upnutí, plovoucí nebo pevné upnutí apod.). Jen potom jsou také zde srovnatelné reálné podmínky zatížení se zkušebními podmínkami. center point of the clip shall be located between 250mm and 300mm Montážní předpisy modulů Příklad pro neorámovaný modul 2 Konstrukce úchytů Obě dvě konstrukce úchytů Laminat Eco a Laminat Profi jsou k dispozici pro rozdílné požadavky resp. rozdílné optimalizace upevnění laminátových modulů: Laminat Eco Konstrukce úchytů Laminat Eco je vhodná pro různé tloušky modulů (4, 6, 8mm). Při patřičné optimalizaci je modul zaveden do úchytu plovoucím způsobem (bez většího stlačení). U svislé montáže musí být modul zajištěn proti skluzu jiným způsobem (bezpečnostní hák). Stlačení modulu v úchytu je při vhodné optimalizaci nezávislé na utahovacím momentu šroubu; předepsaný utahovací moment je cca 15 až 20 Nm. Přizpůsobení konstrukce úchytů na tloušku modulu musí provést montér nebo projektant, při tom se musí také zohlednit obzvláště tloušťková tolerance modulů. 2 / 8
Konstrukcí se středovou drážkou může být použitý imbusový šroub zajištěn také proti krádeži, kdy nelze šroub povolit kleštěmi. Úchyt laminátového modulu Eco je dimenzován na vedení bez vůle, laminátový modul není (při odpovídající tloušťce) stlačen! Úchyt nemá žádnou spodní část, modul je podpírán přes EPDM pryž přímo lištou nebo podloženým bezpečnostním hákem. Jelikož není použit žádný spodní díl, musí být výrobcem modulů schválena minimální šířka podpěrné lišty; na přání může být opcionálně dodána spodní podpěrná deska. Příklad zkušebního certifi kátu Laminat Profi Konstrukce úchytů Laminat Profi je vhodná pro tloušťky modulů od 3 do 14 mm (průběžně). Spolehlivá montáž modulů je ale při této variabilní konstrukci úchytů značně závislá na kvalitě montáže: Stlačení modulů je 100% závislé na utahovacím momentu šroubu! Utahovací moment a dovolený tlak stlačení se musí proto zkoordinovat s výrobcem modulů. Moduly jsou univerzální, do EPDM pryže jsou vedeny i na čelní straně; při montáži se ovšem musí dát pozor na to, aby byl modul správně položen do úchytu (viz také obrázek). Oproti jednoduchým úchytům z ušlechtilé oceli, do kterých se moduly jen vkládají, je upnutím zajištěna také bezpečnost při sání větru. Středový úchyt je vhodný pro moduly od 3 do 14 mm. Konce řad modulů uzavírá obdobně konstruovaný koncový úchyt. Úchyty jsou obecně k dispozici ve dvou různých konstrukčních provedení od 11mm nebo 15mm. 3 Zabezpečení proti skluzu U všech způsobů upínání pro neorámované moduly nemůže být modul zajištěn proti skluzu jen pomocí upnutí. U svislé montáže je proto modul většinou zajištěn proti skluzu tzv. bezpečnostním hákem. Alternativně může být modul zajištěn proti skluzu také montáží na svislých lištách přímo pomocí úchytů modulů; v tomto případě se musí přezkoušet, zda-li vliv upevnění použitých úchytů vystačuje k tomu, aby se zabránilo bočnímu posunu např. silami větru, popřípadě se musí moduly navíc zabezpečit proti bočním posuvům. Příklad: Montáž s bezpečnostním hákem 3 / 8
4 Upnutí modulů - charakteristické údaje U orámovaných modulů je většinou možné závazně zadat geometrii upnutí modulu a tímto vytvořit mezi modulem a montážním systémem styčné plochy nezávislé na systému. Mnohem náročnější je oproti tomu určení styčných ploch u neorámovaných modulů, jelikož optimalizaci mezi montážním systémem a modulem připadá mnohem vyšší význam a pro správné dimenzování systému existuje velmi mnoho rozhodujících parametrů. Předložený přehled má ve smyslu kontrolního seznamu parametrů, které se musí definovat, umožnit dobrou optimalizaci mezi modulem a montážním systémem a poukázat na styčné plochy a údaje, které se musí určit. Tloušťka modulu Úchyt laminátových modulů se musí zvolit tak, aby se geometrie upnutí hodila k tloušťce modulů. U dvoudílných úchytů modulů (Laminat Profi, viz bod 2) je to všeobecně velmi často možné, avšak s tou nevýhodou, že upnutí modulu je závislé na utahovacím momentu šroubu a tímto mohou vzniknout nepřípustné stavy upnutí. U jednodílných úchytů laminátových modulů (Laminat Eco, viz bod 2) je kvalita montáže prakticky nezávislá na utahovacím momentu šroubu; pro každou tloušťku modulu je však nutné specifi cké provedení úchytu. Zvláštní případ představují úchyty bez šroubového spojení; zde jsou všeobecně ty samé geometrie jako u jednodílných šroubovaných úchytů laminátových modulů. Tloušťková tolerance Při výběru úchytů pro příslušný modul se musí zohlednit vedle jmenovitého rozměru tloušťky také tolerance úchytu a modulů. Požadované upnutí (plovoucím způsobem nebo lehké uchycení) Zásadně by měl být modul při upnutí kolem dokola obepnut pryží a nemít na žádném místě, také při určených deformacích, kontakt s kovovými díly. Všeobecně se musí použít EPDM pryž, která je odolná proti ultrafi alovému záření. V závislosti na statické metodě výpočtu sklo-modulu se musí zvolit, zda-li má být modul v pryži uchycen elasticky (když ano, jakou silou), nebo zda-li se musí dodržet tzv. minimální vzduch (uložení plouvoucím způsobem). Tolerance vůči chybnému umístění úchytů Při uložení a geometrii upnutí se musí tolerovat mírně chybné upevnění úchytů (odchylka v řadě modulů), které mohou vzniknout na základě nerovností střechy. Nejsou-li všeobecně takové nerovnoběžnosti akceptovatelné, tak se musí a) stanovit zkušební metoda, která je montážníkovi předepsána nebo b) obecně stanovit systém zkřížených lišt Tvrdost pryže Měla by být brána v úvahu v rámci certifi kace úchytů. Délka úchytů (upínací délka) Také upínací délku, v souvislosti se všemi jinými faktory, musí defi novat výrobce modulů. Velké upínací délky poskytují minimální plošné tlaky v místě upnutí a malá napětí. Zároveň ale velké upínací délky zabraňují deformaci modulů a může tak docházet ke špičkám napětí. Optimum se musí zjistit na základě statiky modulů. Konstrukce horní upínací hrany Vhodná "měkká" konstrukce horní upínací hrany úchytu modulů může pomoci omezit špičky napětí při deformaci modulů. Hloubka upnutí pro namáhání v tahu (horní hloubka upnutí) Hloubka upnutí se musí defi novat. Velké hloubky upnutí omezují tlak na plochu a napětí, můžou ale zároveň zasahovat do aktivní plochy modulů resp. je zastínit. 4 / 8
Hloubka upnutí a upínací délky pro tlakové namáhání (dolní styčná plocha) Také zde se musí defi novat hloubka upnutí. Nesymetrickým provedením upínacích pryží se může na spodní straně úchytu podle okolností dosáhnout větší hloubky upnutí než nahoře. Při namáhání tlakem není určující jen plocha pryže ležící pod plochou modulu, nýbrž u jednodílných úchytů obzvláště pod nimi ležící styčná plocha. Tak se např. u jednodílných úchytů, které jsou namontovány svisle na nosný profi l, musí defi novat minimální šířka příčného nosníku. Příklad jednodílného úchytu s podložkou Příklad jednodílného úchytu svisle k nosné liště 5 Geometrie upnutí - charakteristické údaje Pravoúhlé moduly se obvykle upínají tak, že se úchyty nacházejí na dlouhé straně modulu. Plošným namáháním modulu (sání a/nebo tlak) vzniká trojrozměrný deformační diagram a diagram napětí. a) Ohybová čára ve směru výšky modulu Optimální pozice úchytů se musí určit tak, aby v podélném směru modulu vznikl optimální deformační diagram s minimalizovanými špičkami napětí (zadání výrobcem modulů). To se musí zpravidla zjistit výpočtem. K optimální pozici by měl být také navíc zadán rozsah tolerance, který se musí dodržet pro pozici upnutí. b) Ohybová čára ve směru šířky modulu Ohybová čára ve směru šířky modulu defi nuje obecně maximální možnou resp. rozumnou velikost modulu při zadané tlouštce skla a při defi novaném maximálním zatížení (viz také odstavec zkoušení modulů). Jelikož mohou být moduly vzhledem k zatížení sáním podepřeny jen na okrajích, vzniká tím technologické omezení velikosti modulů. Změna této maximální přípustné velikosti modulu při zadaných plošných namáháních je možná jen, když je tloušťka skla a/nebo kvalita skla adekvátně přizpůsobena. Z tohoto důvodu je všeobecně defi nována také maximální velikost modulů, i když výrobní náklady u větších modulů jsou samozřejmě zásadně nižší. Příklad montážního předpisu Simulace prohnutí pod maximálním zatížením (nadsazené zobrazení) Tahové napětí v oblasti upnutí Tahové napětí v oblasti pole 5 / 8
6 Geometrie upnutí - uspořádání V závislosti na zatížitelnosti modulu se musí různé montážní případy pokud možno nebo podle okolností vyloučit. Svisle bez zajištění proti skluzu Svisle se zajištěním proti skluzu Je-li modul namontován svisle, tak je obvykle, kvůli silám na šikmých plochách, nutné zabezpečení proti skluzu. Je třeba mít na vědomí, že na čelní straně modulu mohou vzniknou plošné tlaky. U velmi plochých střech se může (v závislosti na optimalizaci úchyt - modul) podle okolností upustit od zajištění proti skluzu. Vodorovně bez příčné stabilizace Je-li modul namontován na šířku, tak převezme úchyt modulů všeobecně také funkci zajištění proti skluzu ve směru okapu. V této geometrii se musí přezkoušet, zda-li se může podle okolností modul v úchytu posunout nebo zda-li se to může vyloučit prostřednictvím dostatečného tření v upnutí. Montáž laminátových modulů se zabezpečením proti skluzu Eventuální omezení na systému zkřížených lišt kvůli paralelnosti geometrie upnutí. Montáž laminátových modulů na šířku 7 Speciální případ lineárního uložení Moduly namontované na šířku mohou být např. u FV elektráren na volných plochách uloženy také lineárně v profi lech vaznic. U většiny profi lů existuje ale formálně také bodové uložení, jelikož modul leží bez deformace jen v úchytech. Při namáhání sáním je modul uložen jen v úchytech. Při namáhání tlakovým zatížením leží modul primárně v úchytech; při silné deformaci může modul podle tloušťky úchytu podle okolností doléhat na nosníky. Zde se musí vyjasnit, zda-li toto dolehnutí na nosnících může být tolerováno nebo zda-li je průhyb při maximálním namáhání menší než tloušťka úchytu a tímto se nemůže modul dotýkat kovu. V daném případě se musí použít více úchytů na modul až ke kompletnímu lineárnímu uložení; také pro to je ale nutný přesný statický simulační výpočet, aby deformace v nosném systému, prostřednictvím staticky předurčeného upnutí modulů, nemohly naproti tomu vyvolat napětí v modulu. Montáž laminátových modulů napříč 6 / 8
8 Příklady pro zkoušení modulů Primárně se musí pro testy určit také požadovaná úroveň namáhání. Možná maximální zatížení jsou např. 2400 Pa (stanoveno podle IEC 612115) nebo 5400 Pa (opcionálně podle IEC). Při určení zkušebního zatížení se musí také zohlednit je-li třeba pozdější schválení pro různé regiony montáže. Směrodatné normy jsou: DIN EN 61215 (zkouška pro kristalické moduly) DIN EN 61646 (zkouška pro tenkovrstvé moduly) Příklad zatěžovácí zkoušky modulů s vakuovým manipulátorem (TÜV Rheinland) Ve zkušebních normách není žádná zkušební metoda stanovena. Možnosti jsou např. vodní vak, vakuum-přetlak nebo vakuový manipulátor. Není zajištěno, zda-li u bezrámových modulů všechny zkušební metody dodají přesně stejné výsledky, proto by se měla defi novat zkušební metoda pro certifi kaci. Dále se musí dbát na to, že průběh zkoušky (namáhání ze předu, namáhání ze zadu) a doba zkoušky právě při modulech sklo-sklo může mít značný vliv na výsledek (viz také odstavec mechanismy selhání). Příklad zatěžovácí zkoušky modulů s vodním vakem (Schletter) (příprava zkoušky) Příklad zatěžovácí zkoušky modulů v přetlakovém/podtlakovém zkušebním stavu (VDE) 9 Mechanismy selhání u jednoduchých sklo-modulů Zatížitelnost jednoduchých sklo-modulů je všeobecně omezena zatížitelností tabule skla v zadané geometrii upevnění. Mez zatížitelnosti představuje mez lomu nebo/a mez maximálního prohnutí sklo-modulu. V každém případě se musí dbát na to, že aktivní vrstva modulu nesmí být poškozena maximálním vyskytujícím se průhybem. Ověření pro tento případ ve formě zkoušky je v principu možné jen se statisticky relevantním počtem zkušebních těles a doprovodnou elektrickou zkouškou funkcí! 7 / 8
10 Mechanismy selhání u modulů sklo-sklo Moduly sklo-sklo vykazují podmíněně díky technologii statické zvláštnosti: Analogicky k jednoduchým sklo-modulům je zatížitelnost modulů sklo-sklo primárně určena stanovenou geometrii upevnění. Druhý faktor je únosnost vrstveného lepeného skla; následující faktory se přitom musí brát na vědomí: Zásadně se musí rovněž posoudit vedle statických zatížení skleněných elementů při namáhání a deformaci modulů i deformace aktivních vrstev modulu. Minimální namáhání modulu z vrstveného skla vyplývá početně ze sumy hodnot jednotlivých použitých tabulových skel. Tato konzervativně zjištěná zatížitelnost modulu může být stanovena také čistě početně bez experimentálního ověření. Vrstvené sklo může ale podle kvality a pevnosti spojovací střední vrstvy vydržet také značné vyšší namáhání, než odpovídá sumě jednotlivých tabulí skel. Tato zvýšená zatížitelnost může být podle okolností ověřena; pří ověření prostřednictvím zkoušek se musí speciálně brát v úvahu také doba zkoušení, model namáhání a střídavé cykly zatížení, jelikož ty by mohly vést k dlouhodobému "plíživému" selhání vrstveného skla. Pozitivně se na zatížitelnosti vrstveného skla při tlakovém zatížení projeví např. termicky předpjatá spodní tabule skla. Zde se však opět musí brát v úvahu, že u modulů v tzv. technologii substrátu jsou aktivní vrstvy nanášeny termickým procesem na dolní nosnou tabuli skla, čímž ale může tato tabule opět pozbýt své optimalizované mechaniclé vlastnosti získané předešlým termickým zpracováním. U modulů v technologii superstrátu je obvykle technologicky opracována horní tabule; toto může umožnit optimalizaci mechanických vlastností spodní tabule a tímto namahatelnost celkového modulu. pevné vrstvení žadné vrstvení Příklad rozložení napětí v tabulovém skle s vrstvením a bez vrstvení Schletter GmbH, 2010, I400129CZ, V2 8 / 8