Solar Nuts Explained: How to Choose, Use, and Torque Them Right for Your Solar Panel Installation

A napelemes anyák az egyik leginkább figyelmen kívül hagyott alkotóelemek a fotovoltaikus berendezésekben, mégis közvetlenül felelősek azért, hogy a panelek biztonságban legyenek az évtizedeken át tartó szél, eső, hőciklus és mechanikai igénybevétel során. Függetlenül attól, hogy tetőtéri lakóépületet, földre szerelt kereskedelmi rendszert vagy kocsibeálló szerkezetet szerel fel, az Ön által kiválasztott anyák és beszerelésük módja határozza meg, hogy az állványrendszer 25 évig feszes marad-e, vagy néhány szezonon belül lazulni és elmozdulni kezd. Ez az útmutató minden praktikus dolgot lefed – mik azok a szoláris anyák, milyen típusokat használnak a modern állványrendszerekben, az anyagválasztást, a nyomatékkövetelményeket, és mi történik rosszul, ha a szerelők levágják a sarkokat.

Mik azok a napelemek és miért fontosak

A napelemes anyák menetes rögzítőelemek, amelyeket kifejezetten a napelem-szerelési és állványrendszerekhez választottak vagy terveztek. A kifejezés számos anyatípust takar – a szabványos hatlapú anyáktól és karimás anyáktól a speciális T-hornyú anyákig, csatornás anyákig és rugóterhelésű pozicionáló anyákig, amelyek az alumíniumsín alapú állványrendszerek szerves részét képezik. Csavarokkal, kocsicsavarokkal és gépcsavarokkal kombinálva a modulkereteket, a középső bilincseket, a végbilincseket, a sínkötéseket és a rögzítő lábakat egységes szerkezeti egységgé rögzítik.

Az ok, amiért a napelem anyái különös figyelmet érdemelnek – ahelyett, hogy egyszerűen megragadnák a hardvert egy általános rögzítőtartályból – három tényezőre vezethető vissza: a korrózióállóságra, a galvanikus kompatibilitásra és a rezgésállóságra. A napelemek várhatóan 25-30 évig működnek kültéri környezetben. A szabványos horganyzott vagy bevonat nélküli szénacél anyák gyorsan korrodálódnak ebben az expozíciós ablakban, különösen tengerparti környezetben vagy magas páratartalmú, fagyás-olvadási ciklusokkal vagy savas csapadékkal rendelkező területeken. A korrodált kötőelemek beragadnak, rendkívül megnehezítve a jövőbeni karbantartást és a panelcserét, súlyos esetekben pedig teljesen elveszítik szerkezeti integritásukat.

Ugyanilyen fontos a galvanikus kompatibilitás. A legtöbb napelemes állványsín eloxált alumíniumból készül. Az alumínium és a szénacél kötőelemek párosítása egy galvanikus párost hoz létre, amely felgyorsítja a kevésbé nemes fém – jelen esetben az acél – korrózióját, jelentősen lerövidítve a rögzítőelemek élettartamát. Ez az oka annak, hogy gyakorlatilag minden professzionális minőségű napelemes rögzítőelem rozsdamentes acél vagy alumínium rögzítőelemeket ír elő alumínium állványrendszerekben.

A rögzítőrendszerekben használt szoláris anyák típusai

A modern napelemes állványrendszerek többféle anyát használnak, amelyek mindegyike meghatározott szerkezeti vagy beépítési funkciót lát el. Az egyes típusok működésének megértése segít a megfelelő hardver megrendelésében és megfelelő telepítésében.

T-horony anyák (csatorna anyák)

A T-hornyos anyák, más néven csatornaanyák vagy T-anyák, a napelemek leggyakrabban használt anyák a sínre épülő állványrendszerekben olyan gyártóktól, mint az Unirac, IronRidge, Schletter és K2. Úgy tervezték őket, hogy becsúszjanak a szerelősín felső oldalán lévő nyitott T alakú csatornába, lehetővé téve a középső bilincsek, a végbilincsek és a kötőelemek elhelyezését a sín hosszában bárhol, mielőtt a csavar meghúzásával a helyükre rögzítenék. Ez a beállíthatóság elengedhetetlen a változó modulkeret-szélességek, a sínek illesztési pozícióinak és a tetőáttörési távolságoknak való megfeleléshez.

A napelemes alkalmazásokhoz használt T-hornyos anyák jellemzően rozsdamentes acélból (leggyakrabban) vagy eloxált alumíniumból készülnek, és két változatban kaphatók: szabványos csúszó T-anyák, amelyekhez az anyát a sín végéről kell behelyezni, és rugós T-hornyos anyák, amelyek felülről a csatornanyílásba tetszőleges ponton ejthetők, és szorosan elforgathatók a reteszelő helyzetbe. A rugós változatok jelentősen felgyorsítják a telepítést, különösen hosszú kereskedelmi tömbök esetén.

Hatlapfejű anyák és nylon betétes ellenanyák (Nyloc)

A szabványos M6, M8, M10 vagy 1/4"-20 és 5/16"-18 méretű hatlapú anyákat minden napkollektoros állványegységben használják a rögzítő lábak és a tetőrögzítések rögzítésére, a sínkötések rögzítésére, valamint a földelő fülek és áthidalók rögzítésére. Bármilyen vibrációnak kitett helyzetben – különösen a szél által indukált rezgésnek kitett fém tetőrendszereken vagy talajra szerelhető rendszereken – a nylon betét rögzítőanyák (általános nevén Nyloc anyák) előnyösek, mert a nylon betét megragadja a csavar menetét, és ellenáll a vibráció hatására bekövetkező kilazulásnak menetrögzítő anyagok alkalmazása nélkül.

Karimás anyák

A karimaanyák széles, fogazott vagy sima körkarimával rendelkeznek az alapnál, amely nagyobb felületen osztja el a szorító terhelést. A napkollektoros szereléseknél gyakran használnak fogazott karimás anyákat az alumínium sín szakaszok és a rögzítőelemek közötti elektromos kötés létrehozására, mivel a fogazatok beleharapnak az alumínium eloxált felületébe, átvágva a nem vezető oxidréteget, és fém-fém elektromos érintkezést hoznak létre. Ez a funkció kettős célú komponenssé teszi őket: mechanikus rögzítés és földelés/kötés.

Makkdió és sapkás dió

A makkanyákat (kupolasapkás anyákat) a napelemes berendezésekben elsősorban a végbilincseken és a sínvégeken lévő csavarok szabad végeinél használják, ahol a kiálló menetes csavarvég egyébként sérülésveszélyt jelentene a karbantartó személyzet számára, vagy kopásos károkat okozna a tetőfedő lemezekben. Ezenkívül lezárják a csavarmenetet a közvetlen nedvesség hatásától, csökkentve a menetkorrózió kockázatát a kritikus csatlakozási pontokon.

Tengelykapcsoló anyák (hatszögletű leállások)

A tengelykapcsoló anyák, más néven hatlapú rögzítőanyák vagy hosszabbító anyák, hosszú formájú hatlapú anyák, amelyeket két menetes rúd végtől-végig összekötésére vagy egy csavarmenet meghosszabbítására használnak. A napelemes rendszerekben előtétekkel ellátott lapostetős állványrendszerekben és állítható lábas szerelvényekben jelennek meg a földre szerelt szerkezetekhez, ahol magasságállítás szükséges a tömb egyenetlen terepen történő elegyenlítéséhez.

Anyagválasztás: Rozsdamentes acél kontra alumínium vs. egyéb opciók

A napelemes rögzítőanyák anyaga meghatározza azok hosszú távú korróziós teljesítményét és kompatibilitását az állványrendszer többi részével. Íme a napelem-szerelő anyákhoz leggyakrabban használt anyagok közvetlen összehasonlítása:

A legtöbb lakossági és könnyű kereskedelmi tetőtéri napelemrendszerhez alumínium állványzattal a 304-es rozsdamentes acél napelem-anya a standard és megfelelő választás. A sósvíztől egy mérföldön belüli projekteket mindenhol 316-os rozsdamentes acélra kell bővíteni. Azon acél, talajra szerelt szerkezeteken, ahol minden alkatrész acélból készül, a tűzihorganyzott anyák elfogadhatók, de ellenőrizze, hogy a horganyzott bevonat vastagsága megfelel-e az ASTM A153 C vagy D osztályában a kültéri expozícióra vonatkozó minimumkövetelményeknek.

Nyomatéki specifikációk szoláris rögzítő anyákhoz

A helyes forgatónyomaték az egyik leggyakrabban kihagyott lépés a szoláris telepítés során, mégis közvetlenül meghatározza, hogy a tömb mechanikai és elektromos integritása megmarad-e az élettartama során. Alulnyomott napelemek lehetővé teszi a bilincsek elmozdulását szélterhelés hatására, kockáztatja a panel mikrorepedését a mozgásból, és nagy ellenállású elektromos csatlakozásokat hoz létre a kötési pontokon. A túlnyomott anyák lecsupaszítják az alumínium meneteket a sínben, megrepednek az eloxált felületen, és eltörhetik a panelkeret extrudálásait.

A nyomaték specifikációi a rögzítőelem méretétől, az állványgyártótól és a csatlakozás típusától függően változnak. Mindig kövesse az állványrendszer gyártójának szerelési útmutatóját, mint hiteles forrást. Az alábbi táblázat reprezentatív nyomatékértékeket mutat be a szokásos szoláris rögzítőanya-méretekhez:

Használjon kalibrált nyomatékkulcsot vagy nyomatékcsavarhúzót az összes szoláris rögzítőcsatlakozáshoz – ne egy ütvecsavarozót, amely „tapintható” közelítésre van beállítva. Az ütőmeghajtók alkalmasak a rögzítőelemek gyors lehúzására, de soha nem használhatók a napelemes állvány hardverének végső forgatónyomaték-lépéseként. A kezdeti forgatónyomaték alkalmazása után jelöljön meg minden anyát egy nyomatékcsíkkal (az anyán és a csavaron festett jelölővel húzott vonal), így a meglazulás miatti későbbi elfordulás azonnal látható lesz az ellenőrzés során.

Hogyan működnek a napelemes T-hornyú anyák a sín alapú állványrendszerekben

Mivel a T-hornyú anyák a legszélesebb körben használt szoláris rögzítőanyák, és az első alkalommal telepítők gyakran félreértik őket, ez a rész részletesen ismerteti mechanikájukat és beszerelésüket.

Szabványos csúszó T-hornyos anya beszerelése

A szabványos T-hornyos anyákat a sín nyitott végétől kell behelyezni a síncsatornába, mielőtt bármilyen zárósapkát vagy sínütközőt felszerelnek. Szabadon csúsznak a csatorna mentén, amíg egy csavart felülről be nem helyeznek a rögzítendő bilincsen vagy vasalaton keresztül, becsavarják a T-anyába, és meg nem nyomják. A csavar meghúzásakor a T-anya szárnyai egy síkban húzódnak a csatornaperemek alsó oldalához, és rögzítik az anyát a helyén. Ennek a típusnak az a korlátja, hogy miután a sínvégek le vannak zárva vagy eltömődött, szétszerelés nélkül nem lehet további T-anyákat hozzáadni.

Rugós T-hornyos anya beszerelése

A rugós terhelésű T-hornyos anyák – más néven behúzható T-anyák vagy negyedfordulatú T-anyák – olyan rugóval rendelkeznek, amely 45 fokos szögben tartja az anya testét, lehetővé téve, hogy felülről behelyezhető a keskeny résnyíláson. A behelyezés után a rugó laposra forgatja az anyát, és a szárnyak a csatornaperem alsó oldalához kapcsolódnak. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy a T-anyákat bárhol a már felszerelt sín mentén helyezzék el a telepítés során, így sokkal könnyebbé válik az elrendezés középső beállítása. A nagy kereskedelmi projekteknél jelentős a munkaerő-megtakarítás, ha a standard csúszó T-anyák helyett rugós csatornás anyákat használnak.

A T-anya rögzítésének ellenőrzése az utolsó nyomaték előtt

Mielőtt a végső forgatónyomatékot bármilyen T-hornyos anyacsatlakozásra alkalmazná, ellenőrizze, hogy az anya teljesen rögzült-e, és óvatosan próbálja meg a vasalatot a sín mentén elcsúsztatni, miközben enyhe kézzel nyomja a csavart. Ha a vasalat szabadon csúszik, az anya nincs rögzítve – lehet, hogy rosszul van beállítva, fejjel lefelé, vagy a csatornaperem tetején ül, nem pedig alatta. Úgy tűnik, hogy a nem kötött T-anya megfelelően megnyomja, de terhelés hatására kihúzódik. Ez a meghibásodási mód felelős a napelemsor szerkezeti meghibásodásainak jelentős részéért erős szél események során.

Napelemes anyák méretezése: A megfelelő anya hozzáigazítása állványrendszeréhez

A napelem panel rögzítő anyáinak meg kell felelniük a csavar menetének és a síncsatorna horonyméreteinek. A metrikus és brit menetes rögzítők összekeverése – ez egy gyakori hiba a különböző beszállítóktól származó hardverek keverésekor – olyan csatlakozásokat eredményez, amelyek összeszereltnek tűnnek, de minimális a menetkötés, és terhelés alatt meghibásodnak.

• A menetemelkedésnek pontosan meg kell egyeznie a csavarral. Egy M8 x 1,25 csavarhoz M8 x 1,25 méretű anya szükséges, nem pedig M8 x 1,0 finommenetű anya. Keresztmenet lehetséges, ha a menetemelkedés nem illeszkedik, ami téves nyomatékleolvasást és elhanyagolható szorítóerőt eredményez.
• A T-hornyos anya testének méreteinek meg kell egyeznie a síncsatorna profiljával. A különböző állványgyártók különböző csatornaszélességeket és -mélységeket használnak. Az IronRidge XR10 sínhez méretezett T-anya nem illeszkedik megfelelően az Unirac SolarMount sínhez. A T-hornyú anyákat mindig az állványrendszer gyártójától vagy egy ellenőrzött kompatibilis utángyártott szállítótól szerezze be.
• Az anya magassága fontos a vékony profilú alkalmazásoknál. Azokban az alkalmazásokban, ahol szűk a hézag az anya és a csatorna belseje között, a túlméretezett anyatestmagasság megakadályozhatja az anyaszárnyak teljes összekapcsolódását, csökkentve a kihúzási szilárdságot.
• A mosógép használatának követnie kell a gyártó útmutatásait. Egyes állványrendszerek lapos alátéteket írnak elő az anya alatt a terhelés elosztására; másokat anélkül való használatra terveztek. A szerelési kézikönyvben nem szereplő alátétek hozzáadása megváltoztathatja a befogási geometriát, és csökkentheti a modulvázra ható effektív szorítóerőt.

Elektromos kötés és földelés: A szoláris anyák szerepe a rendszerbiztonságban

A napelem szerelőanyák mechanikai funkciójukon túl közvetlen szerepet játszanak a fotovoltaikus rendszerek elektromos biztonságában. Az NEC 690. cikke és az IEC 62548 szabvány előírja, hogy a PV-tömb minden szabadon lévő fém részét – beleértve a modulkereteket, állványsíneket és rögzítőszerkezeteket – össze kell kötni, és egy földelő elektródarendszerhez kell csatlakoztatni. Ez a potenciálkiegyenlítés megakadályozza a veszélyes feszültségkülönbségeket a vezető felületek között földzárlat esetén.

Ennek a kötésnek a megvalósítására számos módszer közvetlenül a szolár anyákon és hardvereken alapul minden csatlakozási ponton. A fogazott karimás anyák, a rögzítő alátétek (például a Wiley Electronics WEEB alátétei) és a felsorolt ​​rögzítő középső bilincsek mind a rögzítő mechanikai erejét használják fel, hogy áthatoljanak az alumínium alkatrészek eloxált rétegén, és kis ellenállású fém-fém elektromos utat alakítsanak ki. Ha ezek a rögzítők alul vannak meghúzva, a fogak vagy a kötőfogak nem hatolnak át teljesen az oxidrétegen, és a kötőcsatlakozás túlságosan nagy ellenállással rendelkezik – ami előfordulhat, hogy a szabványos folytonossági teszt során nem fog megakadni, de előfordulhat, hogy egy tényleges földzárlati esemény során nem viszi biztonságosan a hibaáramot.

A ragasztáshoz használt szoláranyák felszerelésekor az összeszerelés előtt győződjön meg arról, hogy a megfelelő nyomatékot alkalmazza, és az érintkező felületek szennyeződéstől, nedvességtől és túlzott oxidációtól mentesek. Utólagos beszereléskor vagy karbantartási helyzetekben, amikor a kötőelemeket eltávolították és újra felszerelték, az eredetiek újrafelhasználása helyett használjon új fogazott anyákat – a fogazat fogai az első telepítés során deformálódnak, és nem hatolnak át olyan hatékonyan az oxidrétegen az újratelepítéskor.

A helytelenül vagy rosszul beszerelt szoláranyák által okozott gyakori problémák

A napelem-rendszerek helyszíni vizsgálata – különösen a 2010-es években az iparág gyors növekedése során telepítettek esetében – következetesen feltárják a rögzítőelemekkel kapcsolatos problémákat, amelyek veszélyeztetik a szerkezeti integritást, az elektromos biztonságot és a rendszer hosszú távú teljesítményét. Ezek a leggyakrabban dokumentált problémák:

• Korrodált vagy beszorult kötőelemek: A szénacél vagy horganyzott anyák 5-10 éven belül korrodálódnak és a csavarokhoz ragadnak kültéri környezetben, ami rendkívül megnehezíti a panel eltávolítását karbantartás vagy csere céljából, és károsítja az állvány hardverét.
• Laza középső bilincsek és váltópanelek: Az alulnyomott T-hornyos anyák lehetővé teszik a középső bilincsek elcsúszását ismételt szélterhelés hatására, ami a panelek elmozdulását okozza tervezett helyzetükből, növelve a vezetékekre és a csatlakozókra nehezedő feszültséget, és súlyos esetekben lehetővé teszi a panelek részleges felemelését a rögzítőrendszerről.
• Csupaszított sínszálak: Az alumínium síncsatornákban lévő túlhúzott anyák lecsupaszítják az alumínium menetét, így a kihúzási ellenállást közel nullára csökkentik. Ez a sérülés kívülről nem látható, és egy erős szél eseményig észrevétlen marad.
• Sikertelen földelési folytonosság: A nem megfelelő anyákkal vagy elégtelen nyomatékkal felszerelt ragasztási hardverek nem biztosítják a megfelelő elektromos folytonosságot a tömbben, kódsértést és valódi biztonsági veszélyt okozva, amelyet nehéz észlelni speciális kis ellenállású vizsgálóberendezések nélkül.
• Galvanikus korrózió kevert fém határfelületeken: A szénacél vagy horganyzott anyák használata az alumínium állványok ellen fehér porszerű korróziót (alumínium-oxid) és vörösrozsda-szennyeződést hoz létre, amely idővel gyengíti a rögzítőelemet és a sínt az érintkezési ponton.

Napelemek vásárlása: Mit kell ellenőrizni rendelés előtt

Amikor új telepítéshez vagy karbantartási projekthez napelem anyákat és hardvert vásárol, használja ezt az ellenőrző listát, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a megfelelő terméket rendeli meg:

• Erősítse meg az állványrendszer márkáját és a sínprofilt: A T-hornyú anyák sínspecifikusak. Rendelés előtt azonosítsa a sín gyártóját és modelljét. Harmadik féltől származó univerzális vagy „kompatibilis” T-anya használata anélkül, hogy a méretadatokat a síncsatorna rajza alapján ellenőriznénk, az illesztési problémák gyakori forrása.
• Ellenőrizze a menet méretét és menetemelkedését: Ellenőrizze, hogy az Ön állványrendszere metrikus (M6, M8, M10) vagy angolszász (1/4"-20, 5/16"-18, 3/8"-16) rögzítőelemeket használ-e. A legtöbb észak-amerikai lakossági állvány birodalmi rendszert használ; sok európai és néhány kereskedelmi rendszer metrikus rögzítést használ.
• Adja meg az anyagminőséget: Alumínium állványokhoz rendeljen 304 vagy 316 rozsdamentes acélt. Kérjen anyagtanúsítványt, vagy legalább erősítse meg a minőséget a terméklistán. A nem ellenőrzött forrásokból származó általános "rozsdamentes" hardver néha 200-as sorozatú rozsdamentes acél, amely lényegesen alacsonyabb korrózióállósággal rendelkezik, mint a 304 vagy 316.
• Ellenőrizze, hogy a kapcsokkal együtt vannak-e hardverkészletek: Sok állványgyártó szállít közép- és végbilincseket T-hornyos anyákkal és csavarokkal. Ha további laza anyákat rendel ezekhez az alkatrészekhez, fennáll annak a veszélye, hogy összekeverednek a nem kompatibilis hardverek. Számolja ki, mit tartalmaz a bilincskészlet, mielőtt kiegészítő rögzítőket rendel.
• Rendeljen 10-15% többletet: A kis rögzítőelemek könnyen leesnek a háztetőkre vagy rosszul helyezkednek el a beszerelés során. A puffermennyiség megakadályozza, hogy a telepítés napján egy adott anyaméret hiánya okozza a projekt késését.