Jak wykorzystać kątowniki aluminiowe w konstrukcjach fotowoltaicznych

Zastosowania kątowników aluminiowych w budownictwie

Kątownik aluminiowy to wszechstronny element konstrukcyjny. Jego lekka waga i odporność na korozję sprawiają, że jest idealny do wielu zastosowań. W budownictwie kątowniki aluminiowe są powszechnie używane do tworzenia ram, wzmocnień i profili. Można je znaleźć w oknach, drzwiach, a nawet meblach. Te elementy są dostępne w różnych rozmiarach i grubościach. Typowe wymiary to 20×20 mm, 30×30 mm i 40×40 mm. Dzięki swojej wytrzymałości, kątownik aluminiowy może przenosić znaczne obciążenia mimo niewielkiej masy własnej.

Kątowniki aluminiowe są często wykorzystywane w systemach fotowoltaicznych. Tworzą one szkielet konstrukcji nośnej dla paneli słonecznych. Ich odporność na warunki atmosferyczne jest kluczowa dla trwałości instalacji. W typowej instalacji na dachu płaskim stosuje się około 20-30 kątowników na 1 kW mocy systemu. Dzięki niewielkiej masie, montaż konstrukcji z kątowników aluminiowych jest stosunkowo prosty. Jeden pracownik może zainstalować około 5-10 metrów bieżących kątownika na godzinę.

W przemyśle kątowniki aluminiowe znajdują zastosowanie w produkcji maszyn i urządzeń. Są one używane do budowy ram, obudów i osłon. Ich wysoka odporność na korozję sprawia, że sprawdzają się w trudnych warunkach. W przemyśle spożywczym i farmaceutycznym kątowniki aluminiowe są cenione za łatwość utrzymania w czystości. Mogą być one poddawane częstemu myciu i dezynfekcji bez ryzyka korozji. W typowej linii produkcyjnej może być zainstalowanych nawet kilkaset metrów kątowników aluminiowych.

Montaż kątowników aluminiowych z otworami

Kątownik aluminiowy z otworami to specjalna odmiana tego profilu. Fabrycznie wykonane otwory ułatwiają montaż i łączenie elementów. Standardowo otwory mają średnicę 8-10 mm i są rozmieszczone co 100-200 mm. Takie rozwiązanie znacznie przyspiesza prace montażowe. Przy użyciu kątowników z otworami można zaoszczędzić nawet 30-40% czasu w porównaniu do wiercenia otworów na miejscu. Kątownik aluminiowy z otworami jest szczególnie przydatny w konstrukcjach modułowych i prefabrykowanych.

Montaż kątowników aluminiowych z otworami jest prosty i szybki. Do łączenia elementów używa się najczęściej śrub M8 lub M10. Moment dokręcenia śrub powinien wynosić około 15-20 Nm. Ważne jest, aby nie przekraczać tej wartości, gdyż może to prowadzić do uszkodzenia aluminium. Do cięcia kątowników najlepiej używać piły tarczowej z tarczą do metali nieżelaznych. Typowa prędkość cięcia to około 40-50 m/min. Po cięciu krawędzie należy oczyścić i sfazować, aby uniknąć ostrych krawędzi.

W przypadku montażu na zewnątrz, istotne jest zabezpieczenie połączeń przed korozją. Zaleca się stosowanie śrub i nakrętek ze stali nierdzewnej. Między elementami aluminiowymi a stalowymi warto umieścić podkładki z tworzywa sztucznego. Zapobiega to korozji elektrochemicznej. W agresywnym środowisku, na przykład w pobliżu morza, warto rozważyć dodatkowe zabezpieczenie antykorozyjne. Może to być anodowanie lub malowanie proszkowe. Takie zabezpieczenie może przedłużyć żywotność konstrukcji nawet o 10-15 lat.

Projektowanie konstrukcji na dach płaski

Konstrukcje na dach płaski wymagają szczególnego podejścia do projektowania. Muszą one zapewnić stabilność paneli fotowoltaicznych bez naruszania powierzchni dachu. Typowa konstrukcja składa się z podstawy, podpór i szyn montażowych. Kątowniki aluminiowe są często używane jako elementy podpór. Dla typowej instalacji o mocy 10 kW potrzeba około 40-50 metrów bieżących kątownika. Konstrukcje te są projektowane tak, aby wytrzymać obciążenie wiatrem do 150 km/h.

Konstrukcje na dach płaski muszą uwzględniać ciężar własny oraz obciążenie śniegiem. Typowa waga panelu fotowoltaicznego to około 20 kg. Do tego dochodzi ciężar konstrukcji, który wynosi około 3-5 kg na metr kwadratowy. Obciążenie śniegiem może sięgać nawet 200 kg/m² w niektórych regionach. Projektując taką konstrukcję, należy uwzględnić te wszystkie czynniki. Ważne jest również zapewnienie odpowiedniego drenażu, aby uniknąć gromadzenia się wody na dachu.

Kluczowym elementem projektowania jest określenie kąta nachylenia paneli. Optymalny kąt zależy od szerokości geograficznej i wynosi zwykle 30-40 stopni. Należy jednak pamiętać, że większy kąt zwiększa obciążenie wiatrem. Dla każdego stopnia nachylenia powyżej 30°, obciążenie wiatrem wzrasta o około 2-3%. Dlatego często stosuje się kompromis między wydajnością a bezpieczeństwem. W praktyce, wiele instalacji na dachach płaskich ma nachylenie 10-15 stopni. Takie rozwiązanie zapewnia dobrą wydajność przy zachowaniu stabilności konstrukcji.

Konserwacja i trwałość konstrukcji aluminiowych

Konstrukcje z kątowników aluminiowych są trwałe i wymagają minimalnej konserwacji. Naturalna warstwa tlenku na powierzchni aluminium zapewnia ochronę przed korozją. Mimo to, regularne przeglądy są zalecane. Typowo, inspekcję konstrukcji przeprowadza się raz w roku. Podczas przeglądu sprawdza się stabilność połączeń i stan powierzchni aluminium. Ważne jest, aby usuwać zanieczyszczenia, zwłaszcza w miejscach połączeń. Nagromadzenie brudu może prowadzić do korozji szczelinowej.

W przypadku uszkodzeń mechanicznych, naprawy są stosunkowo proste. Drobne zarysowania można usunąć za pomocą drobnoziarnistego papieru ściernego. Głębsze uszkodzenia mogą wymagać zastosowania wypełniaczy epoksydowych. W ekstremalnych przypadkach konieczna może być wymiana uszkodzonego elementu. Dzięki modułowej konstrukcji, taka wymiana jest zwykle prosta i szybka. Przeciętny czas wymiany jednego kątownika to około 15-30 minut.

Trwałość konstrukcji aluminiowych jest imponująca. W normalnych warunkach atmosferycznych mogą one służyć przez 25-30 lat bez znaczącej degradacji. To sprawia, że są one idealne dla systemów fotowoltaicznych, których żywotność jest podobna. Nawet w agresywnym środowisku, przy odpowiedniej konserwacji, konstrukcje te mogą wytrzymać 15-20 lat. Warto zauważyć, że aluminium jest w 100% zdatne do recyklingu. Po zakończeniu użytkowania, materiał może być przetworzony bez utraty właściwości. To czyni kątowniki aluminiowe ekologicznym wyborem dla konstrukcji długoterminowych.