Vistas: 0 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2026-04-17 Origen: Sitio
Como estructura de soporte central de las centrales fotovoltaicas, el método de instalación de los soportes fotovoltaicos determina directamente la estabilidad, la eficiencia de la construcción, el costo de inversión y la conveniencia de operación y mantenimiento a largo plazo de la central. El diseño estructural general de los soportes debe integrar factores como el tipo de techo, la capacidad de carga, el clima regional y la escala del proyecto para seleccionar un esquema de instalación apropiado. Este esquema no sólo debe cumplir con los requisitos estructurales de soporte de componentes, resistencia al viento y resistencia a terremotos, sino también equilibrar la conveniencia de la construcción y la eficiencia económica. Actualmente, los principales métodos de instalación de soportes en la industria se dividen principalmente en cuatro categorías: vertido in situ de pilares de cemento sobre techos de concreto, contrapeso de ladrillos de cemento prefabricados, conexión de estructuras de acero e instalación especial para techos de tejas de acero de colores. Este artículo analiza de manera integral las características estructurales, ventajas, desventajas y escenarios aplicables de cada método de instalación, brindando referencias técnicas para la selección de esquemas de instalación de soporte fotovoltaico.
El vertido in situ de pilares de cemento sobre tejados de hormigón es actualmente el método más frecuente y utilizado para la instalación de soporte fotovoltaico. Se aplica principalmente a techos planos de hormigón (por ejemplo, techos de plantas industriales y comerciales, techos de edificios residenciales). Su principio básico es utilizar pilares de hormigón vertido in situ como base de carga para los soportes, conectando firmemente las columnas de soporte a los pilares. El peso propio y la resistencia estructural del hormigón garantizan una fijación estable de los soportes, que cumple con los requisitos básicos para la capacidad de carga de los cimientos de soporte especificados en el 'Código para la construcción de centrales fotovoltaicas'.
La principal ventaja de este método de instalación reside en su gran estabilidad estructural. Los pilares de hormigón forman una unión estrecha con la base del tejado, resistiendo eficazmente cargas externas como vientos fuertes y nieve. Además, no es necesario perforar la capa impermeable del techo durante todo el proceso, lo que maximiza la protección de la estructura impermeable original del techo y elimina posibles riesgos de filtración de agua en etapas posteriores, alineándose con el principio general de 'proteger la estructura original y garantizar el sellado impermeable' para las instalaciones fotovoltaicas del techo. Además, los pilares de cemento cuentan con materiales fácilmente disponibles y costos relativamente bajos, lo que los hace adecuados para las condiciones de carga de la mayoría de los techos de concreto y aplicables tanto a pequeñas centrales fotovoltaicas distribuidas como a centrales eléctricas industriales y comerciales a gran escala.
Sin embargo, también son notables sus limitaciones: en primer lugar, el plazo de construcción se prolonga. Después del vertido, los pilares de cemento requieren un período de curado de más de una semana, y los soportes sólo se pueden instalar una vez que la resistencia del hormigón alcance más del 70% de la resistencia de diseño, lo que retrasa significativamente el progreso general de la construcción. En segundo lugar, los costos de mano de obra y materiales son altos. El proceso de vertido exige una gran cantidad de mano de obra para el montaje del encofrado, la mezcla del hormigón y el vertido, además de una gran cantidad de encofrados prefabricados. El transporte, montaje y desmontaje de estos encofrados aumenta aún más la carga de trabajo de construcción. En tercer lugar, impone altas exigencias a la obra. El proceso de vertido ocupa una gran superficie del techo, lo que potencialmente altera el funcionamiento normal de las instalaciones del techo existentes.
El método de instalación de ladrillos de cemento prefabricados es una alternativa optimizada al vertido de pilares de cemento in situ. Su lógica central es consistente con la de los pilares de cemento vertido: ambos logran la fijación del soporte mediante contrapeso. La diferencia clave es que los ladrillos de cemento prefabricados se pueden producir en masa en fábricas con anticipación, transportarse al sitio y colocarse y posicionarse directamente sin vertidos en el sitio. Este método es adecuado para proyectos de techos de concreto con estrictos requisitos de período de construcción y una capacidad de carga adecuada del techo.
En comparación con el vertido de pilares de cemento in situ, este método ofrece una ventaja significativa en la eficiencia de la construcción. Elimina la necesidad de montar el encofrado, verter el hormigón y curarlo en el sitio; Los ladrillos de cemento prefabricados se pueden colocar y fijar rápidamente al llegar al sitio, acortando considerablemente el período de construcción. Mientras tanto, las especificaciones de contrapeso se pueden personalizar con anticipación según los requisitos del proyecto, lo que reduce el uso de piezas incrustadas de cemento y simplifica la complejidad de la construcción en el sitio. Además, los ladrillos de cemento prefabricados exhiben una mayor capacidad de control de calidad: la producción en fábrica estandarizada garantiza una resistencia constante y precisión dimensional, evitando posibles defectos de calidad asociados con el vertido en el sitio.
Sus principales desventajas se concentran en el transporte: un solo ladrillo de cemento prefabricado es relativamente pesado, lo que requiere equipo de transporte especializado para el transporte por lotes, lo que aumenta sustancialmente los costos de transporte. Este desafío es particularmente importante para proyectos en áreas remotas o aquellos con acceso limitado al techo. Además, la colocación de ladrillos prefabricados de cemento requiere un posicionamiento preciso; Una desviación excesiva de posicionamiento puede afectar la precisión y estabilidad de la instalación del soporte, exigiendo altos estándares operativos por parte del personal de construcción. Además, el rendimiento de su contrapeso es ligeramente inferior al de los pilares de cemento vertidos en obra. En condiciones climáticas extremas, como vientos fuertes, se requieren ladrillos de cemento adicionales para mejorar la estabilidad, lo que puede aumentar la presión de carga del techo.
El método de conexión de estructura de acero se aplica principalmente a centrales fotovoltaicas industriales y comerciales de gran escala (500 kW y más, incluso proyectos de nivel de megavatios). Su diseño estructural central implica la instalación de una placa de brida en la parte inferior de cada columna de soporte, utilizando una sección de acero galvanizado para unir múltiples soportes en una gran matriz. El peso propio del conjunto de soporte mejora la resistencia al viento, y sólo se requiere una pequeña cantidad de pilares de cemento en los puntos de carga del techo para fijar todo el conjunto. Este diseño se alinea con las necesidades básicas de las centrales eléctricas de gran escala para una 'instalación eficiente y una operación y mantenimiento convenientes'.
Este método ofrece claras ventajas: en primer lugar, la instalación es rápida y sencilla. Los soportes adoptan un diseño modular, lo que permite un empalme rápido mediante secciones de acero galvanizado y placas de brida sin un vertido complejo en el sitio, lo que acorta significativamente el período de construcción y mejora la eficiencia. En segundo lugar, el desmontaje es conveniente. La matriz de soporte está conectada por pernos, lo que permite un desmontaje rápido durante el mantenimiento, la expansión o la extracción posteriores, lo que proporciona una gran flexibilidad. En tercer lugar, ocupa relativamente poco espacio en el techo: sólo se necesita una pequeña cantidad de pilares de cemento en los puntos de carga, lo que maximiza la utilización del espacio en el techo para la instalación de componentes fotovoltaicos. Además, las secciones de acero galvanizado cuentan con una excelente resistencia a la corrosión, extendiendo la vida útil de los soportes y cumpliendo con los requisitos de resistencia a la corrosión especificados en el 'Código para la Aceptación de la Calidad de la Construcción de Ingeniería de Estructuras de Acero'.
Su principal limitación es el alto costo. Los soportes utilizan acero de alta calidad, como secciones de acero galvanizado, junto con bridas de soporte, pernos de alta resistencia y otros componentes de conexión, lo que resulta en un costo total de soporte de no menos de 1 yuan/W, lo que aumenta significativamente la inversión inicial del proyecto. Además, requiere altos estándares de tecnología de construcción: la precisión del empalme del conjunto de soporte y la calidad de fijación de las placas de brida afectan directamente la estabilidad del soporte. Una construcción inadecuada puede provocar problemas como el aflojamiento o la deformación del soporte, lo que requiere equipos de construcción profesionales. Además, el gran peso propio del conjunto de soporte impone altos requisitos sobre la capacidad de carga del techo, lo que requiere una inspección previa de la capacidad de carga del techo para evitar daños estructurales.
Los techos de tejas de acero de colores son el tipo principal para plantas industriales y comerciales. El método de instalación de soporte para dichos techos debe integrar las características del perfil y las propiedades estructurales de las tejas de acero de colores, adoptando un esquema de instalación especializado. El principio básico es evitar dañar la estructura y el rendimiento impermeable de las tejas de acero de colores y, al mismo tiempo, cumplir con los requisitos de fijación del soporte, alineándose con los requisitos básicos de construcción de 'prevención de fugas y resistencia al viento' para techos de tejas de acero de colores.
Los perfiles comunes de techos de tejas de acero de colores incluyen principalmente tres tipos: tipo junta alzada, tipo bloqueo en ángulo y tipo escalera. Entre estos, las losas de acero de color con costura alzada y bloqueo en ángulo presentan estructuras de picos de onda estables; Se pueden utilizar accesorios especializados de aleación de aluminio en los picos de las olas para fijar los rieles guía de soporte sin perforar las baldosas, eliminando posibles riesgos de filtración de agua desde la fuente. Para tejas de acero color tipo escalera, se deberán adoptar herrajes o componentes auxiliares de fijación adecuados según las características de su perfil para asegurar una conexión firme entre soportes y tejas. Debido a la capacidad de carga limitada de las losas de acero de colores (normalmente 15~30 kg/m²), los soportes se instalan principalmente en un diseño plano para reducir la presión de carga local y evitar la deformación o daño de las losas.
Las ventajas de este método incluyen una instalación sencilla y un período de construcción corto. No se requiere una construcción compleja de cimientos y los accesorios especializados permiten una rápida fijación del soporte, lo que lo hace adecuado para instalaciones fotovoltaicas a gran escala en plantas industriales y comerciales. Además, los accesorios de aleación de aluminio son livianos y resistentes a la corrosión, lo que evita daños a la superficie de las losas de acero de color y extiende la vida útil tanto de las losas como de los soportes.
Sus limitaciones surgen principalmente de las características inherentes de las tejas de acero de color: la vida útil de las tejas de acero de color domésticas suele ser de 10 a 15 años, significativamente más corta que la vida útil de más de 25 años de los componentes fotovoltaicos. Esto puede requerir el reemplazo sincrónico de placas de acero de color durante la operación y el mantenimiento posteriores de la central eléctrica, lo que aumenta los costos y la dificultad. Además, la cobertura de componentes fotovoltaicos en los tejados de tejas de acero de color dificulta la posterior inspección y mantenimiento de las tejas, acumulando fácilmente posibles riesgos para la seguridad. Además, las tejas de acero de colores tienen una resistencia al viento limitada; en zonas de fuerte viento, son necesarias medidas adicionales de fijación de soportes para evitar la separación entre soportes y baldosas.
La selección de los métodos de instalación de soporte debe considerarse de manera integral en función de factores como la escala del proyecto, el tipo de techo, la capacidad de carga, el período de construcción y el presupuesto de inversión. Para pequeñas centrales fotovoltaicas distribuidas (por ejemplo, edificios residenciales, plantas pequeñas) con techos de concreto y sin requisitos estrictos de período de construcción, se prefiere el vertido de muelles de cemento en el sitio por su equilibrio entre estabilidad y economía. Para proyectos con estrictos requisitos de período de construcción, se puede seleccionar el método de contrapeso de ladrillos de cemento prefabricados para mejorar la eficiencia. Para centrales fotovoltaicas industriales y comerciales a gran escala, el método de conexión de estructura de acero es óptimo, ya que se adapta a las necesidades de instalación a gran escala y al mismo tiempo equilibra la eficiencia de la construcción y la flexibilidad posterior de operación y mantenimiento. Para techos de tejas de acero de colores, se debe seleccionar un método de instalación de soporte especializado en función del perfil de la teja, centrándose en las medidas de impermeabilidad y fijación, y una inspección previa de la capacidad de carga del techo para evitar posibles riesgos de seguridad.
El método de instalación de soportes fotovoltaicos es un vínculo central en su diseño estructural general, que afecta directamente el funcionamiento estable a largo plazo y los beneficios de inversión de las centrales fotovoltaicas. Cada uno de los cuatro métodos de instalación principales tiene sus propias ventajas y desventajas, y se adaptan a diferentes escenarios de aplicación y necesidades del proyecto. En aplicaciones prácticas de ingeniería, es esencial combinar las condiciones del sitio, seguir estrictamente los estándares de la industria, optimizar el diseño estructural de soporte, seleccionar métodos de instalación apropiados y fortalecer el control de calidad de la construcción para garantizar la estabilidad, seguridad y economía de la instalación de soporte, sentando una base sólida para el funcionamiento eficiente de la central eléctrica. En el futuro, con el desarrollo continuo de la tecnología fotovoltaica, los métodos de instalación de soporte evolucionarán hacia una mayor eficiencia, economía y respeto al medio ambiente, promoviendo aún más el desarrollo de alta calidad de la industria fotovoltaica.
