태양광 볼트: 유형, 재료 및 선택 가이드

태양광 볼트 태양광 패널, 장착 레일, 랙 프레임 및 접지 앵커를 완전하고 구조적으로 건전한 PV 시스템에 고정하는 패스너입니다. 일반적인 철물점 볼트가 아닙니다. 태양광 설치물이 작동하는 실외 환경(UV 복사, -40°C에서 85°C까지의 열 순환, 해안 염수 분무 또는 산업 오염)은 일반 탄소강이 25~30년의 시스템 수명을 충족할 수 없는 패스너에 대한 요구 사항을 제시합니다.

잘못된 볼트 등급이나 재료를 선택하면 갈바닉 부식, 풍하중 시 느슨해짐 또는 장비 보증이 무효화되고 안전 위험을 야기하는 구조적 결함이 발생할 수 있습니다. 이 가이드는 실제 PV 설치에서 가장 중요한 유형, 재료, 표준, 토크 요구 사항 및 선택 기준을 다룹니다.

태양광 시스템에서 광전지 볼트가 사용되는 곳

일반적인 옥상 또는 지상 장착형 PV 시스템은 각각 서로 다른 하중 요구 사항과 노출 조건을 갖는 여러 구조 접합부에 패스너를 사용합니다.

• 패널 클램프 볼트: 패널 프레임을 장착 레일에 고정하는 중간 클램프와 끝 클램프를 고정합니다. 패널 온도가 매일 변동하기 때문에 열 순환이 가장 빈번하게 발생합니다.
• 레일 스플라이스 및 레일-브래킷 볼트: 레일 섹션을 연결하고 레일을 지붕 장착 브래킷이나 접지 포스트에 부착합니다. 구조물을 통해 바람에 의한 양력과 눈 하중을 전달하는 데 중요합니다.
• 지붕 관통 지연 볼트: 후레싱 마운트 또는 밸러스트 피트를 지붕 서까래에 고정합니다. 지붕 구조 내부의 녹 얼룩 및 부식을 방지하려면 스테인레스 스틸이 필요합니다.
• 지상 장착 앵커 볼트: 드리븐 파일, 나선형 앵커 또는 콘크리트 기초를 랙 프레임에 고정합니다. 대규모 유틸리티 규모 설치의 경우 시스템에서 가장 큰 패스너인 M16~M24인 경우가 많습니다.
• 인버터 및 결합기 박스 장착 볼트: 전기 인클로저를 벽이나 프레임에 부착합니다. 표류 전류를 방지하려면 일부 구성에서 전기 절연이 필요합니다.
• 접지 결합 하드웨어: 전기적 연속성을 확립하기 위해 알루미늄 레일의 양극 처리된 표면을 관통하는 톱니 모양의 플랜지 볼트 또는 접지 클립입니다.

PV 랙킹 시스템에 일반적으로 사용되는 볼트 유형

PV 랙 제조업체는 얇은 알루미늄 프로파일에 과도한 토크를 가하지 않고도 빠른 설치와 안정적인 클램핑이 가능한 특정 볼트 형상을 중심으로 시스템을 설계합니다. 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다.

재료 선택: 스테인레스 스틸이 PV 패스너를 지배하는 이유

광전지 볼트의 가장 중요한 재료 결정은 내식성입니다. 태양광 시스템은 다음을 위해 설계되었습니다. 25~30년의 작동 수명 , 패스너는 녹으로 인한 풀림, 고착 또는 구조적 저하 없이 전체 기간을 견뎌야 합니다.

스테인리스강 A2(304) 대 A4(316)

대부분의 PV 랙킹 시스템은 A2 또는 A4 스테인레스 스틸 볼트를 지정합니다. 실질적인 차이점은 몰리브덴 함량입니다. A4(316) 스테인리스에는 2~3%의 몰리브덴이 포함되어 있습니다. 이는 해안 및 해양 환경의 특정 고장 모드인 염화물 유발 공식 부식에 대한 저항성을 획기적으로 향상시킵니다. A2(304)는 ​​내륙 설치에 적합합니다. A4(316)는 다음 범위 내에서 사용해야 합니다. 해안선 1~5km 또는 공기 중 염화물이 있는 산업 지역.

지면 장착용 용융 아연도금(HDG) 강철

대규모 지상 장착 설치, 특히 유틸리티 규모의 태양광 발전소에서는 앵커 볼트 및 기본 프레임 연결에 HDG(용융 아연 도금) 구조 볼트를 사용하는 경우가 많습니다. HDG 코팅 두께 85 µm 이상(ASTM A153 또는 ISO 1461에 따름) 대규모의 전체 스테인레스 하드웨어보다 훨씬 저렴한 비용으로 대부분의 토양 환경에서 30~50년 동안 부식 방지 기능을 제공합니다. 갈바니 부식 위험으로 인해 알루미늄 랙과 직접 접촉하는 경우 HDG는 권장되지 않습니다.

갈바니 부식: 알루미늄-강 인터페이스의 숨겨진 위험

거의 모든 PV 랙킹 레일은 압출 알루미늄(6005-T5 또는 6061-T6)입니다. 스테인레스 스틸 볼트가 습한 환경에서 알루미늄과 접촉하면 갈바니 전지가 형성됩니다. 스테인리스 스틸과 알루미늄은 갈바니 시리즈에서 0.25~0.50V 떨어져 있습니다. — A2/A4 볼트가 일반적으로 이 쌍에서 허용되는 것으로 간주될 만큼 충분히 가깝습니다. 그러나 알루미늄과 직접 접촉하는 탄소강 또는 HDG 볼트는 문제가 있습니다. 전위차로 인해 접합부에서 알루미늄 부식이 가속화됩니다. 알루미늄과 패스너 인터페이스에는 항상 스테인리스 또는 알루미늄 호환 하드웨어를 사용하십시오.

PV 애플리케이션의 볼트 등급 및 강도 요구 사항

PV 볼트는 수십 년에 걸쳐 지속적인 바람 들어올림 하중, 눈 하중 및 지진력을 견뎌야 합니다. 볼트 강도는 속성 클래스(미터법) 또는 등급(인치)으로 정의됩니다.

대부분의 주거용 및 상업용 옥상 시스템의 경우, A2-70 스테인레스가 표준 사양입니다. . 해안 지역, 바람이 많이 부는 지역(ASCE 7 풍속 ≥ 130mph) 또는 랙킹 엔지니어의 구조 계산에서 더 높은 볼트 예압이 필요한 모든 설치의 경우 A4-80으로 업그레이드하는 것이 좋습니다.

PV 볼트의 토크 사양: 과도하게 조이는 것이 덜 조이는 것만큼 위험한 이유

광전지 볼트의 토크 사양은 대부분의 설치자가 기대하는 것보다 엄격합니다. 태양광 랙에 사용되는 알루미늄 압출재는 상대적으로 부드럽습니다. 6005-T5 알루미늄의 항복 강도는 240MPa에 불과합니다. 스테인리스 볼트의 나사산이 700MPa인 것과 비교됩니다. 과도한 토크로 인해 알루미늄 너트 또는 레일 채널의 나사산이 벗겨져 전체 레일 섹션을 교체해야 합니다.

토크가 부족하면 조인트에 예압이 충분하지 않아 바람 진동 하에서 움직임이 허용되어 프레팅 피로와 점진적인 풀림을 유발합니다. 일반적인 PV 볼트 크기에 대한 일반적인 제조업체 지정 토크 값:

최종 조임에는 항상 보정된 토크 렌치를 사용하십시오. 최대 토크로 설정된 임팩트 드라이버는 PV 패널 클램프 볼트에 허용되지 않습니다. 이는 일반적으로 제조업체 제한을 초과합니다. 많은 랙 제조업체는 건식(윤활유 없음) 토크 값을 지정합니다. 고착 방지제나 나사산 윤활제를 바르면 동일한 조임력을 얻기 위해 토크를 약 20-25% 줄이십시오.

풀림 방지 기능: 25년 동안 볼트 풀림 방지

태양광 설비는 바람과 알루미늄 레일의 일일 열팽창 및 수축으로 인해 지속적으로 낮은 진폭의 진동을 경험합니다(알루미늄은 23.6μm/m·°C — 6미터 레일 섹션은 겨울 밤 -10°C와 여름 패널 표면 온도 60°C 사이에서 약 12mm만큼 늘어나고 줄어듭니다. 이 움직임을 통해 풀림 방지 장치가 부족한 볼트를 점차적으로 되돌릴 수 있습니다.

PV 시스템에 사용되는 일반적인 풀림 방지 솔루션은 다음과 같습니다.

• 나일론 삽입 잠금 너트(Nyloc): 옥상 PV에서 가장 널리 사용되는 솔루션입니다. 나일론 칼라는 볼트 나사산을 잡고 회전을 방지합니다. 최대 약 100°C까지 유효합니다. 접속 배선함 인클로저가 국부적인 열을 발생시키는 경우 적합성을 확인하십시오.
• 톱니 모양의 플랜지 너트 및 볼트: 톱니 모양은 결합 표면에 물려 회전을 기계적으로 저항합니다. 표면 경도로 인해 톱니 모양이 제대로 맞물릴 수 있는 접지 본드 및 구조적 조인트에 사용됩니다.
• 스프링 잠금 와셔: 일반적으로 DIN 65151 진동 테스트에 따라 동적 하중을 받는 나일론 너트보다 신뢰성이 떨어지는 것으로 간주됩니다. 랙 제조업체가 지정한 경우에만 사용하십시오.
• 나사 고정 접착제(Loctite 243 또는 동급): 진동이 적은 위치의 소직경 볼트에 효과적입니다. 향후 토크 재조정 또는 패널 위치 조정이 필요할 수 있는 현장 연결에는 실용적이지 않습니다.
• 2개 너트(잼 너트) 구성: 진동 저항과 현장 조정 기능이 모두 필요한 지상 장착 조정 다리에 사용됩니다.

태양광 볼트 관련 표준 및 인증

PV 시스템 인증 및 구조 허가에서는 패스너가 문서화된 재료 및 치수 표준을 충족하도록 점점 더 요구하고 있습니다. 가장 많이 참조되는 표준은 다음과 같습니다.

• ISO 3506: 스테인레스 스틸 패스너의 기계적 특성을 관리하는 주요 국제 표준입니다. A2-70, A2-80, A4-70 및 A4-80 특성 클래스를 지정합니다. 많은 유틸리티 규모의 EPC 계약업체에서는 ISO 3506을 참조하는 적합성 인증서를 요구합니다.
• ASTM F593/F594: 스테인레스 스틸 볼트 및 너트에 대한 미국의 동등물입니다. 미터법 ISO 하드웨어가 지정되지 않은 미국 건축법에 따른 프로젝트에 필요합니다.
• ASTM A307/A325/A490: HDG 지상 장착 강철 구조물에 사용되는 탄소 및 합금강 구조 볼트를 관리합니다.
• ISO 1461 / ASTM A153: 용융 아연 도금 패스너의 최소 코팅 두께를 지정하십시오. 이는 HDG 앵커 볼트의 부식 수명을 확인하는 데 중요합니다.
• IEC 61215 / IEC 61730: 이는 모듈 표준이지만 랙 및 패스너가 견딜 수 있도록 설계해야 하는 기계적 부하 조건(바람, 눈, 우박)을 지정하여 장착 하드웨어를 간접적으로 제어합니다.

허가가 필요한 설치의 경우, 이러한 표준을 참조하는 볼트 공급업체로부터 재료 시험 보고서(MTR) 또는 적합성 인증서를 요청하십시오. 허위 속성 등급 표시가 표시된 위조 또는 표준 이하의 패스너는 문서화된 문제입니다. 저비용 공급망에서 - 기존 유통 채널 외부에서 하드웨어를 소싱하는 대규모 프로젝트의 경우 제3자 화학 성분 및 경도 검증이 권장됩니다.

태양광 볼트 선택을 위한 실무 체크리스트

PV 프로젝트용 패스너를 지정하거나 조달할 때 다음 체크리스트를 사용하십시오.

1. 랙 제조업체의 설치 설명서에서 요구하는 볼트 유형(T 헤드, 육각 헤드, 캐리지 볼트 또는 래그 볼트)을 확인하고 엔지니어링 승인 없이 다른 헤드 스타일을 대체하지 마십시오.
2. 선택 A4-316 스테인레스 해안, 해양 또는 습도가 높은 환경용; A2-304 스테인리스는 내륙의 건조한 기후에 적합합니다.
3. 지정하다 A2-70 또는 A4-70 최소 속성 클래스 표준 옥상 시스템용; 구조 계산에 따라 강풍이나 눈이 많이 내리는 현장의 경우 A4-80으로 업그레이드하십시오.
4. 모든 너트와 와셔가 볼트와 동일한 스테인리스 등급인지 확인하십시오. A2 볼트와 탄소강 너트를 혼합하면 너트 부식을 가속화하는 갈바닉 커플이 생성됩니다.
5. 풀림 방지 장치 확인: 패널 클램프 및 대부분의 레일 연결용 나일론 너트; 접지 연속성이 필요한 톱니 모양의 플랜지 하드웨어.
6. 허가 및 보증 목적을 위해 프로젝트 문서와 함께 적합성 인증서(ISO 3506 또는 ASTM 동등)를 획득하고 제출하십시오.
7. 최종 조임에는 임팩트 드라이버가 아닌 토크 렌치를 사용하고 향후 O&M 검사 참조를 위해 시운전 보고서에 토크 값을 기록하십시오.