عندما تبدأ صندوق تجميع الطاقة الشمسية في التسخين الزائد، فإن العواقب تتجاوز مجرد الإزعاج - تمثل الأعطال الحرارية أحد أكثر أنماط الفشل شيوعًا وخطورة في أنظمة الخلايا الكهروضوئية. يمكن أن يؤدي التسخين الزائد في صندوق تجميع الطاقة الشمسية إلى تدهور المكونات، والتعثر المزعج، وتعطل النظام، وفي الحالات الشديدة، الحرائق الكهربائية التي تهدد سلامة المعدات والأفراد على حد سواء. بالنسبة لمهندسي التصميم والمقاولين الكهربائيين الذين يحددون أنظمة الخلايا الكهروضوئية، فإن فهم الأسباب الجذرية للفشل الحراري أمر ضروري لمنع الأعطال الميدانية المكلفة وضمان موثوقية النظام على المدى الطويل.
يعمل صندوق تجميع الطاقة الشمسية كنقطة تجميع حرجة حيث تتقارب دوائر السلسلة المتعددة قبل تغذية العاكس. هذا التركيز لتيار التيار المستمر - غالبًا مئات الأمبيرات - يجعل الإدارة الحرارية أمرًا لا يقبل المساومة. ومع ذلك، تظل حالات الفشل بسبب التسخين الزائد منتشرة في جميع أنحاء الصناعة، من التركيبات التجارية الصغيرة إلى مزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق. عادةً ما تتضمن الأسباب الجذرية مجموعة من المكونات ذات الحجم غير الكافي، والتصميم الحراري غير المناسب، وممارسات التركيب السيئة، والضغوط البيئية التي تتفاقم بمرور الوقت.
يدرس هذا الدليل الهندسي الأسباب الجذرية الخمسة الرئيسية للتسخين الزائد لصندوق تجميع الطاقة الشمسية ويقدم حلولًا على مستوى التصميم تستند إلى العلوم الحرارية والمعايير الكهربائية وأفضل الممارسات المثبتة ميدانيًا.
فهم الارتفاع الطبيعي مقابل الارتفاع غير الطبيعي في درجة الحرارة
قبل تشخيص التسخين الزائد، يجب على المهندسين وضع توقعات أساسية للارتفاع المقبول في درجة الحرارة في مكونات صندوق تجميع الطاقة الشمسية. تولد جميع التوصيلات الكهربائية حرارة بسبب خسائر I²R - الطاقة المبددة تتناسب مع مربع التيار مضروبًا في المقاومة. السؤال ليس ما إذا كانت الحرارة ستتولد، ولكن ما إذا كانت ستبقى ضمن الحدود الآمنة التي تحددها المعايير الكهربائية.
وفقًا للمعيار IEC 60947-1، فإن الارتفاع المسموح به في درجة حرارة الأطراف الكهربائية هو 70 كلفن (70 درجة مئوية) فوق درجة الحرارة المحيطة المرجعية. بافتراض خط أساس محيط يبلغ 40 درجة مئوية وهو شائع في التركيبات الشمسية، فإن هذا ينتج عنه درجة حرارة طرفية قصوى مسموح بها تبلغ 110 درجة مئوية. بالنسبة للقضبان الموصلة داخل المجموعة، يسمح المعيار IEC 61439-1 بدرجات حرارة أعلى: يمكن أن تعمل القضبان الموصلة النحاسية العارية حتى 140 درجة مئوية، بينما يبلغ حد ارتفاع درجة الحرارة عادةً 70 درجة مئوية للنحاس و 55 درجة مئوية للقضبان الموصلة المصنوعة من الألومنيوم فوق درجة الحرارة المحيطة.
تتبع معايير UL نهجًا يركز على المكونات. بموجب معيار UL 489 (قواطع الدائرة)، تسمح النهايات ذات التصنيف القياسي بارتفاع في درجة الحرارة بمقدار 50 درجة مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة البالغة 40 درجة مئوية، مما يؤدي إلى درجة حرارة تشغيل قصوى تبلغ 90 درجة مئوية. العتبة الحرجة هي التعثر المزعج وتدهور المكونات - عندما تتجاوز درجات حرارة الأطراف حدود التصميم هذه، قد تتعثر أجهزة الحماية الحرارية قبل الأوان، ويبدأ العزل في التدهور بسرعة.
يظهر الارتفاع غير الطبيعي في درجة الحرارة على شكل بقع ساخنة موضعية تتجاوز هذه العتبات بشكل كبير. تُظهر دراسات التصوير الحراري للتركيبات الفاشلة بقعًا ساخنة تتراوح من 120 درجة مئوية إلى أكثر من 180 درجة مئوية في وصلات الأطراف ووصلات القضبان الموصلة - وهي درجات حرارة تصل إلى منطقة الفشل. في درجات الحرارة المرتفعة هذه، يتأكسد النحاس بسرعة، وتزداد مقاومة التوصيل بشكل كبير، ويصبح الهروب الحراري محتملًا.
السبب الجذري #1: مكونات ذات حجم غير كاف
السبب الأكثر جوهرية للتسخين الزائد لصندوق تجميع الطاقة الشمسية هو اختيار المكونات ذات القدرة غير الكافية على حمل التيار لظروف التشغيل الفعلية. يحدث نقص الحجم على مستويات متعددة: الأطراف، والقضبان الموصلة، والصمامات، وقواطع الدائرة - أي منها يمكن أن يصبح عنق زجاجة حراري.
مساحة المقطع العرضي للقضيب الموصل: يتم التحكم في حجم القضيب الموصل من خلال مبادئ كثافة التيار. بالنسبة للقضبان الموصلة النحاسية، يستخدم المهندسون عادةً كثافة تيار متحفظة تتراوح من 1.2 إلى 1.6 أمبير/مم². يتطلب تيار مستمر يبلغ 500 أمبير مساحة مقطع عرضي دنيا تبلغ حوالي 417 مم² (500 أمبير ÷ 1.2 أمبير/مم²)، وعادةً ما يتم تحقيق ذلك باستخدام قضيب موصل 40 مم × 10 مم (400 مم²) أو 50 مم × 10 مم (500 مم²). تتطلب القضبان الموصلة المصنوعة من الألومنيوم، نظرًا لانخفاض موصليتها، كثافة تيار أقل تبلغ حوالي 0.8 أمبير/مم² ومقاطع عرضية أكبر بالمقابل. لا يحتوي القضيب الموصل الضيق على مقاومة أعلى فحسب، بل يقلل أيضًا من مساحة السطح لتبديد الحرارة - وهي عقوبة حرارية مضاعفة.
تتبع مقاومة القضيب الموصل الصيغة R = (ρ × L) / A، حيث ρ هي المقاومة (1.724 × 10⁻⁸ Ω·m للنحاس عند 20 درجة مئوية)، و L هي الطول، و A هي مساحة المقطع العرضي. فقد الطاقة هو P = I² × R. حتى النقص المتواضع في الحجم يضاعف المقاومة وبالتالي يضاعف توليد الحرارة أربع مرات عند دمجه مع زيادات التيار.
تصنيفات الأطراف والتوصيلات: يجب أن يتم تصنيف كتل الأطراف وتوصيلات العروة لأقصى تيار للسلسلة مع هوامش أمان مناسبة. في التطبيقات الشمسية، يتطلب NEC عامل أمان 125% على تصنيفات التيار المستمر. تتطلب السلسلة التي تحمل 12 أمبير باستمرار أطرافًا مصنفة لما لا يقل عن 15 أمبير. يؤدي عدم تطبيق هذا التخفيض إلى تشغيل الأطراف بما يتجاوز حدود تصميمها الحراري، مما يؤدي إلى تسريع التدهور.
حجم الصمامات والقواطع: تعاني الصمامات ذات الحجم غير الكافي من التدهور الحراري والفتح المبكر. نظرًا لأن الصمامات مصنفة عند 25 درجة مئوية محيطة، فإن التشغيل في درجات حرارة داخلية مرتفعة لصندوق التجميع (غالبًا 60-70 درجة مئوية) يتطلب تخفيضًا. يجب رفع تصنيف الصمام بعامل تخفيض 0.84 عند 60 درجة مئوية للتعويض - تتطلب حماية دائرة 12 أمبير عند 60 درجة مئوية صمامًا اسميًا 15 أمبير (12 أمبير ÷ 0.84 ≈ 14.3 أمبير). وبالمثل، تفقد قواطع الدائرة المعايرة عند 40 درجة مئوية سعتها في درجات حرارة أعلى؛ قد يتعامل قاطع 100 أمبير مع 80-85 أمبير فقط عند 60 درجة مئوية محيطة داخلية.
السبب الجذري #2: جودة التوصيل الرديئة
مقاومة التلامس في التوصيلات الكهربائية هي السبب الأكثر شيوعًا للتسخين الزائد الموضعي في صناديق تجميع الطاقة الشمسية. الطاقة المبددة كحرارة في أي نقطة توصيل هي P = I²R - مما يعني أن حتى الزيادات الصغيرة في مقاومة التلامس تولد حرارة غير متناسبة. يشتت التوصيل بمقاومة 10 ملي أوم يحمل 50 أمبير 25 وات (50² × 0.01)، مركزة في نقطة وصل واحدة.
التوصيلات المفكوكة والدوران الحراري: تعتبر براغي الأطراف المشدودة بشكل غير صحيح هي العيب الأكثر شيوعًا في التركيب. يجب شد الأطراف إلى قيم عزم الدوران المحددة من قبل الشركة المصنعة - عادةً 3-5 نيوتن متر للأطراف الأصغر، وما يصل إلى 10-15 نيوتن متر للقضبان الموصلة الأكبر. يؤدي الشد المنخفض إلى إنشاء تلامس معدني بمعدن رديء مع مقاومة عالية؛ يمكن أن يؤدي الشد الزائد إلى إتلاف الخيوط وتشويه أسطح التلامس، مما يؤدي أيضًا إلى تدهور جودة التوصيل.
يؤدي الدوران الحراري إلى تفاقم التوصيلات المفكوكة بمرور الوقت. عندما يسخن صندوق التجميع خلال ساعات الذروة الشمسية ويبرد في الليل، تتمدد الموصلات النحاسية وأجهزة الأطراف الفولاذية وتتقلص بمعدلات مختلفة (عدم تطابق معامل التمدد الحراري). يؤدي هذا الدوران اليومي إلى فك التوصيلات الميكانيكية تدريجيًا، مما يزيد من مقاومة التلامس ويسرع التدهور الحراري - حلقة تغذية مرتدة إيجابية تؤدي إلى الهروب الحراري.
التآكل وأكسدة السطح: تطور أسطح الأطراف المعرضة للرطوبة أو الهواء المالح (التركيبات الساحلية) أو الملوثات الصناعية طبقات أكسيد ومنتجات تآكل تزيد بشكل كبير من مقاومة التلامس. يحتوي أكسيد النحاس على مقاومة أعلى بكثير من النحاس النقي. تخلق التوصيلات المصنوعة بشكل غير صحيح - تجريد الأسلاك غير الكافي أو الخيوط التالفة أو العروات المثبتة بشكل سيئ - فجوات هوائية مجهرية تسرع الأكسدة.
يُعرف تدهور موصل MC4 بشكل متزايد كمصدر للحرارة. يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى تدهور غلاف البوليمر، بينما تفقد ملامسات الزنبرك الموجودة بالداخل توترها على مر السنين من الدوران الحراري، مما يزيد من المقاومة في توصيلات إدخال سلسلة PV.
السبب الجذري #3: التصميم الحراري غير الكافي
حتى المكونات ذات الحجم المناسب ستسخن بشكل زائد إذا لم يتمكن غلاف صندوق التجميع من تبديد الحمل الحراري المتراكم. يشمل التصميم الحراري هندسة الغلاف واستراتيجية التهوية وتباعد المكونات ومسارات نقل الحرارة - وكلها غالبًا ما يتم إهمالها في التصميمات منخفضة التكلفة.
تهوية وتدفق هواء غير كافيين: تستخدم معظم صناديق تجميع الطاقة الشمسية أغلفة NEMA 4 أو IP65 محكمة الإغلاق للحماية من الطقس ودخول الغبار. يلغي هذا الختم الحمل الحراري الطبيعي كآلية تبريد، مما يحبس الحرارة بالداخل. تصبح درجة الحرارة الداخلية مجموع درجة الحرارة المحيطة الخارجية والتسخين الذاتي من المكونات والإشعاع الشمسي الذي يمتصه الغلاف:
T_internal = T_ambient + ΔT_components + ΔT_solar
بدون تهوية، يمكن أن تتجاوز درجات الحرارة الداخلية بسهولة 70-80 درجة مئوية في الشمس الكاملة، حتى عندما تكون درجة الحرارة المحيطة الخارجية 35-40 درجة مئوية فقط. يعتمد تبديد الحرارة بالكامل على التوصيل من خلال جدران الغلاف والإشعاع من السطح الخارجي. يتم تحديد ارتفاع درجة الحرارة (ΔT) من خلال كثافة الحمل الحراري (W/m²) ومساحة سطح الغلاف - يعاني الغلاف الأصغر بنفس حمل المكونات من ارتفاع درجة حرارة أعلى.
تباعد المكونات وتخطيطها: يؤثر ترتيب المكونات الداخلية بشكل كبير على تبديد الحرارة. تقيد القضبان الموصلة المتداخلة أو حوامل الصمامات المجمعة بإحكام تدفق الهواء (حتى في الأغلفة المحكمة الإغلاق، تتطور تيارات الحمل الحراري الداخلية) وتخلق مناطق ساخنة موضعية. يتطلب كل مكون يولد الحرارة - الصمام، وكتلة الأطراف، ووصلة القضيب الموصل - تباعدًا كافيًا للسماح للحرارة بالانتشار والتبدد بدلاً من التركيز في منطقة واحدة.
مادة الغلاف والتوصيل الحراري: تنقل الأغلفة المعدنية (الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم) الحرارة بشكل أفضل بكثير من الأغلفة المصنوعة من الألياف الزجاجية أو البولي كربونات. يتمتع الألومنيوم بتوصيل حراري عالي بشكل خاص (~205 واط/م·ك)، ويعمل بشكل فعال كمشتت حراري. تغير الأسطح المطلية أو المغطاة الخصائص الإشعاعية؛ تعكس التشطيبات البيضاء أو الرمادية الفاتحة المزيد من الإشعاع الشمسي وتحسن تبديد الحرارة.
تخفيض درجة الحرارة المحيطة: غالبًا ما يفشل مهندسو التصميم في تطبيق التخفيض المناسب لبيئة التشغيل الداخلية الواقعية. إذا تم اختيار المكونات بناءً على ظروف المختبر البالغة 25 درجة مئوية ولكن تم تركيبها في غلاف يصل إلى درجة حرارة داخلية تبلغ 70 درجة مئوية، فإنها تعمل خارج نطاقها الحراري بكثير. الصمامات،, قواطع الدائرة الكهربائيةو كتل طرفية تتطلب جميعها منحنيات تخفيض خاصة بدرجة الحرارة من أوراق بيانات الشركة المصنعة.
السبب الجذري #4: العوامل البيئية
تعمل صناديق تجميع الطاقة الشمسية في بيئات خارجية قاسية حيث تفرض الظروف الخارجية ضغوطًا حرارية كبيرة تتجاوز الحرارة المتولدة من المكونات الكهربائية نفسها.
الإشعاع الشمسي المباشر: يمكن أن يمتص الغلاف ذو اللون الداكن في ضوء الشمس المباشر 97 واط/قدم² (ذروة الإشعاع الشمسي في العديد من المناطق)، مما يضيف حمولة حرارية كبيرة إلى درجة الحرارة الداخلية. يؤثر اللون بشكل كبير على الامتصاص: قد تصل درجة حرارة سطح الغلاف الأسود إلى 40-50 درجة مئوية أعلى من الغلاف الأبيض في ظل ظروف متطابقة. ينتقل هذا الكسب الحراري الشمسي مباشرة إلى المكونات الداخلية، مما يرفع درجة الحرارة المحيطة الفعالة ويقلل من الفرق في درجة الحرارة المتاح لتبديد الحرارة.
تُظهر الاختبارات بموجب بروتوكولات Telcordia GR-487 أن الدروع الشمسية - هياكل تظليل بسيطة مثبتة فوق الغلاف وحوله - يمكن أن تقلل من الكسب الحراري الشمسي بأكثر من 40%. ومع ذلك، تقوم العديد من التركيبات الميدانية بتركيب صناديق التجميع على الجدران المواجهة للشمس أو رفوف المعدات مع عدم وجود أي تظليل.
بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية: تشهد التركيبات في المناطق الصحراوية أو المناخات الاستوائية أو على أسطح المنازل درجات حرارة محيطة تتجاوز بشكل روتيني 40-45 درجة مئوية. عندما يكون هذا هو خط الأساس قبل إضافة التسخين الذاتي للمكونات والكسب الشمسي، فإن درجات الحرارة الداخلية تدفع نحو 80-90 درجة مئوية. في درجات الحرارة هذه، تقترب المكونات ذات الحجم المناسب أو تتجاوز تصنيفاتها الحرارية.
تراكم الغبار وتقييد تدفق الهواء: في البيئات الزراعية أو الصحراوية، يتراكم الغبار المحمول جوًا على أسطح الغلاف ويسد أي فتحات تهوية. تعمل طبقة الغبار هذه كعزل حراري، مما يقلل من قدرة الغلاف على إشعاع الحرارة. بالنسبة للأغلفة ذات التهوية المفلترة، فإن المرشحات المسدودة تلغي تدفق الهواء تمامًا، مما يتسبب في ارتفاع سريع في درجة الحرارة الداخلية. التنظيف الدوري ضروري ولكنه غالبًا ما يتم إهماله في جداول التشغيل والصيانة.
السبب الجذري #5: الأعطال الكهربائية
تولد بعض حالات الأعطال الكهربائية أنماط تيار غير طبيعية تنتج حرارة زائدة حتى عندما تكون المكونات ذات حجم مناسب للتشغيل العادي.
عدم توازن تيار السلسلة: عندما تحمل السلاسل المتوازية التي تغذي نفس القضيب الموصل تيارات غير متساوية بسبب التظليل أو الاتساخ أو عدم تطابق الوحدة، فإن السلاسل ذات التيار الأعلى تفرض ضغطًا حراريًا موضعيًا على نقاط توصيلها. قد يطور القضيب الموصل المصمم لتيار موزع بالتساوي من ثماني سلاسل 10 أمبير (إجمالي 80 أمبير) بقعًا ساخنة إذا كانت إحدى السلاسل تحمل 15 أمبير بينما تحمل السلاسل الأخرى 8 أمبير - فإن نقطة توصيل السلسلة 15 أمبير تشهد تسخين I²R أعلى بمقدار 2.25 مرة من المصمم.
أعطال التأريض وتيارات التسرب: يمكن أن يؤدي تدهور العزل أو دخول الرطوبة إلى إنشاء أعطال تأريض تحول التيار عبر مسارات غير مقصودة، بما في ذلك موصلات التأريض والعناصر الهيكلية للغلاف. عادةً ما يكون لهذه المسارات مقاومة أعلى من مسارات التيار المصممة، مما يولد حرارة في مواقع غير متوقعة. يمكن أن تخلق تيارات أعطال التأريض التي تتراوح بين 1-2 أمبير فقط عبر مسارات عالية المقاومة تسخينًا موضعيًا كبيرًا.
التسخين التوافقي: على الرغم من أنه أقل شيوعًا في صناديق تجميع التيار المستمر منه في توزيع التيار المتردد، إلا أن التيارات التوافقية من تبديل العاكس أو السعات المرجعية للأرض يمكن أن تخلق تيارات دائرية تزيد من الحمل الحراري دون المساهمة في إنتاج الطاقة المفيدة. تزيد هذه المكونات التوافقية من تيار RMS فوق مستوى التيار المستمر، مما يزيد من خسائر I²R في جميع أنحاء النظام.
يتطلب تشخيص الأعطال الكهربائية قياسًا دقيقًا: يمكن أن يكشف مراقبة تيار مستوى السلسلة عن حالات عدم التوازن، بينما يحدد التصوير الحراري البقع الساخنة غير المتوقعة التي تشير إلى تيارات الأعطال. تساعد أجهزة الكشف عن أعطال التأريض واختبار مقاومة العزل في تحديد المشكلات المتطورة قبل أن تتسبب في تلف حراري.
الحلول: التصميم والمواصفات
تبدأ الوقاية من التسخين الزائد لصندوق تجميع الطاقة الشمسية في مرحلة التصميم بتحليل حراري صارم واختيار المكونات بناءً على ظروف التشغيل الواقعية بدلاً من تصنيفات المختبر المتفائلة.
التخفيض الحراري وقدرة التيار: يجب على المهندسين حساب درجة الحرارة المحيطة الداخلية الواقعية وتطبيق عوامل تخفيض الأداء الخاصة بالمكونات. تتبع العملية ثلاث خطوات:
- تحديد درجة الحرارة الداخلية: حساب درجة الحرارة الداخلية = درجة الحرارة المحيطة + ΔT_المكون + ΔT_الشمسية باستخدام مخططات كثافة الحمل الحراري الخاصة بالشركة المصنعة للحاوية وبيانات الإشعاع الشمسي لموقع التركيب.
- تطبيق تخفيض أداء المكون: استخدم منحنيات تخفيض الأداء الخاصة بالشركة المصنعة للصمامات (عادةً ما يتم تصنيفها عند 25 درجة مئوية)، وقواطع الدائرة (40 درجة مئوية)، وكتل الأطراف. على سبيل المثال، يتطلب المصهر الذي يحمي سلسلة 12 أمبير عند درجة حرارة داخلية 70 درجة مئوية مع K_f = 0.8 تصنيفًا اسميًا 15 أمبير (12 ÷ 0.8).
- تضمين هوامش الأمان: تتطلب NEC مضاعف التيار المستمر 125% للتطبيقات الشمسية. قم بتطبيق هذا العامل بعد تخفيض الأداء الحراري: تصنيف المكون المطلوب = (I_المستمر × 1.25) ÷ K_f.
تحديد حجم القضبان الموصلة مع الاعتبارات الحرارية: حدد القضبان الموصلة باستخدام كثافات تيار متحفظة (1.2 أمبير/مم² للنحاس، 0.8 أمبير/مم² للألمنيوم) وتحقق من ارتفاع درجة الحرارة باستخدام النمذجة الحرارية. بالنسبة للتطبيقات ذات التيار العالي، ضع في اعتبارك زيادة المقطع العرضي بما يتجاوز المتطلبات الكهربائية لتعزيز تبديد الحرارة. يفضل استخدام القضبان الموصلة النحاسية على الألومنيوم نظرًا لتفوقها في التوصيل والأداء الحراري.
ميزات الإدارة الحرارية: حدد حاويات ذات ميزات تصميم تسهل تبديد الحرارة:
- تشطيبات فاتحة اللون (أبيض، رمادي فاتح) لتعكس الإشعاع الشمسي
- مساحة سطح كافية بالنسبة للحمل الحراري الداخلي
- هيكل من الألومنيوم لتوصيل حراري عالي
- تركيب المكونات الداخلية التي تزيد من التباعد وتدفق الهواء
- اختياري: مشتتات حرارية سلبية متصلة بالقضبان الموصلة ذات الحمل العالي
- للبيئات القاسية: تبريد نشط (مراوح يتم التحكم فيها حراريًا) أو تقنية الأنابيب الحرارية
اختيار المواد وسطح التلامس: حدد أطراف وقضبان موصلة نحاسية مطلية بالقصدير لمقاومة الأكسدة. استخدم حلقات زنبركية أو حلقات مسننة أسفل براغي الأطراف للحفاظ على ضغط التلامس أثناء الدوران الحراري. تمنع كتل الأطراف المحكمة الغلق المزودة بأجهزة تثبيت محكمة الإحكام التراخي بسبب الاهتزاز.
الحلول: التركيب والصيانة
تعتبر ممارسات التركيب المناسبة وبروتوكولات الصيانة الاستباقية ضرورية لمنع الأعطال الحرارية في صناديق تجميع الطاقة الشمسية المنتشرة في الميدان.
التحقق من مواصفات عزم الدوران: يجب إحكام ربط كل وصلة طرفية بقيمة عزم الدوران المحددة من قبل الشركة المصنعة باستخدام مفتاح عزم دوران معاير أو مفك براغي عزم دوران. قم بإنشاء سجلات تركيب واحتفظ بها توثق قيم عزم الدوران للوصلات الهامة. يجب أن يتضمن اختبار التشغيل التصوير الحراري لجميع الوصلات تحت الحمل للتحقق من التركيب المناسب قبل تسليم النظام.
موقع التركيب والاتجاه: قم بتركيب صناديق التجميع في مواقع تقلل من التعرض لأشعة الشمس - الجدران المواجهة للشمال (نصف الكرة الشمالي)، والمناطق المظللة أسفل هياكل الصفيف، أو تحت واقيات الطقس المخصصة. تأكد من وجود خلوص كافٍ حول الحاوية (عادةً 6-12 بوصة على جميع الجوانب) للسماح بالحمل الحراري الطبيعي والتبريد الإشعاعي. يفضل عمومًا التركيب الرأسي على الأفقي لتسهيل تيارات الحمل الحراري الداخلية.
حماية البيئة: في البيئات المسببة للتآكل (الساحلية والصناعية)، حدد صناديق تجميع ذات حماية محسنة من التآكل: حاويات من الفولاذ المقاوم للصدأ 316، وطلاء مطابق على القضبان الموصلة، وأطراف محكمة الغلق. استخدم شحم عازل على جميع الوصلات لمنع دخول الرطوبة والأكسدة. تأكد من تصنيف IP المناسب لبيئة التركيب - تتطلب البيئات المتربة IP65 كحد أدنى.
الفحص الحراري الدوري: قم بتنفيذ مسوحات التصوير الحراري كجزء من جداول التشغيل والصيانة الروتينية - عادةً سنويًا للأنظمة التجارية، ونصف سنويًا للمنشآت واسعة النطاق في البيئات القاسية. يحدد التصوير الحراري النقاط الساخنة المتطورة قبل أن تتسبب في حدوث أعطال، مما يسمح بالتدخل الوقائي. قم بإنشاء ملفات تعريف حرارية أساسية أثناء التشغيل للمقارنة.
إعادة عزم الدوران وصيانة الوصلات: بعد السنة الأولى من التشغيل، أعد عزم دوران جميع الوصلات الطرفية للتعويض عن تأثيرات الدوران الحراري. غالبًا ما يتم حذف مهمة الصيانة هذه ولكنها ضرورية للموثوقية على المدى الطويل. افحص علامات التآكل أو تغير اللون أو التلف المادي في كل فترة صيانة.
الخلاصة: نهج الهندسة الحرارية لشركة VIOX Electric
يمكن منع ارتفاع درجة حرارة صندوق تجميع الطاقة الشمسية عند تطبيق المهندسين لتحليل حراري دقيق، وتخفيض أداء المكونات المناسب، ومبادئ التصميم المثبتة ميدانيًا. الأسباب الجذرية - المكونات ذات الحجم الصغير، وجودة الوصلات الضعيفة، والتصميم الحراري غير الكافي، والضغوط البيئية، والأعطال الكهربائية - مفهومة جيدًا، وتوجد حلول هندسية لكل منها.
في VIOX Electric، يتم دمج الإدارة الحرارية في كل مرحلة من مراحل تصميم صندوق تجميع الطاقة الشمسية. تتضمن عمليتنا الهندسية:
- النمذجة الحرارية والتحقق من الصحة: تحليل CFD لتوزيع درجة الحرارة الداخلية في ظل أسوأ ظروف التشغيل
- منهجية تخفيض أداء المكونات: اختيار القضبان الموصلة والأطراف وأجهزة الحماية باستخدام حسابات درجة الحرارة الخاصة بالموقع وعوامل تخفيض الأداء المناسبة
- أنظمة وصلات عالية الجودة: أطراف ذات عزم دوران مصنعي مع أجهزة تثبيت زنبركية، وأسطح تلامس نحاسية مطلية بالقصدير، والتحقق من الدوران الحراري
- حاويات محسّنة حراريًا: هيكل من الألومنيوم مع تشطيبات فاتحة اللون، وتخطيطات داخلية محسّنة، وميزات تبديد الحرارة للبيئات القاسية
تخضع صناديق تجميع VIOX لاختبارات التحقق من الصحة الحرارية التي تتجاوز متطلبات UL 1741، مع اختبار ارتفاع درجة الحرارة عند التيار المقنن الكامل بالإضافة إلى هامش الأمان 25% في ظل ظروف محيطة مرتفعة يتم التحكم فيها. يقدم فريقنا الهندسي دعمًا للتحليل الحراري وحسابات تخفيض الأداء الخاصة بالموقع لمساعدة المقاولين وشركات EPC على تحديد الحل المناسب لظروف التركيب الخاصة بهم.
يتطلب منع ارتفاع درجة الحرارة شراكة بين الشركات المصنعة ومهندسي التصميم وفرق التركيب. تلتزم VIOX Electric بتقديم ليس فقط المنتجات، ولكن الخبرة الهندسية والتوجيه في التصميم الحراري لضمان موثوقية النظام على المدى الطويل.
للحصول على المواصفات الفنية أو دعم التحليل الحراري أو حلول صناديق التجميع المخصصة المحسّنة لبيئة التركيب الخاصة بك، اتصل بـ فيوكس إلكتريك‘فريق هندسة التطبيقات.
