Structure en aluminium pour montage solaire : un guide pratique des matériaux et des conseils de sélection

Imaginez entretenir un panneau solaire sur un toit dans un environnement humide et salin. Cinq ans après l'installation, les supports de panneaux sont toujours propres, les boulons sont mobiles et le cadre n'a pas développé de tartre de rouille. C'est le résultat pratique du choix d'une structure en aluminium pour le montage solaire sur un cadre en acier revêtu. L'aluminium n'est pas automatiquement le bon choix pour chaque projet, mais dans la plupart des cas, il constitue le meilleur choix car il résout les problèmes de corrosion et de poids avant qu'ils ne raccourcissent la durée de vie.

Ce que doit faire la structure en aluminium

Une structure de montage solaire n’est pas un simple cadre de support. Il doit supporter le poids du panneau, maintenir un angle d'inclinaison précis, transférer les charges de vent et de neige à la sous-structure et survivre 25 ans à l'air ambiant, à la pluie, à la condensation et aux cycles thermiques. Cette combinaison de devoir structurel et d’exposition environnementale est ce qui rend le choix des matériaux si important.

Les éléments d'ingénierie typiques pour une structure en aluminium destinée au montage solaire comprennent les dimensions du module, la vitesse maximale du vent de conception, la charge de neige, le type de fondation et l'environnement local. D'un point de vue matériau, deux familles d'alliages dominent : le 6063-T5 et le 6005-T5. Le 6063-T5 a une excellente formabilité et convient bien aux sections extrudées complexes. Le 6005-T5 offre une limite d'élasticité plus élevée, ce qui est utile pour les portées plus longues ou lorsque moins de supports sont souhaités.

L'aluminium a également une densité d'environ 2,7 g/cm3, soit environ un tiers de celle de l'acier. Cela signifie une structure plus légère, des charges sur le toit inférieures et une installation plus rapide sans équipement de levage hydraulique sur de nombreux projets. L’avantage pratique n’est pas simplement la commodité ; cela permet aux ingénieurs de réduire la charge de conception que le bâtiment ou la fondation doit absorber.

Aluminium et acier : une comparaison fondée sur des faits

Pour la majorité des supports solaires, l'aluminium offre un coût total inférieur sur la durée de vie du système. L'acier peut être moins cher au départ, mais sa performance à long terme dépend de l'intégrité d'un revêtement galvanisé et de chaque coupe, éraflure ou bord qui expose l'acier nu à l'atmosphère. Le tableau ci-dessous compare les deux matériaux sur les points importants pour les maîtres d'ouvrage et les installateurs.

L'acier a encore un endroit où la structure sera enterrée, où des charges ponctuelles extrêmes nécessitent des sections très lourdes, ou où le code de conception spécifie une base en béton armé et où la charge morte supplémentaire ne pose pas de problème. Mais dans un climat humide ou humide, une charpente en acier galvanisé a tendance à nécessiter plus d’attention au fil des années. La rentabilité de l’aluminium s’améliore à mesure que l’horizon temporel s’allonge et que les coûts de retouche et de remplacement du revêtement sont inclus.

Où les structures en aluminium fonctionnent le mieux

Une structure en aluminium pour le montage solaire devient le choix évident dans les environnements où la corrosion est un problème. Les installations côtières, les façades industrielles et tout site très humide bénéficient de la couche d'oxyde naturelle qui se forme sur l'aluminium. Le processus d'anodisation rend cette couche plus épaisse, plus dure et plus cohérente, c'est pourquoi les sections anodisées sont l'option standard pour les sites marins et à air salin.

Les réseaux sur les toits constituent un autre choix naturel. Étant donné que la structure de montage est soudée ou boulonnée à la structure du toit, chaque kilogramme de charge permanente affecte l'évaluation structurelle. La faible densité de l'aluminium permet aux installateurs d'utiliser des portées plus longues avec moins de points de fixation, réduisant ainsi le nombre de pénétrations dans le toit et le temps nécessaire pour terminer l'installation.

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Ingénierie du profil : charges, tolérances et finitions

Une fois l’histoire environnementale réglée, la conception structurelle devient la tâche suivante. La section du profilé doit résister à la flexion et au flambage sous l'effet du vent et de la neige. Les profils courants pour le montage solaire comprennent les canaux en C, les poutres en H et les formes en chapeau, avec des épaisseurs de paroi allant de 1,5 mm à 10 mm en fonction de la portée et de la charge.

La précision compte autant que la force. Les positions des trous, les longueurs des fentes et les faces de connexion doivent être alignées avec les pinces du panneau et la sous-structure. L'usinage CNC des extrusions supprime le besoin de perçage sur place et garantit que chaque cadre est identique, ce qui est vital pour les longues rangées où même quelques millimètres d'erreur peuvent provoquer un désalignement visible.

Le processus de spécification peut être décomposé en cinq étapes pratiques :

1. Calculez la charge de vent maximale à l’aide des données locales sur la vitesse du vent.
2. Appliquez la charge de neige appropriée si le réseau se trouve dans un climat froid.
3. Choisissez un profilé résistant à la flexion avec un facteur de sécurité d'au moins 1,5.
4. Confirmez l'épaisseur de finition de surface pour l'environnement exposé.
5. Vérifiez que tous les trous et fentes de fixation sont usinés et non découpés sur place.

La sélection de la finition de surface fait également partie de l’ingénierie. Des couches anodisées de 12 à 25 microns fournissent une barrière protectrice dure et dense. Le revêtement en poudre offre des panneaux colorés avec une finition épaisse et hautement imperméable. Les revêtements PVDF constituent un bon choix lorsqu’une résistance élevée aux UV et une stabilité chimique sont requises. La bonne finition dépend du climat, de l’orientation de la structure et des exigences esthétiques du projet.

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Pourquoi le moulin derrière le profil est important

La même désignation d'alliage peut se comporter différemment selon le soin avec lequel la billette est homogénéisée, la manière dont l'extrusion a lieu et la manière dont le profilé est vieilli. Un fournisseur qui a passé des décennies à développer une discipline d’extrusion fournira des propriétés mécaniques constantes d’un lot à l’autre. Cette cohérence est ce qui permet à une structure de montage de supporter la charge de conception sans surprises lors de l'inspection sur site.

Huzhou Yindu Aluminium Technology Co., Ltd. apporte plus de 30 ans d'expérience dans l'extrusion d'aluminium et le traitement de surface. L'installation couvre 42 000 mètres carrés et a une capacité annuelle de 10 000 tonnes, avec anodisation interne, anodisation dure, revêtement en poudre, revêtement PVDF, finition du grain du bois et usinage CNC. Cette capacité verticale permet à un client de montage solaire de se procurer l'ensemble complet de profilés à partir d'un seul endroit, de l'extrusion brute aux connecteurs pré-percés.

Pour un aperçu plus approfondi de la sélection des alliages et des règles de conception, lisez notre Guide de conception du processus d'extrusion d'aluminium et des alliages . Il explique comment la chimie et les conditions du procédé affectent le profil final et comment éviter les erreurs courantes dans le calcul des charges et la spécification des sections.

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Spécifier une structure en aluminium pour le montage solaire est une décision que vous pouvez prendre en toute confiance lorsque vous comprenez les conditions de charge, choisissez l'alliage et la finition appropriés et travaillez avec un fournisseur qui contrôle l'ensemble du processus d'extrusion. Commencez par un simple calcul de charge, demandez des données sur la corrosion et laissez le partenaire profilé vous aider à transformer cela en une structure qui durera plus longtemps que les panneaux.