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Analyse technique et application des supports de balcon solaire

Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2025-12-25 origine:Propulsé

Analyse technique et application des supports de balcon solaire

Analyse technique et application des supports solaires pour balcons : conception, performances et installation

Avec le développement rapide de la production d'énergie photovoltaïque distribuée (PV) et la demande croissante d'utilisation d'énergies renouvelables dans les zones urbaines, les supports solaires pour balcons sont devenus un élément essentiel des systèmes photovoltaïques résidentiels. Contrairement aux supports photovoltaïques montés au sol ou sur le toit, les supports solaires pour balcons se caractérisent par une installation flexible, une conception peu encombrante et une forte adaptabilité aux immeubles urbains de grande hauteur, ce qui en fait une solution idéale pour les résidents urbains souhaitant utiliser efficacement l'énergie solaire. Cet article se concentre sur les caractéristiques techniques, la sélection des matériaux, la conception structurelle, les paramètres de performance et les perspectives d'application des supports solaires pour balcons, fournissant une analyse professionnelle complète aux praticiens de l'industrie et aux chercheurs.

1. Définition de base et classification des supports de balcon solaire

Les supports de balcon solaire font référence à des structures de support spécialisées installées sur les balcons des bâtiments (y compris les balcons en porte-à-faux, les balcons fermés et les balcons semi-fermés) pour fixer les modules solaires photovoltaïques, garantissant ainsi le fonctionnement stable des systèmes photovoltaïques dans diverses conditions environnementales. En fonction de la méthode d’installation et de la forme structurelle, ils peuvent être classés dans les catégories suivantes :

Supports de balcon de type en porte-à-faux : principalement fixés sur le garde-corps du balcon ou le mur de parapet, avec une structure en porte-à-faux pour prolonger les modules PV vers l'extérieur. Il convient aux balcons avec un espace intérieur limité et nécessite une grande stabilité structurelle.
Supports de balcon sur rail : Équipés de rails de guidage pour ajuster l'angle d'installation et la position des modules PV de manière flexible. Il présente une forte compatibilité avec différentes spécifications de modules photovoltaïques et est pratique pour la maintenance et le remplacement ultérieurs.
Supports de balcon intégrés : Associés aux garde-corps ou garde-corps de balcon, intégrant les fonctions de protection et de support de module PV. Il permet d'économiser de l'espace d'installation et présente un aspect plus esthétique, largement utilisé dans les nouveaux bâtiments résidentiels.

2. Sélection des matériaux et exigences techniques

Le matériau des supports de balcon solaire affecte directement leur capacité portante, leur résistance à la corrosion, leur durée de vie et leurs performances globales. Actuellement, les matériaux dominants sur le marché comprennent l’alliage d’aluminium, l’acier inoxydable et l’acier galvanisé. Les caractéristiques techniques et les scénarios d’application des différents matériaux sont comparés comme suit :

Type de matériau	Densité (g/cm³)	Limite d'élasticité (MPa)	Résistance à la corrosion	Durée de vie (années)	Scénarios d'application
Alliage d'aluminium (6063-T5)	2.7	≥205	Excellent (traitement de surface anodisé)	25-30	La plupart des balcons résidentiels, adaptés aux zones très humides
Acier inoxydable (304)	7.93	≥205	Supérieur (résistant aux acides, aux alcalis et au brouillard salin)	30-35	Zones côtières, zones aux conditions environnementales difficiles
Acier galvanisé (Q235B)	7.85	≥235	Bon (traitement galvanisé à chaud)	20-25	Projets à faible coût, balcons avec de lourdes exigences de charge

En plus de la sélection des matériaux, les supports solaires pour balcons doivent répondre aux exigences techniques suivantes : (1) Capacité de charge : ils doivent résister au poids des modules photovoltaïques, à la charge du vent, à la charge de neige et au poids propre, avec un facteur de sécurité ≥ 1,5 selon le GB 50009-2012 « Code pour les charges des structures de bâtiment » ; (2) Résistance à la corrosion : un traitement de surface tel que l'anodisation (alliage d'aluminium), la galvanisation à chaud (acier) ou le revêtement en poudre doit être adopté pour résister à la corrosion atmosphérique ; (3) Flexibilité d'installation : il doit être compatible avec différents types de balcons et de modules photovoltaïques, et l'angle d'installation peut être ajusté entre 15° et 45° pour maximiser l'utilisation de l'énergie solaire.

3. Conception structurelle et optimisation des performances

3.1 Principes de conception structurelle

La conception structurelle des supports de balcon solaire adhère aux principes de « sécurité, stabilité, économie et esthétique ». Les points clés de la conception comprennent :

Calcul de charge : prise en compte complète des charges statiques (poids du module PV, poids propre du support) et des charges dynamiques (charge de vent, charge de neige, charge sismique). Par exemple, dans les zones où la vitesse du vent est élevée (telles que les zones côtières), le coefficient de pression du vent doit être calculé en fonction de la vitesse du vent locale pour garantir que le support ne se déforme pas ou ne s'effondre pas dans des conditions de vent extrêmes.
Structure de connexion : La connexion entre le support et le balcon (garde-corps, mur) adopte des attaches à haute résistance (telles que des boulons à expansion en acier inoxydable, des boulons d'ancrage chimiques) pour assurer une connexion fiable sans endommager la structure du bâtiment. Dans le même temps, des mesures anti-desserrage (telles que des rondelles de blocage, de la colle filetée) sont adoptées pour empêcher le desserrage des fixations causé par des vibrations à long terme.
Mécanisme de réglage de l'angle : L'angle d'installation des modules PV affecte directement l'efficacité de la production d'électricité. La conception optimisée du support doit permettre un réglage continu ou un positionnement multi-angle de l'angle du module, afin que les modules photovoltaïques puissent recevoir un rayonnement solaire maximal tout au long de l'année.

3.2 Mesures d'optimisation des performances

Pour améliorer les performances globales des supports solaires de balcon, les mesures d'optimisation suivantes peuvent être prises :

Conception légère : dans le but de répondre aux exigences de charge, adoptez des matériaux légers (tels que l'alliage d'aluminium à haute résistance) et optimisez la section structurelle (telle que la section creuse) pour réduire le poids propre du support, réduisant ainsi la charge sur le balcon du bâtiment.
Amélioration anti-corrosion : pour les supports en alliage d'aluminium, adoptez un traitement de surface en deux étapes d'anodisation + revêtement en poudre pour améliorer la résistance à la corrosion ; pour les supports en acier, augmentez l'épaisseur de la couche de galvanisation (≥85 μm) ou adoptez un traitement composite de galvanisation + revêtement en poudre pour prolonger la durée de vie.
Conception modulaire : Adoptez une structure modulaire pour réaliser une production standardisée et une installation rapide sur site, réduisant ainsi le temps d'installation et les coûts de main-d'œuvre. Dans le même temps, la conception modulaire est pratique pour la maintenance et le remplacement ultérieurs des composants.

4. Processus d'installation et contrôle qualité

La qualité d'installation des supports solaires pour balcons est cruciale pour le fonctionnement sûr et l'efficacité de la production d'électricité des systèmes photovoltaïques. Le processus d'installation standard comprend les étapes suivantes :

Enquête sur site : Avant l'installation, effectuez une étude complète de la structure du balcon, de la taille, de la capacité portante et de l'environnement environnant pour confirmer la position d'installation et le type de support, et formulez un plan d'installation personnalisé.
Inspection des composants : Vérifiez la qualité des supports, des fixations et d'autres composants pour vous assurer qu'il n'y a pas de défauts tels que déformation, corrosion et fissures, et que les spécifications sont conformes aux exigences de conception.
Fixation de la base du support : installez la base du support sur la balustrade ou le mur du balcon selon le plan d'installation, et utilisez un niveau pour ajuster la planéité et la verticalité de la base afin de garantir que l'erreur est comprise dans les limites de ± 2 mm/m.
Installation des rails de guidage et des modules PV : fixez les rails de guidage sur la base, ajustez l'angle d'installation, puis installez les modules PV sur les rails de guidage et fixez-les avec des blocs de pression pour garantir que les modules sont étroitement fixés aux rails de guidage sans jeu.
Inspection post-installation : effectuez des tests de charge, une inspection anti-desserrage et des tests d'isolation sur les supports installés pour vous assurer que tous les indicateurs de performance répondent aux exigences et nettoyez le chantier de construction.

Points de contrôle de qualité : (1) La position d'installation du support doit éviter l'ombre des bâtiments, des arbres et autres obstacles pour garantir que les modules photovoltaïques peuvent recevoir un rayonnement solaire suffisant ; (2) Les fixations doivent être serrées en place et des tests de clé dynamométrique doivent être effectués pour garantir que le couple répond aux exigences de conception ; (3) La pièce de connexion entre le support et le bâtiment doit être scellée avec un produit d'étanchéité pour éviter les infiltrations d'eau et la corrosion.

5. Perspectives d'application et tendances de développement

Avec la promotion continue des politiques nationales sur les énergies renouvelables et la sensibilisation croissante des résidents aux économies d'énergie et à la protection de l'environnement, les supports solaires pour balcons ont de larges perspectives d'application dans les zones résidentielles urbaines. Surtout dans les villes de premier et de deuxième rang avec des immeubles de grande hauteur denses, les systèmes photovoltaïques montés sur le toit sont limités par des facteurs tels que la propriété du toit et l'espace d'installation, et les supports solaires pour balcons sont devenus la solution préférée des résidents pour installer des systèmes photovoltaïques.

Les tendances futures de développement des supports solaires pour balcons sont les suivantes :

Intégration intelligente : intégrez des dispositifs de réglage intelligents (tels que les trackers de lumière solaire) et des capteurs Internet des objets (IoT) pour réaliser une surveillance en temps réel de l'angle du support, de l'état de charge et de l'efficacité de la production d'énergie, et réaliser un ajustement automatique de l'angle du support en fonction des changements de lumière du soleil pour améliorer l'efficacité de la production d'énergie.
Intégration multifonctionnelle : combinez les supports de balcon solaires avec le verdissement du balcon, l'éclairage extérieur et d'autres fonctions pour réaliser une utilisation multifonctionnelle de l'espace du balcon et améliorer la valeur globale du support.
Application de nouveaux matériaux : Développez et appliquez de nouveaux matériaux tels que des composites en fibre de carbone pour améliorer encore la résistance, la résistance à la corrosion et les performances de légèreté du support, et réduire le coût.

6.Conclusion

Les supports solaires pour balcons, en tant qu'élément clé des systèmes photovoltaïques distribués résidentiels, présentent les avantages d'une installation flexible, d'un gain de place et d'une forte adaptabilité. Le choix des matériaux, la conception structurelle et la qualité de l'installation affectent directement le fonctionnement sûr et l'efficacité de la production d'électricité des systèmes photovoltaïques. Avec les progrès continus de la technologie et l’expansion des scénarios d’application, les supports solaires pour balcons évolueront vers l’intelligence, la multifonctionnalité et la haute performance. À l'avenir, il sera nécessaire de renforcer davantage la recherche sur les technologies clés telles que l'optimisation structurelle, l'application de nouveaux matériaux et l'intégration intelligente, et d'améliorer le niveau de standardisation de la conception et de l'installation des produits pour promouvoir le développement sain et rapide de l'industrie photovoltaïque résidentielle urbaine.

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