تصميم نظام الطاقة الشمسية حول الآلة في حظيرة المزرعة
تُصمَّم معظم حظائر الطاقة الشمسية الزراعية بطريقة معكوسة. يُحدَّد حجم الألواح الشمسية أولاً، ثم يُختار سقف مناسب، ثم يُعدَّل المبنى ليلائم ذلك. هذا الترتيب مناسب للمستودعات، أما في المزارع، فينتج عنه هيكل يُولِّد الطاقة بكفاءة ولكنه يُعيق الحركة - منخفض جدًا بالنسبة للرشاش، وضيق جدًا بالنسبة للمقطورة، ويتسرب منه الماء على العلف، ويصدأ من الداخل.
الترتيب الأمثل هو عكس الترتيب الصحيح. حدد أولاً ما يجب أن يسمح به المبنى من الداخل، ثم ما يجب أن يتخلص منه السقف، ثم تأثير الهواء أسفله على الفولاذ، وبعد ذلك فقط حدد عدد الوحدات التي يمكن تركيبها. أربعة قرارات، بهذا الترتيب. أما ما عدا ذلك فهو مجرد حسابات.
أولاً: ما الذي يجب أن يمر تحته
ابدأ بالآلة نفسها، وليس بعدد الوحدات. الرقم المهم هو أعلى ملحق في وضع النقل، مقاسًا في المزرعة الفعلية - مثل رشاشة ذات ذراع مطوي، أو رافعة تلسكوبية مع خفض الصاري، أو رافعة محملة بالبالات على شوكتها. أضف هامشًا للمشغل ولحمولة قابلة للتحرك، وهذا هو الارتفاع الصافي من الأرض إلى أدنى جزء.
هذا الرقم تحديدًا، أكثر من أي رقم آخر، هو ما يحدد تكلفة السقيفة. فالهيكل ذو الإطار البوابي بارتفاع 3 أمتار يختلف عن الهيكل نفسه بارتفاع 4.5 متر: الأعمدة أطول، ودعامات الركبة تتغير، ووزن الفولاذ يختلف. الخطأ في مرحلة التسعير يستدعي مراجعة التصميم، أما الخطأ بعد التركيب فيستدعي إعادة البناء.
ينطبق الأمر نفسه على امتداد السقف. فمستودع الآلات يحتاج إلى مساحة مفتوحة، وتُعدّ الامتدادات الصافية التي تتراوح بين 12 و18 مترًا شائعة. بعد حوالي 20 مترًا، يزداد انحدار منحنى الحمولة، وتضيق الخيارات لتقتصر على خط أعمدة وسيط، أو هيكل جملوني، أو شكل سقف مختلف. اسأل عن احتياجات الآلة للمناورة، وليس فقط عن احتياجاتها للمساحة.
ثانياً: ما الذي يجب أن يتساقط من السقف
يُعدّ حمل الثلج الرقم الذي يظهر في كل استفسار. وهو أيضاً الرقم الأكثر استخداماً كقيمة موحدة، وهذا ما يؤدي إلى تصميم غير كافٍ للأسقف الزراعية.
لا يتراكم الثلج بالتساوي على مباني المزرعة. فعندما يكون هناك حظيرة مرتفعة، أو جدار، أو سياج، أو صف من الأشجار في مواجهة الرياح، يتراكم الثلج على شكل كومة قد تصل إلى ضعفين أو ثلاثة أضعاف الحمل المتساوي على جزء من السقف. هذه الكومة، وليس المتوسط، هي التي تُسبب انحناء العوارض. يجب توضيح العوامل الهندسية التي تُسبب ذلك - فرق الارتفاع، والمسافة بين المباني، واتجاه الرياح السائدة - في الرسم.
يتصرف الهواء بنفس الطريقة عند الحواف. فالأراضي الزراعية المفتوحة أكثر عرضة للرياح من الأراضي السكنية، وبالتالي يزداد الضغط على نفس المبنى. تتركز قوى الرفع عند الزوايا والأفاريز، ولهذا السبب يُعد نمط التثبيت على المحيط أكثر أهمية من النمط في المنتصف.
ثالثًا: ما الذي سيفعله الهواء الموجود أسفلنا
هذا هو القرار الذي يتم تخطيه، وهو القرار الذي يحدد ما إذا كان الهيكل لا يزال سليماً في السنة الخامسة عشرة.
تُعدّ حظائر الماشية بيئةً نشطةً كيميائيًا. فالأمونيا الناتجة عن البول والسماد السائل، وكبريتيد الهيدروجين، وغبار العلف، والغسيل الدوري، تُصنّف العديد من هذه الحظائر ضمن فئة التآكل C4 أو C5 وفقًا لمعيار ISO 12944، وهي أعلى بكثير من الفئة C2-C3 المُفترضة في الحقول المفتوحة. يتفاعل الزنك مع هذه البيئة أسرع من تفاعله مع هواء السواحل على نفس البُعد عن البحر. قد يبدو الطلاء المُصمّم للحقول سليمًا تمامًا بعد عشرين عامًا في الهواء الطلق، بينما يظهر عليه الصدأ الأحمر داخل حظيرة الماشية في غضون خمس إلى ثماني سنوات.
وتتغير المواصفات وفقًا لذلك: زنك أثقل، وحواف مقطوعة محكمة الإغلاق بدلاً من تركها مكشوفة، ومثبتات من الفولاذ المقاوم للصدأ عند كل وصلة بين الألومنيوم والفولاذ، وبدل للتآكل على الأجزاء الأقرب إلى الأرضية.
يُعدّ التكثيف أحد الحلول المطروحة. فالسقف البارد من الخارج والدافئ من الداخل يُجمّع الرطوبة على سطحه السفلي، وفي المباني الزراعية، تتساقط هذه الرطوبة على العلف والفرش والشتلات والحيوانات. والحل ليس في طلاء السقف، بل في مزيج من الحلول: ميل كافٍ لتصريف المياه، وتهوية عند الحواف والقمة لخروج الهواء الرطب، وغشاء مضاد للتكثيف أسفل الألواح. وعند تركيب الوحدات فوق سقف معدني، يجب إبقاء فتحة التهوية بينها مفتوحة، فإغلاقها لتحسين المظهر يُقلّل الإنتاجية في الصيف ويحبس الرطوبة في الشتاء.
رابعاً: ما الذي ستحمله الأرض
الأرض الزراعية ليست قطعة أرض للبناء. فهي تحتوي على طبقة من التربة السطحية السائبة فوق ما تحتها، وخط صقيع يختلف باختلاف المنطقة، وأحيانًا مستوى مياه جوفية على بعد متر واحد من السطح، وغالبًا ما تحتوي على مصارف حقلية لم يتم رسم خرائط لها.
تتميز المسامير الأرضية بسهولة وسرعة الفك، وهو أمر مهم في الأراضي المستأجرة، لكن قدرتها على تحمل الشد تعتمد كلياً على نوع التربة التي تثبت عليها. تتحمل قواعد الألواح الرفع والصقيع بشكل جيد عند تأسيسها تحت مستوى تجمد التربة، وتحتاج إلى فترة معالجة قبل تركيب الهيكل. أما الأساسات الشريطية أو اللوحية فهي الحل الأمثل في حال كانت التربة متغيرة للغاية بحيث لا تسمح باستخدام قواعد الألواح المنفصلة، أو عندما يكون تحميل الآلات على حافة البلاطة هو العامل الحاسم.
تُحدد أربعة عوامل أساسية الأمر: عمق الصقيع، ومستوى المياه الجوفية، ووصف التربة من حفرة تجريبية كحد أدنى، وقيمة الرفع الناتجة عن حسابات الرياح. أي عرض سعر يُقدم بدون هذه العوامل هو سعر مبني على افتراضات.
ما الذي يتغير في التسلسل؟
يؤدي تنفيذ التصميم بهذا الترتيب إلى إنتاج مواصفات فنية بدلاً من كتيب. قبل طلب الفولاذ، يجب أن تتضمن الوثيقة ما يلي:
الارتفاع الصافي، والآلة التي تم قياسه منها
المدى وما إذا كان يُسمح بأي دعم وسيط
حمل الثلج على الأرض، بالإضافة إلى حالة الانجراف والهندسة التي تُنشئه
سرعة الرياح التصميمية، وفئة التضاريس، ونمط تثبيت الحافة
فئة التآكل للداخل، وسماكة الطلاء التي تتبعها.
ميل السقف، وفتحات التهوية، وما إذا كان غشاء مضاد للتكثيف متضمنًا
نوع الأساس، مع عمق الصقيع ووصف التربة التي صُمم الأساس بناءً عليها
تحديد أحجام المزاريب وأنابيب التصريف بما يتناسب مع شدة هطول الأمطار المحلية، مع توجيه المخارج بعيدًا عن قواعد الأعمدة.
أي سطر مفقود هو سؤال سيطرحه المشتري لاحقاً، عادةً بعد صب الخرسانة.
ثلاثة أمور تستحق التحقق منها في أي عرض سعر
هل يشمل السعر أدوات التثبيت؟يتم استبدال الفولاذ المقاوم للصدأ بالفولاذ المطلي بشكل متكرر للوصول إلى رقم معين، ويكون غير مرئي حتى الشتاء الأول.
هل سعر حقيبة الانجراف محدد؟إنّ عرض الأسعار المبني على أساس حمولة ثلجية منتظمة أرخص وأخف وزنًا. اسأل عن حالة التحميل التي تمّ التحقق من صحة العوارض الخشبية بناءً عليها.
أين يذهب الماء؟تم تحديد حجم المزاريب حسب معدل التدفق الزائد على سطح طويل، وتتجمع المياه عند قواعد الأعمدة، والأساس المصمم لمقاومة الرفع يقع في أرض مشبعة بالماء.
التعليمات
ما هو الطول المناسب؟هيكل شمسي لحظيرة مزرعةيكون؟يجب أن يكون ارتفاعها كافياً لتركيب أطول ملحق على أطول آلة، في وضع النقل، بالإضافة إلى هامش عمل. ولهذا السبب، يتراوح ارتفاع معظم حظائر الآلات الزراعية بين 3 و4.5 متر - فالآلة هي التي تحدد الارتفاع، وليس معياراً ثابتاً.
هل يمكن لسقف سقيفة موجودة أن يحمل مجموعة من الألواح الشمسية؟أحيانًا، ولكن الأمر يتطلب معلومات هيكلية أصلية أو مسحًا. وفي حال عدم توفر ذلك، يكون تركيب هيكل مستقل فوق المبنى عادةً أرخص من إثبات السقف القديم، كما أنه لا يؤثر على السقف.
لماذا تصدأ الهياكل المجلفنة داخل حظائر الماشية؟يُصنّف كلٌّ من الأمونيا والرواسب الطينية الجزء الداخلي ضمن فئة تآكل أعلى من الهواء الطلق. الطلاء ليس معيباً؛ بل صُمّم خصيصاً لبيئة مختلفة.
هل أحتاج إلى ترخيص بناء لسقيفة تعمل بالطاقة الشمسية؟تختلف المتطلبات باختلاف البلد، بل وباختلاف البلدية في كثير من الأحيان، كما تختلف الاستثناءات الزراعية. ويُطلب في كل مكان تقريبًا إجراء حسابات إنشائية، وتقديم مجموعة من الرسومات، ومواصفات المواد.
أرسل أربعة أرقام، واحصل على هيكل.
يُؤخذ في الاعتبار عند إعداد المقترح موقع المشروع، بما في ذلك حمولة الثلج الأرضية وسرعة الرياح التصميمية، وأعلى آلة وارتفاعها، والغرض من المبنى، وما إذا كان السقف الحالي سيُحمّل أم سيمتد فوق سطحه. وبناءً على هذه العوامل الأربعة، يُقدّم المقترح على شكل هيكل، ونوع أساس، ومواصفات طلاء، بدلاً من سعر لكل واط.
