알루미늄 태양광 클램프 설명: 유형, 작동 방식 및 구매 전 확인 사항

알루미늄 태양광 클램프란 무엇이며 왜 중요한가요?

알루미늄 태양광 클램프는 프레임형 태양광 패널을 PV 랙킹 시스템의 장착 레일에 고정하는 기계적 패스너입니다. 패널 자체에 구멍을 뚫거나 개조할 필요 없이 패널 프레임을 위에서 고정하여 바람에 의한 상승, 눈 하중 및 열팽창에 대해 패널을 제 위치에 고정하는 조임력을 적용합니다. 10개 패널로 구성된 주거용 옥상부터 멀티 메가와트 전력 발전소에 이르기까지 모든 프레임형 태양광 설치는 이러한 클램프를 사용하여 모듈을 기계적으로 안정적으로 유지하고 패널 자체의 25~30년 보증과 일치할 것으로 예상되는 서비스 수명 동안 올바르게 정렬됩니다.

표준 재료로 알루미늄을 선택한 것은 의도적인 일이었습니다. 알루미늄 합금은 가볍고 강하며 자연적으로 부식에 강하고 정확한 프로파일로 쉽게 압출됩니다. 이러한 특성 덕분에 단단히 고정되고 수십 년간의 날씨에 저항하며 높은 곳에 설치하는 동안 신속하게 처리해야 하는 실외 구조 부품에 이상적입니다. 올바르게 지정하고 설치한 경우, 알루미늄 태양 클램프 효과적으로 설정하고 잊어버리는 구성 요소입니다. 패널 프레임의 잘못된 크기, 부적절한 합금 등급 또는 접지 기능 누락 등 잘못 지정되면 설치 실패, 패널 손상 및 안전 위험의 원인이 됩니다.

미드 클램프와 엔드 클램프: 모든 설치에 사용되는 두 가지 유형

기존의 레일 장착형 랙 시스템을 사용하는 모든 태양광 패널 어레이에는 두 가지 유형의 알루미늄 클램프가 필요합니다. 이들은 서로 바꿔 사용할 수 없습니다. 각각은 어레이의 특정 위치에서 특정 구조적 역할을 수행하며 올바르게 완료된 설치에서는 두 가지를 모두 사용합니다.

중간 클램프: 인접한 패널 사이

중간 클램프는 같은 행에 있는 두 개의 인접한 태양광 패널 사이의 간격에 위치합니다. 그 프로필은 대칭입니다. 양쪽에 있는 한 패널의 프레임을 각각 잡는 두 개의 클램핑 플랜지가 있으므로 단일 중간 클램프가 두 개의 패널을 동시에 고정합니다. 볼트는 클램프 본체의 중앙을 통과하여 아래 장착 레일 채널을 따라 미끄러지는 T-볼트 또는 해머 헤드 너트에 끼워집니다. 볼트를 지정된 토크로 조이면 클램프 플랜지가 두 패널 프레임을 동일한 힘으로 눌러 패널이 들리거나 측면으로 이동하는 것을 방지합니다. 각 중간 클램프는 두 개의 패널을 제공하기 때문에 모든 행에 필요한 중간 클램프 수는 패널 간 접합 수와 동일합니다. 이는 행의 총 수보다 하나 적은 패널입니다.

엔드 클램프: 각 행의 외부 가장자리

끝 클램프는 각 행의 가장 바깥쪽 패널(인접 이웃이 없는 왼쪽 및 오른쪽 끝에 있는 패널)을 중간 클램프로 고정합니다. 엔드 클램프에는 한쪽에만 단일 클램핑 플랜지가 있고 패널 프레임의 외부 가장자리를 감싸는 립 또는 후크 프로파일이 있습니다. 이렇게 하면 패널이 레일에서 바깥쪽으로 움직이는 것을 방지할 수 있습니다. 행에 있는 패널 수에 관계없이 행당 2개의 끝 클램프(각 끝에 하나씩)가 필요합니다. 끝 클램프는 일반적으로 바람에 의한 힘이 가장 높은 어레이 주변에서 패널에 가해지는 측면 하중을 견뎌야 하기 때문에 중간 클램프보다 단면적으로 약간 더 견고합니다.

알루미늄 합금 등급: 6005-T5가 업계 표준인 이유

모든 알루미늄이 동일한 것은 아닙니다. 태양광 클램프 제조에 사용되는 특정 합금 및 템퍼는 부품의 구조적 강도, 내식성 및 장기 내구성을 결정합니다. 특정 등급이 지정되는 이유와 지정이 의미하는 바를 이해하면 구매자가 현장에서 성능이 저조할 수 있는 저렴한 대안과 고품질 구성 요소를 구별하는 데 도움이 됩니다.

알루미늄 태양전지 클램프의 주요 사양은 다음과 같습니다. 6005-T5 , 일부 제조업체에서는 6061-T6도 사용합니다. 첫 번째 숫자(6xxx 시리즈)는 합금이 강도, 내식성 및 압출성의 균형으로 잘 알려진 실리콘-마그네슘 기반 합금임을 나타냅니다. T 지정은 템퍼(열 처리 상태)를 나타냅니다. T5는 부품이 고온 성형 공정에서 냉각된 다음 강도를 얻기 위해 인위적으로 시효되었음을 의미합니다. T6은 용체화 처리한 후 인위적으로 시효 처리한 것을 의미합니다. 둘 다 구조적 고정 용도에 적합한 높은 인장 강도를 지닌 부품을 생산합니다.

실제로 중요한 것은: 6005-T5 알루미늄은 약 260MPa의 인장 강도를 제공합니다. 특히 양극산화 처리되었을 때 옥외 부식에 대한 저항성이 뛰어납니다. 부품 표면에 더 두꺼운 산화알루미늄 층을 전기화학적으로 성장시키는 양극 처리 공정은 내식성과 내마모성을 크게 향상시킵니다. 가장 평판이 좋은 태양광 클램프 제조업체는 양극 산화 처리 두께를 10-15 마이크론으로 지정합니다. 양극 산화 처리가 없거나 매우 얇은 양극 층이 있는 구성 요소는 해안, 산업 또는 습도가 높은 환경에서 더 빠르게 산화되어 잠재적으로 클램프가 볼트 나사산에 걸리거나 25년의 사용 수명 동안 치수 무결성을 잃을 수 있습니다.

솔라 클램프의 접지 및 결합 기능

대부분의 태양광 설치에서 알루미늄 장착 클램프는 패널을 기계적으로 고정하는 것 이상의 역할을 하며 중요한 전기 기능도 수행합니다. PV 시스템은 접지 및 본딩을 통해 사람과 장비를 결함 전류 및 낙뢰로부터 보호해야 합니다. 클램프가 패널 프레임 및 장착 레일과 안정적으로 금속 간 접촉을 할 때 이러한 보호 기능을 제공하는 접합 경로의 일부를 형성할 수 있습니다. 이 이중 기능은 전문 설치에서 태양광 클램프의 재료 품질과 표면 상태를 심각하게 고려하는 이유 중 하나입니다.

클램프 기반 접지 작동 방식

접지된 PV 시스템은 노출된 모든 금속 구성 요소(패널 프레임, 레일, 랙 구조)를 연속 전기 경로로 연결한 다음 접지에 연결합니다. 클램프가 설치되면 위의 패널 프레임과 아래의 장착 레일에 모두 접촉됩니다. 클램프와 레일이 모두 전도성 알루미늄으로 만들어지고 접촉 표면이 깨끗하고 단단하다면 클램프는 두 금속 표면 사이에 접합 연결을 생성합니다. 많은 최신 알루미늄 태양광 클램프에는 안정적인 저저항 전기 연결을 보장하기 위해 패널 프레임과 레일 표면의 양극 산화층을 관통하는 통합 접지 톱니, 톱니 모양 또는 결합 핀이 통합되어 있습니다. 양극층은 절연체이며 관통 기능이 없으면 결합이 신뢰할 수 없을 수 있습니다.

UL 2703 인증 및 접지 규정 준수

미국에서는 태양광 장착 클램프와 접지 기능을 관리하는 표준이 다음과 같습니다. UL 2703 — 평판 태양광 모듈 및 패널과 함께 사용하기 위한 장착 시스템, 장착 장치, 클램핑/고정 장치 및 접지 러그에 대한 표준입니다. UL 2703은 최대 시스템 전압 1,000V까지의 시스템에 대한 접지 및 결합 경로, 기계적 강도, 화재 분류 및 재료 적합성과 관련된 랙 장착 시스템 및 클램핑 장치를 다루고 있습니다. UL 2703 목록을 보유한 클램프는 이러한 요구 사항을 충족하는지 독립적으로 테스트 및 검증되었습니다. 미국 내 상업용 및 유틸리티 설치의 경우 UL 2703 인증 클램프를 지정하는 것은 단순한 권장 사항이 아니라 일반적으로 허가 및 검사 요구 사항입니다. 유럽 ​​시장에서 동등한 프레임워크는 장착 시스템에 대한 IEC 61215 및 EN 1090 구조 준수와 결합된 CE 마크입니다.

별도의 접지 러그가 필요한 경우

모든 클램프 설계가 자체적으로 규정 준수 접지를 제공하는 것은 아닙니다. 통합 결합 톱니 또는 결합 핀이 없는 클램프의 경우 결합 경로를 완성하기 위해 패널 프레임과 레일에 부착된 별도의 접지 러그가 필요할 수 있습니다. UL 2703에 등재된 클램프에 대한 설치 문서에는 클램프만으로 결합 경로를 설정하는지 아니면 추가 접지 하드웨어가 필요한지 여부가 지정되어 있습니다. 목록에 없는 클램프를 대체하거나 접지 문서 검토를 건너뛰는 설치자는 최종 검사까지 발견되지 않을 수도 있는 코드 위반에 대한 책임을 지게 됩니다. 더 나쁜 경우에는 결함 발생 후입니다.

프레임 높이 및 크기 호환성: 올바른 치수 얻기

알루미늄 태양광 클램프는 설치되는 패널의 프레임 높이와 일치하도록 특정 크기로 제조됩니다. 너무 작은 클램프를 사용하면 프레임을 적절하게 잡을 수 없습니다. 너무 큰 것을 사용하면 클램핑 플랜지가 프레임 표면 위에 떠서 유용한 힘이 적용되지 않습니다. 프레임 높이는 패널의 주변 프레임을 형성하는 알루미늄 압출의 깊이로 측정됩니다. 일반적으로 30mm 및 50mm 현재 상업용 및 주거용 태양광 패널의 경우 35mm와 40mm가 시장에서 가장 일반적인 치수입니다.

평판이 좋은 제조업체의 표준 크기 제품은 30mm, 32mm, 33mm, 35mm, 37mm, 40mm, 45mm 및 50mm 프레임 높이를 포괄합니다. 일부 조정 가능한 클램프 설계는 단일 구성 요소 내에서 다양한 프레임 높이를 수용합니다(예: 30~50mm 등급의 조정 가능한 엔드 클램프). 이는 혼합 패널 유형으로 작업하거나 여러 프로젝트를 위해 단일 클램프 SKU를 비축하는 설치자에게 유용합니다. 클램프를 주문하기 전에 항상 패널 제조업체의 데이터시트에서 설치되는 특정 패널 모델의 정확한 프레임 높이를 확인하십시오. 패널 프레임 높이는 제조업체 간뿐만 아니라 동일한 제조업체의 제품군 간에도 다를 수 있습니다.

패스너 하드웨어: 스테인레스 스틸 볼트, T-볼트 및 와셔

알루미늄 클램프 본체는 패스너 어셈블리의 일부일 뿐입니다. 조임력을 전달하는 하드웨어(볼트, 레일 너트 및 와셔)도 연결의 장기적인 무결성에 똑같이 중요합니다. 갈바닉 부식은 주요 위험입니다. 전해질(빗물, 습기)이 있는 상태에서 이종 금속이 접촉하면 귀금속이 덜한 금속이 우선적으로 부식됩니다. 표준 탄소강 볼트와 접촉하는 알루미늄 클램프는 강철의 부식을 가속화하여 수년 동안 실외에 노출되면 볼트가 파손될 수 있습니다.

태양광 클램프 하드웨어의 산업 표준은 다음과 같습니다. 스테인리스강 304(SUS304) 또는 316(SUS316) 모든 볼트, 와셔 및 너트용. SUS304는 대부분의 내륙 설치에 적합합니다. 우수한 염화물 저항성을 위해 몰리브덴 함량이 더 높은 SUS316은 염분 또는 화학물질 노출이 예상되는 해안, 해양 및 산업 환경에 적합한 사양입니다. 각 클램프의 전체 하드웨어 키트에는 일반적으로 알루미늄 클램프 본체, 스테인레스 스틸 볼트(설계에 따라 M6 또는 M8) 1개, 레일 채널에 맞는 크기의 T 볼트 또는 해머 헤드 너트 1개 및 평와셔가 포함됩니다. 작업 현장 효율성을 위해 100개 세트로 포장된 사전 조립된 클램프 키트는 주요 공급업체의 표준 형식입니다.

설치: 토크, 위치 및 일반 오류

알루미늄 태양광 클램프를 올바르게 설치하는 것은 간단하지만 현장에서 여러 가지 지속적인 오류로 인해 패널 손상, 느슨한 어레이 또는 검사 실패가 발생합니다. 제조업체의 설치 지침과 패널 제조업체의 클램핑 영역 요구 사항을 따르는 것이 필수적입니다. 이는 또한 패널 보증 및 구조적 적합성 인증을 유지하는 조건이기도 합니다.

클램핑 영역 요구 사항

태양광 패널 제조업체는 패널 프레임 클램프를 배치할 수 있는 위치를 지정합니다. 이를 클램핑 영역이라고 합니다. 허용된 영역 외부에 클램프를 배치하면(예: 패널 모서리에 너무 가깝게) 모듈이 처리하도록 설계되지 않은 방식으로 패널 유리와 프레임에 기계적 응력이 집중되어 셀에 미세 균열이 발생하거나 프레임 변형이 발생할 수 있습니다. REC와 대부분의 주요 패널 제조업체는 각 패널을 4개의 정의된 영역 각각에서 최소 한 번 이상 보호하도록 요구합니다. 정확한 클램핑 영역 경계는 패널 설치 설명서에 표시되며 패널 모델에 따라 다릅니다. 즉, 레일 간격과 클램프 위치는 다른 패널을 사용하는 이전 프로젝트에서 가정하는 것이 아니라 설치되는 특정 패널에 맞게 설계되어야 함을 의미합니다.

토크 사양

모든 알루미늄 태양광 클램프에는 패스너 볼트에 대해 지정된 설치 토크가 있습니다. 토크는 UL 2703 또는 해당 표준에서 요구하는 클램핑 하중을 생성하기에 충분해야 합니다(일반적으로 다음 범위). 7ft-lbs ~ 10ft-lbs(약 9.5 ~ 13.5N·m) 클램프 디자인과 볼트 크기에 따라 다릅니다. 토크가 부족하면 조임력이 부족해 패널이 바람이나 열 순환에 따라 움직일 수 있습니다. 지나치게 토크를 가하면 알루미늄 클램프 본체가 갈라지거나, 볼트 나사산이 벗겨지거나, 패널 프레임이 손상될 수 있습니다. 교정된 토크 렌치는 전문 설치 시 선택 사항이 아니며 올바른 토크가 적용되었는지 확인할 수 있는 유일하고 신뢰할 수 있는 방법입니다. 마모를 방지하고 토크 판독값이 나사산의 마찰 손실이 아닌 클램핑 하중을 정확하게 반영하도록 보장하기 위해 알루미늄-스테인리스 조립품의 볼트 나사산에 고착 방지 화합물을 도포해야 합니다.

중간 클램프의 패널 간 간격

중간 클램프는 인접한 패널 사이의 간격을 설정합니다. 대부분의 랙 시스템 지침에서는 각 중간 클램프 위치의 패널 프레임 사이에 최소 6mm(약 1/4인치), 최대 25mm(약 1인치)의 간격을 요구합니다. 최소 간격은 패널이 서로 누르지 않고도 열팽창 및 패널 설치 공차를 허용합니다. 최대 간격은 클램프 플랜지가 두 프레임 모두에 적절하게 맞물리도록 보장합니다. 일관된 패널 간격은 어레이 미학에도 영향을 미칩니다. 고르지 못한 간격은 주거용 설치물의 지면에서 볼 수 있으며 주택 소유자의 최종 점검 중에 표시되는 경우가 많습니다.

고착 방지 및 스레드 잠금

나사산 윤활제를 사용하지 않으면 알루미늄-스테인레스강 접촉부가 토크 하에 마모되어(나사 인터페이스에서 냉간 용접) 나중에 손상 없이 볼트를 제거할 수 없게 됩니다. 설치 전에 볼트 생크에 은등급 고착 방지제를 얇게 도포하면 마모를 방지하고 정확한 토크 적용을 보장하며 유지 관리 또는 교체를 위해 클램프나 레일 ​​너트를 손상시키지 않고 볼트를 제거할 수 있습니다. 토크를 가한 후 노출된 스레드에 적용된 스레드 잠금 접착제는 어레이의 서비스 수명 동안 진동으로 인한 풀림에 대한 2차 고정 기능을 제공합니다.

프레임리스 및 박막 패널 클램프: 또 다른 문제

표준 중간 및 끝 클램프는 프레임형 태양광 패널용으로 설계되었습니다. 즉, 표면에 클램프 그립을 제공하는 압출 알루미늄 테두리가 있는 모듈입니다. 이제 점점 더 많은 태양광 설비가 프레임 없는 양면 유리-유리 패널 또는 박막 패널을 사용하고 있으며, 이는 완전히 다른 장착 하드웨어를 필요로 합니다.

프레임리스 패널 클램프는 하중을 전달하기 위한 견고한 프레임의 이점 없이 유리 가장자리를 직접 잡는 고무 쿠션 또는 폴리머 라이닝 클램핑 표면을 사용합니다. 유리 가장자리에 응력이 집중되는 것을 방지하려면 클램핑 힘을 균등하게 분배해야 합니다. 이로 인해 열적, 기계적 순환으로 인해 가장자리 칩과 균열이 전파될 수 있습니다. 건물 일체형 PV(BIPV) 및 특수 응용 분야에 사용되는 유연한 패널 또는 라미네이트 패널용 박막 미드 클램프는 더 긴 접촉 영역에 하중을 분산시키고 다양한 패널 프로파일을 수용할 수 있도록 더 길어집니다(80mm ~ 200mm가 일반적임). 이는 특정 프로젝트 요구 사항에 맞게 제조된 특수 제품이며 표준 프레임 패널 하드웨어와 호환되지 않습니다.

알루미늄 태양광 클램프를 구매하기 전에 확인해야 할 사항

알루미늄 태양광 클램프 시장은 고품질 인증 부품부터 동일해 보이지만 서비스 성능이 저조할 수 있는 값싸고 인증되지 않은 대안까지 다양합니다. 구매하기 전에 다음 체크리스트를 통해 작업하면 시스템의 설치와 장기적인 성능을 모두 보호할 수 있습니다.

• 패널 프레임 높이를 확인하십시오. 제품 사진이나 경험 법칙이 아닌 패널 제조업체의 데이터시트에서 정확한 프레임 높이를 밀리미터 단위로 확인하세요. 정확한 치수에 맞게 지정된 클램프를 주문하거나 가변 크기 클램프의 조정 가능한 범위가 조정 범위의 맨 끝 부분뿐만 아니라 의미 있는 맞물림으로 패널의 프레임 높이를 커버하는지 확인하세요.
• 합금 등급 및 양극 산화 처리 사양을 확인하십시오. 클램프는 최소 10미크론의 양극산화 처리된 6005-T5 또는 6061-T6 알루미늄 합금으로 제조되어야 합니다. 공급업체로부터 이를 서면으로 확인하십시오. "알루미늄 합금"을 25년 옥외 서비스용 구성 요소에 대한 충분한 재료 사양으로 받아들이지 마십시오.
• UL 2703 목록 또는 이에 상응하는 인증을 확인하세요. 미국 설치의 경우 UL 2703 목록을 확인하세요. 유럽 ​​시장의 경우 CE 마크 및 관련 IEC 준수 여부를 확인하십시오. 목록 문서를 요청하고 공급업체의 광범위한 제품 범위뿐만 아니라 특정 클램프 모델이 인증을 받았는지 확인하세요. UL 2703 목록은 회사 전체 승인이 아닌 개별 구성 요소 설계에만 적용됩니다.
• 통합 접지 기능 확인: 클램프가 통합 접지 톱니 또는 본딩 핀을 통해 자체적으로 규정 준수 본딩 경로를 제공하는지 또는 추가 접지 하드웨어가 필요한지 여부를 결정하십시오. 이는 비용과 설치 시간 모두에 영향을 미칩니다. 일부 패널 프레임에는 필요한 저저항 연결을 달성하기 위해 특정 본딩 핀 형상이 필요하므로 특정 패널 모델의 프레임 아노다이징과의 호환성을 확인하십시오.
• 스테인레스 스틸 하드웨어 등급 확인: 키트에 포함된 모든 볼트, 너트, 와셔는 최소한 SUS304여야 합니다. 해안 또는 해양 설치의 경우 SUS316을 지정하십시오. 공급업체로부터 하드웨어 등급을 확인하세요. "스테인리스강"으로 판매되는 패스너는 실제 합금 함량이 매우 다양하며, 낮은 등급의 스테인리스강은 실외 노출 시 SUS304보다 훨씬 빨리 부식됩니다.
• 레일 호환성을 확인하세요. T 볼트 또는 해머 헤드 너트는 사용 중인 장착 레일의 채널 프로파일과 일치해야 합니다. 레일 채널 치수는 랙 시스템 브랜드에 따라 다릅니다. 대부분의 클램프 공급업체는 호환 가능한 레일 프로파일을 나열하거나 다양한 폭의 T-볼트를 제공합니다. 특히 다른 제조업체의 구성 요소를 혼합하는 경우 주문하기 전에 특정 레일과의 호환성을 확인하십시오.
• 보증 및 문서를 평가합니다. 평판이 좋은 공급업체는 10년의 부품 보증과 25년의 예상 서비스 수명을 제공합니다. 부하 테스트 데이터(정하중 하에서 클램프의 정격 풀아웃 및 슬라이드 아웃 저항)를 요청합니다. 특히 구조 엔지니어링 검토에 검증된 구성요소 성능 데이터가 필요한 상업 또는 유틸리티 프로젝트의 경우.