Установить солнечные панели на крыше – отличная идея. Вы сможете получать энергию бесплатно и независимо от ее поставок. К тому же именно на крыше эти конструкции не будут мешать жильцам и не займут полезного пространства. Эта идея пришла в голову многим: достаточно лишь взглянуть на крыши некоторых зданий – солнечные панели там уже установлены и работают. Если вы хотите сделать то же самое, то покупка солнечной батареи должна сопровождаться правильным расчетом. Нужно разобраться, подходит ли ваша крыша для их установки, возможно ли это именно в ваших условиях. И если да, то понадобится ли какая-то доработка.
Почему солнечные панели на крышу – лучший вариант
Есть множество мест, где можно было бы установить солнечные панели – крыша, стена, балкон, участок. Но именно крыша – оптимальный вариант, который даст наибольший эффект. На это есть несколько причин:
- помимо защитной функции для здания, крыша больше не играет никакой роли, там нельзя сажать растения, содержать животных, обустроить зону отдыха и использовать каким-либо иным образом;
- это самая высокая часть здания, а значит, вероятность затенения там наименьшая, что очень важно для солнечной электростанции;
- крыша – это часть дома, подключить панель к его сети будет легко, понадобится меньше проводов, чем если бы пришлось вести их от участка на земле;
- крыша – труднодоступное место, к солнечным панелям для дома, размещенных на крыше, добраться будет сложно, поэтому на них ничего случайно не упадет во время хозяйственных работ, их не зацепит автомобиль при парковке во дворе, дети во время игры не повредят панели, также на крыше они защищены от вандалов.
Но несмотря на преимущества, при монтаже солнечных панелей на крыше нужно учесть множество факторов. Они влияют на эффективность и удобство эксплуатации будущей электростанции. Рассмотрим, что именно будет важным и на что обращать внимание перед установкой.
Крыша под солнечные батареи должна быть правильно ориентирована по сторонам света
От того, на какую сторону света направлены солнечные панели, зависит эффективность СЭС в течение суток. Оптимальное положение – на юг. Но в продаже доступны солнечные панели поликристаллического типа, использующие современные технологии, которые позволяют получать достаточно энергии и при других положениях. Поэтому на практике, когда монтируются солнечные батареи, крыша может быть ориентирована не только на юг, но на запад и восток. Северная сторона не даст эффекта, на такую сторону крыши панели обычно не устанавливают.
Во многих частных домах крыша имеет сложную геометрию. Поэтому проектировщики для достижения большей эффективности СЭС используют все доступные для этого поверхности кровли – те, что ориентированы на запад, восток и юг. Это обеспечивает эффективную работу СЭС в течение всего светового дня без значительных потерь производительности.
Солнечные панели на крыше дома должны размещаться под правильным углом
Угол наклона монтажа солнечной панели зависит от удаленности от экватора. В регионах Украины солнечные панели монтируются под углом 25-35°. Учитывается угол относительно линии горизонта, а не поверхности крыши, земли или других плоскостей. В домах скаты крыши могут быть расположены под разным углом. В некоторых местах крыша может быть даже плоской. Но это вовсе не означает, что установить там солнечные панели невозможно.
Независимо от того, какой угол наклона имеет крыша, солнечные батареи можно смонтировать оптимально. Во время монтажа можно скорректировать угол наклона панелей с помощью крепежных конструкций. Однако необходимость корректировки увеличивает стоимость материалов, услуги по установке, а также вес всей конструкции (нагрузка на крышу повышается).
Кроме того, когда солнечные батареи на скатных крышах лежат параллельно кровле (когда угол ее наклона соответствует оптимальному для СЭС), это выглядит эстетично, гладко. Когда угол монтажа панели отличается от угла наклона крыши, это может повлиять на внешний вид здания.
Поэтому сначала оценивается возможность установки панелей под оптимальным углом без дополнительной корректировки. Если это невозможно, то прибегают к дополнительным конструкциям.
При установке солнечных панелей для квартир или зданий с плоской крышей обойтись без дополнительных конструкций не получится. Ведь размещать панели параллельно земле недопустимо. И влияние на внешний вид здания при монтаже на плоскую крышу будет максимальным. Необязательно негативным, но панели будут хорошо заметны.
Однако плоская крыша хорошо подходит для монтажа солнечных панелей бифракционных. Они улавливают дополнительный свет, отраженный от других поверхностей, поэтому их КПД выше. Какой бы ни была крыша, солнечная батарея такого типа монтируется под углом. Устанавливать их параллельно плоскости крыши не нужно – так свет не будет отражаться на заднюю поверхность.
Угол наклона влияет не только на производительность солнечной электростанции в течение суток. От этого зависит, насколько быстро с панелей будут стекать осадки. Чем круче угол, тем быстрее с поверхности стечет дождь и сойдет снег, тем меньше вероятность, что пользователю придется очищать осадки вручную.
Солнечные батареи для крыши могут быть установлены не на всей площади
На первый взгляд, может показаться, что вся площадь крыши может быть покрыта солнечными панелями. Но на самом деле это не так. При проектировании плана монтажа учитываются следующие детали:
- Геометрия скатов крыши. Не все поверхности крыши имеют строго прямоугольную форму. Углы могут отличаться от прямых в большую и меньшую стороны, таким образом образуются косые линии скатов. Покрыть их панелями можно только до определенной границы ската, а дальше они остаются пустыми. Ведь все солнечные панели имеют прямоугольную форму.
- Наличие технических элементов. На крыше здания размещаются дымоходы, отверстия для притока и вытяжки вентиляции и другие элементы. Высокие конструкции, такие как дымоходы, создают тень. Крыша с солнечными батареями не должна затеняться в течение всего дня и года. Поэтому вокруг таких элементов размещать их не получится. Вентиляционные отверстия и подобные элементы тени не создают, но закрывать их сверху нельзя, иначе они перестанут функционировать. Следовательно, там тоже нельзя установить панель.
- Наличие окон. Если в здании есть мансардный этаж, в нем могут быть окна. Окна нельзя закрывать солнечными панелями, поскольку через них должен проникать свет и они должны свободно открываться.
- Технические отступы. После монтажа солнечные панели нужно обслуживать. Иногда понадобится их очистка от осадков, пыли. Может потребоваться техническая диагностика или даже замена. Поэтому планировка их монтажа должна предусматривать возможность доступа пользователя к любой панели. Ведь наступать на них нельзя. Для этого между рядами организуются отступы для обслуживания, в которых может стоять человек.
В результате площадь, доступная для монтажа панелей после анализа, может оказаться меньше, чем ожидалось ранее. Но это не обязательно мешает получить нужную производительность – с помощью преобразователей напряжения и панелей, использующих современные технологии, можно извлечь максимум пользы из имеющейся площади. Сейчас в магазинах доступно оборудование с высоким КПД.
Солнечные панели на крышу дома устанавливаются на прочное основание
Солнечная электростанция рассчитана на срок эксплуатации не менее 20 лет. Современные поликристаллические модели служат 20-25 лет, а солнечные панели монокристаллического типа – 25-30 лет. Поэтому они должны быть установлены на надежное основание. Если после монтажа окажется, что крыша требует ремонта, то появятся дополнительные расходы на демонтаж панелей и повторную установку.
Перед установкой панелей необходимо оценить следующее:
- возраст крыши и степень ее износа;
- состояние финишного покрытия кровли;
- состояние стропил;
- возможность выдерживать дополнительные нагрузки;
- есть ли в конструкции крыши какие-либо повреждения и деформации.
Если после проверки выяснилось, что конструкции крыши изношены и требуют обслуживания, то перед монтажом панелей это нужно сделать. Все компоненты кровли, которые в ближайшие годы могут потребовать замены, должны быть заменены до установки панелей. Не только финишное покрытие, но и внутренние части.
Вес солнечной панели, используемой для строительства СЭС в частных целях, составляет 20-30 кг. Для монтажа используются специальные аксессуары для солнечных батарей – рейки из алюминия. Крепления для одной панели весят около 5-10 кг. На 1 м2 солнечные панели создают нагрузку примерно в 15-20 кг.
Необходимо также учитывать, что конструкции на крыше под солнечные батареи увеличивают нагрузку на кровлю, если используются крепления с регулировкой угла наклона. Если угол наклона монтажа панелей регулировался и они не параллельны поверхности крыши, то возникает эффект паруса. Ветер увеличивает нагрузку и изнашивает, расшатывает крепления кровли. Кроме того, нагрузку создает снег, который зимой не сразу сойдет с панелей. Если для региона характерны ветры и снегопады, то перед монтажом электрооборудования следует учесть повышенную нагрузку на крышу от солнечных панелей.
Солнечные плитки для крыши монтируются по-разному на разное покрытие
Современное строительство предлагает разнообразие материалов. Поэтому в зависимости от того, чем именно покрыта крыша, солнечные панели монтируются с помощью различных креплений.
Популярными материалами, используемыми в различных частных домах, являются металлическая или битумная черепица и профнастил. Металлочерепица и профнастил – это тонкие материалы, которые сами по себе не способны выдержать вес солнечной панели. Поэтому крепление осуществляется к стропилам или другим креплениям под покрытием. Металлочерепицу или профнастил просверливают насквозь. Для предотвращения попадания осадков через отверстия используются специальные уплотнители и герметики.
Другой вариант крепления для битумной или металлической черепицы с помощью специальных зажимов. Они не проходят сквозь покрытие, а заводятся под лист черепицы. Однако сквозные отверстия для укрепления конструкции все же делаются, несущее крепление также осуществляется на стропила.
В зависимости от типа кровельного покрытия выбирается способ крепления. От этого зависит стоимость монтажа и всей конструкции. Важным аспектом является герметизация крепежных отверстий, чтобы в них не просачивались осадки. Поэтому покрытие и конструкция кровли должны быть без повреждений, не изношенными, они должны выдерживать все этапы монтажа. В монтаже не нуждаются только портативные батареи солнечные – они мобильны, их можно легко и быстро развернуть и свернуть. Однако их производительности не хватит для обеспечения энергией дома. Поэтому монтаж панелей – обязательный этап работ.
Провода солнечных панелей также требуют монтажа. Их лучше разместить в кабельных каналах, чтобы ультрафиолет и осадки не повредили изоляцию – срок службы так повысится. Кабельные каналы аккуратными и логичными линиями должны вести в дом к инвертору и аккумуляторной батарее.
Крыша из солнечных панелей не должна затеняться
Если даже около 5 % поверхности солнечных панелей окажется в тени, то производительность солнечной электростанции может упасть на 30-50 %. Все ячейки панели соединены в последовательную линию, поэтому каждая из них оказывает большое влияние на КПД.
При анализе крыши оценивается ее вероятное затенение. И при обнаружении участков, которые в определенное время суток или года могут оказаться в тени, принимается решение об устранении препятствий для света или перепланировке панелей.
Создать тень могут такие помехи:
- Высокие деревья. В летний период густая листва создает тень. Если дерево старое и в нем нет необходимости, то его можно спилить для достижения большей эффективности СЭС. Если дерево необходимо, то вероятные потери энергии компенсируются установкой дополнительных панелей в другом месте.
- Спутниковые антенны. Такие устройства имеют большую площадь и часто монтируются на крыше. Нецелесообразно отдавать площадь крыши антенне вместо солнечных панелей. Лучше переместить антенну в другое место, например, на стену.
- Ландшафт. Если рядом с домом есть холмы, скалы, каньоны или здание расположено в низине, то ландшафт может затенять часть крыши в определенное время суток. Это самое сложное препятствие, устранить которое невозможно. Единственным выходом здесь будет использование панелей на других площадях для компенсации эффекта тени.
Ландшафт и деревья обычно не влияют, если солнечные батареи устанавливаются на крыше многоэтажного дома, поскольку эти препятствия ниже. Здесь проблема может быть только в антеннах, которыми крыша бывает покрыта в большом количестве. На крыше многоэтажного дома может быть еще установлено коммуникационное оборудование, например, для интернета или антенны мобильной связи. Оборудование для интернета можно спрятать за панелями, это даже будет преимуществом: на него не будет попадать дождь и светить солнце, не понадобится делать дополнительную крышу для него. А вот антенны мобильной связи могут стать серьезным препятствием. Перенести их нельзя и они высокие. В таком случае потери энергии от тени компенсируются за счет установки дополнительных панелей.
Как должна быть подготовлена крыша дома из солнечных батарей
Исходя из вышеописанного и нашего опыта, можно сказать, что перед монтажом панелей крыша должна быть подготовлена следующим образом:
- необходим анализ крыши специалистами, осуществляющими монтаж, и планирование размещения панелей;
- по возможности нужно устранить препятствия, создающие тень;
- если крыша требует обслуживания, провести его до монтажа солнечных панелей;
- если монтаж осуществляется на крыше многоквартирного дома, то уточнить в жилищной компании, нужны ли для этого какие-либо разрешения.
Мы рассмотрели, как реализуется кровля из солнечных батарей и какие требования к ней предъявляются. Изучили, на какие аспекты стоит обращать внимание перед планированием размещения панелей, а также узнали, что можно сделать, чтобы улучшить эффективность будущей СЭС.
