Встановити сонячні панелі на даху – чудова ідея. Ви зможете отримувати енергію безкоштовно і незалежно від її постачання. До того ж саме на даху ці конструкції не заважатимуть мешканцям і не займатимуть корисного простору. Ця ідея спала на думку багатьом: достатньо лише поглянути на дахи деяких будівель – сонячні панелі там уже встановлені й працюють. Якщо ви хочете зробити те саме, то купівля сонячної батареї повинна супроводжуватися правильним розрахунком. Потрібно з'ясувати, чи підходить ваш дах для їх встановлення, чи можливо це саме у ваших умовах. І якщо так, то чи знадобиться якесь доопрацювання.
Чому сонячні панелі на даху – найкращий варіант
Є безліч місць, де можна було б встановити сонячні панелі – дах, стіна, балкон, ділянка. Але саме дах – оптимальний варіант, який дасть найбільший ефект. На це є кілька причин:
- крім захисної функції для будівлі, дах більше не відіграє жодної ролі, там не можна садити рослини, утримувати тварин, облаштувати зону відпочинку та використовувати будь-яким іншим чином;
- це найвища частина будівлі, а отже, ймовірність затінення там найменша, що дуже важливо для сонячної електростанції;
- дах – це частина будинку, підключити панель до його мережі буде легко, знадобиться менше проводів, ніж якби довелося вести їх від ділянки на землі;
- дах – важкодоступне місце, до сонячних панелей для будинку, розміщених на даху, дістатися буде складно, тому на них нічого випадково не впаде під час господарських робіт, їх не зачепить автомобіль під час паркування у дворі, діти під час гри не пошкодять панелі, також на даху вони захищені від вандалів.
Але попри переваги, при монтажі сонячних панелей на даху потрібно врахувати безліч факторів. Вони впливають на ефективність і зручність експлуатації майбутньої електростанції. Розглянемо, що саме буде важливим і на що звертати увагу перед установкою.
Дах під сонячні батареї повинен бути правильно орієнтований за сторонами світу
Від того, на яку сторону світу спрямовані сонячні панелі, залежить ефективність СЕС протягом доби. Оптимальне положення – на південь. Але у продажу доступні сонячні панелі полікристалічного типу, що використовують сучасні технології, які дозволяють отримувати достатньо енергії та при інших положеннях. Тому на практиці, коли монтуються сонячні батареї, дах може бути орієнтований не тільки на південь, але й на захід та схід. Північна сторона не дасть ефекту, на таку сторону даху панелі зазвичай не встановлюють.
У багатьох приватних будинках дах має складну геометрію. Тому проектувальники для досягнення більшої ефективності СЕС використовують усі доступні для цього поверхні покрівлі – ті, що орієнтовані на захід, схід і південь. Це забезпечує ефективну роботу СЕС протягом усього світлового дня без значних втрат продуктивності.
Сонячні панелі на даху будинку повинні розміщуватися під правильним кутом
Кут нахилу монтажу сонячної панелі залежить від віддаленості від екватора. У регіонах України сонячні панелі монтуються під кутом 25-35°. Враховується кут відносно лінії горизонту, а не поверхні даху, землі або інших площин. У будинках скати даху можуть бути розташовані під різним кутом. У деяких місцях дах може бути навіть плоским. Але це зовсім не означає, що встановити там сонячні панелі неможливо.
Незалежно від того, який кут нахилу має дах, сонячні батареї можна змонтувати оптимально. Під час монтажу можна скоригувати кут нахилу панелей за допомогою кріпильних конструкцій. Однак необхідність коригування збільшує вартість матеріалів, послуги з установки, а також вагу всієї конструкції (навантаження на дах підвищується).
Крім того, коли сонячні батареї на похилих дахах лежать паралельно покрівлі (коли кут її нахилу відповідає оптимальному для СЕС), це виглядає естетично, гладко. Коли кут монтажу панелі відрізняється від кута нахилу даху, це може вплинути на зовнішній вигляд будівлі.
Тому спочатку оцінюється можливість установки панелей під оптимальним кутом без додаткового коригування. Якщо це неможливо, то вдаються до додаткових конструкцій.
При встановленні сонячних панелей для квартир або будівель з плоским дахом обійтися без додаткових конструкцій не вийде. Адже розміщувати панелі паралельно землі неприпустимо. І вплив на зовнішній вигляд будівлі при монтажі на плоский дах буде максимальним. Необов'язково негативним, але панелі будуть добре помітні.
Однак плоский дах добре підходить для монтажу сонячних панелей біфракційних. Вони вловлюють додаткове світло, відбите від інших поверхонь, тому їх ККД вищий. Яким би не був дах, сонячна батарея такого типу монтується під кутом. Встановлювати їх паралельно площині даху не потрібно – так світло не буде відбиватися на задню поверхню.
Кут нахилу впливає не тільки на продуктивність сонячної електростанції протягом доби. Від цього залежить, наскільки швидко з панелей стікатимуть опади. Чим крутіший кут, тим швидше з поверхні стече дощ і зійде сніг, тим менша ймовірність, що користувачеві доведеться очищати опади вручну.
Сонячні батареї для даху можуть бути встановлені не на всій площі
На перший погляд, може здатися, що вся площа даху може бути покрита сонячними панелями. Але насправді це не так. При проектуванні плану монтажу враховуються такі деталі:
- Геометрія скатів даху. Не всі поверхні даху мають строго прямокутну форму. Кути можуть відрізнятися від прямих у більшу і меншу сторони, таким чином утворюються косі лінії скатів. Покрити їх панелями можна тільки до певної межі ската, а далі вони залишаються порожніми. Адже всі сонячні панелі мають прямокутну форму.
- Наявність технічних елементів. На даху будівлі розміщуються димоходи, отвори для припливу і витяжки вентиляції та інші елементи. Високі конструкції, такі як димоходи, створюють тінь. Дах із сонячними батареями не повинен затінюватися протягом усього дня та року. Тому навколо таких елементів розміщувати їх не вийде. Вентиляційні отвори та подібні елементи тіні не створюють, але закривати їх зверху не можна, інакше вони перестануть функціонувати. Отже, там теж не можна встановити панель.
- Наявність вікон. Якщо в будівлі є мансардний поверх, у ньому можуть бути вікна. Вікна не можна закривати сонячними панелями, оскільки через них має проникати світло і вони повинні вільно відкриватися.
- Технічні відступи. Після монтажу сонячні панелі потрібно обслуговувати. Іноді знадобиться їх очищення від опадів, пилу. Може знадобитися технічна діагностика або навіть заміна. Тому планування їх монтажу повинно передбачати можливість доступу користувача до будь-якої панелі. Адже наступати на них не можна. Для цього між рядами організовуються відступи для обслуговування, в яких може стояти людина.
В результаті площа, доступна для монтажу панелей після аналізу, може виявитися меншою, ніж очікувалося раніше. Але це не обов'язково заважає отримати потрібну продуктивність – за допомогою перетворювачів напруги та панелей, що використовують сучасні технології, можна отримати максимум користі з наявної площі. Зараз у магазинах доступне обладнання з високим ККД.
Сонячні панелі на даху будинку встановлюються на міцну основу
Сонячна електростанція розрахована на термін експлуатації не менше 20 років. Сучасні полікристалічні моделі служать 20-25 років, а сонячні панелі монокристалічного типу – 25-30 років. Тому вони повинні бути встановлені на надійну основу. Якщо після монтажу виявиться, що дах потребує ремонту, то з'являться додаткові витрати на демонтаж панелей і повторну установку.
Перед встановленням панелей необхідно оцінити наступне:
- вік даху та ступінь його зносу;
- стан фінішного покриття покрівлі;
- стан крокв;
- можливість витримувати додаткові навантаження;
- чи є в конструкції даху якісь пошкодження та деформації.
Якщо після перевірки з'ясувалося, що конструкції даху зношені та потребують обслуговування, то перед монтажем панелей це потрібно зробити. Усі компоненти покрівлі, які в найближчі роки можуть потребувати заміни, повинні бути замінені до встановлення панелей. Не тільки фінішне покриття, але й внутрішні частини.
Вага сонячної панелі, що використовується для будівництва СЕС у приватних цілях, становить 20-30 кг. Для монтажу використовуються спеціальні аксесуари для сонячних батарей – рейки з алюмінію. Кріплення для однієї панелі важать близько 5-10 кг. На 1 м2 сонячні панелі створюють навантаження приблизно в 15-20 кг.
Необхідно також враховувати, що конструкції на даху під сонячні батареї збільшують навантаження на покрівлю, якщо використовуються кріплення з регулюванням кута нахилу. Якщо кут нахилу монтажу панелей регулювався і вони не паралельні поверхні даху, то виникає ефект вітрила. Вітер збільшує навантаження і зношує, розхитує кріплення покрівлі. Крім того, навантаження створює сніг, який взимку не відразу зійде з панелей. Якщо для регіону характерні вітри та снігопади, то перед монтажем електрообладнання слід врахувати підвищене навантаження на дах від сонячних панелей.
Сонячні плитки для даху монтуються по-різному на різне покриття
Сучасне будівництво пропонує різноманіття матеріалів. Тому залежно від того, чим саме покритий дах, сонячні панелі монтуються за допомогою різних кріплень.
Популярними матеріалами, що використовуються в різних приватних будинках, є металева або бітумна черепиця та профнастил. Металочерепиця та профнастил – це тонкі матеріали, які самі по собі не здатні витримати вагу сонячної панелі. Тому кріплення здійснюється до крокв або інших кріплень під покриттям. Металочерепицю або профнастил просвердлюють наскрізь. Для запобігання потрапляння опадів через отвори використовуються спеціальні ущільнювачі та герметики.
Інший варіант кріплення для бітумної або металевої черепиці за допомогою спеціальних затискачів. Вони не проходять крізь покриття, а заводяться під лист черепиці. Однак наскрізні отвори для зміцнення конструкції все ж робляться, несуче кріплення також здійснюється на крокви.
Залежно від типу покрівельного покриття обирається спосіб кріплення. Від цього залежить вартість монтажу та всієї конструкції. Важливим аспектом є герметизація кріпильних отворів, щоб у них не просочувалися опади. Тому покриття та конструкція покрівлі повинні бути без пошкоджень, не зношеними, вони повинні витримувати всі етапи монтажу. У монтажі не потребують лише портативні сонячні батареї – вони мобільні, їх можна легко і швидко розгорнути та згорнути. Однак їхньої продуктивності не вистачить для забезпечення енергією будинку. Тому монтаж панелей – обов’язковий етап робіт.
Проводи сонячних панелей також вимагають монтажу. Їх краще розмістити в кабельних каналах, щоб ультрафіолет і опади не пошкодили ізоляцію – термін служби так підвищиться. Кабельні канали акуратними та логічними лініями повинні вести в будинок до інвертора та акумуляторної батареї.
Дах із сонячних панелей не повинен затінюватися
Якщо навіть близько 5 % поверхні сонячних панелей опиниться в тіні, то продуктивність сонячної електростанції може впасти на 30-50 %. Усі комірки панелі з'єднані в послідовну лінію, тому кожна з них має великий вплив на ККД.
Під час аналізу даху оцінюється ймовірність його затінення. І при виявленні ділянок, які в певний час доби або року можуть опинитися в тіні, приймається рішення про усунення перешкод для світла або перепланування панелей.
Створити тінь можуть такі перешкоди:
- Високі дерева. У літній період густе листя створює тінь. Якщо дерево старе і в ньому нема потреби, то його можна спиляти для досягнення більшої ефективності СЕС. Якщо дерево необхідне, то ймовірні втрати енергії компенсуються встановленням додаткових панелей в іншому місці.
- Супутникові антени. Такі пристрої мають велику площу і часто монтуються на даху. Недоцільно віддавати площу даху антені замість сонячних панелей. Краще перемістити антену в інше місце, наприклад, на стіну.
- Ландшафт. Якщо поруч з будинком є пагорби, скелі, каньйони або будівля розташована в низині, то ландшафт може затінювати частину даху в певний час доби. Це найскладніша перешкода, усунути яку неможливо. Єдиним виходом тут буде використання панелей на інших площах для компенсації ефекту тіні.
Ландшафт і дерева зазвичай не впливають, якщо сонячні батареї встановлюються на даху багатоповерхового будинку, оскільки ці перешкоди нижчі. Тут проблема може бути тільки в антенах, якими дах буває покритий у великій кількості. На даху багатоповерхового будинку може бути ще встановлено комунікаційне обладнання, наприклад, для інтернету або антени мобільного зв'язку. Обладнання для інтернету можна заховати за панелями, це навіть буде перевагою: на нього не потраплятиме дощ і не світитиме сонце, не знадобиться робити додатковий дах для нього. А ось антени мобільного зв'язку можуть стати серйозною перешкодою. Перенести їх не можна і вони високі. У такому випадку втрати енергії від тіні компенсуються за рахунок установки додаткових панелей.
Як має бути підготовлений дах будинку з сонячних батарей
Виходячи з вищеописаного та нашого досвіду, можна сказати, що перед монтажем панелей дах повинен бути підготовлений наступним чином:
- необхідний аналіз даху фахівцями, які здійснюють монтаж, та планування розміщення панелей;
- по можливості потрібно усунути перешкоди, що створюють тінь;
- якщо дах потребує обслуговування, провести його до монтажу сонячних панелей;
- якщо монтаж здійснюється на даху багатоквартирного будинку, то уточнити в житловій компанії, чи потрібні для цього якісь дозволи.
Ми розглянули, як реалізується покрівля із сонячних батарей і які вимоги до неї висуваються. Вивчили, на які аспекти варто звертати увагу перед плануванням розміщення панелей, а також дізналися, що можна зробити, щоб поліпшити ефективність майбутньої СЕС.
