установка солнечных панелей на плоской крыше
Установка солнечных панелей на плоской крыше
Монтаж солнечных батарей на плоской крыше
Оптимальный угол уклона солнечных панелей зависит от сезона, летом наклон панелей должен быть ниже, чем зимой, но при невозможности постоянно корректировать наклон солнечных панелей, то угол наиболее подходящий для установки панелей в средней полосе России считается от 24 до 35 градусов.
Существует два различных способа монтажа солнечных батарей на плоской крыше:
Наиболее распространенной формой является монтажная рама (из оцинкованной стали или алюминия) на которую прикрепляются фотоэлектрические модули. Раму неподвижно закрепляют на крыше или земле. Данная система имеет большую «парусность», поэтому требует крепкой заделки в основание, но при этом такую конструкцию можно устанавливать и на землю, на предварительно изготовленный фундамент.
В другом варианте на кровлю прочно закрепляются направляющие, являющиеся основанием, на которое затем крепятся передняя и задние стойки, с помощью которых можно регулировать угол наклона. Эта форма установки солнечной системы подходит для плоских крыш с непрочным основанием, куда невозможно прочно установить большой металлический каркас.
Изготовление такого каркаса значительно проще и дешевле, нежели монтажной рамы, зато такой метод установки не сможет обеспечить сползание снежной массы с панелей, в результате чего снег будет накапливаться и панели не смогут вырабатывать электричество.
Обычно на плоских крышах или на земле в фотоэлектрических системах панели монтируются в несколько рядов друг за другом, поэтому важно иметь достаточное расстояние между рядами, чтобы предотвратить затенение солнечных панелей друг другом.
Подойдёт ли ваша крыша для солнечных панелей
Крыша — самое удобное место для установки домашней солнечной электростанции, ведь здесь лучшая освещённость в течение дня. Тем более так система не занимает место на территории и придаёт эстетичный внешний вид дому. Но как понять, что крыша подходит для установки солнечных панелей.
Идеальная крыша для солнечных батарей
Это основные характеристики, благодаря которым вы получите максимальную выработку электроэнергии. Но даже если что-то не соответствует, ставить крест на вашей задумке не стоит.
Какой должна быть крыша для установки солнечных панелей
А теперь рассмотрим все параметры, которые необходимо учесть, пока вы не начали монтаж.
Инсоляция в вашем регионе
Крыша вашего дома может идеально подходить для солнечных батарей, но из-за недостаточной солнечной активности вы можете так и не выйти на окупаемость проекта.
Эти данные помогут понять, на какой уровень солнечного воздействия вы можете рассчитывать.
Направление крыши
Выше мы говорили, что идеально — это когда крыша выходит на юг, так она будет получать максимум солнечного света в течение дня. Но вариант с западным и восточным направлением тоже приемлем, особенно если выставить правильный угол наклона панелей.
Угол наклона крыши
Практически любой наклон крыши подойдёт, т.к. оптимальный угол наклона солнечных батарей можно отрегулировать кронштейнами. Конечно, проще всю конструкцию прикрепить непосредственно к плоскости крыши и не возвращаться к этому вопросу, но здесь важно учитывать, что в течение года Солнце занимает разное положение на небосводе, а значит логично будет предусмотреть возможность корректировать наклон солнечных панелей.
Лучший вариант — это хотя бы раз в сезон менять угол панелей. Необязательно делать это вручную, т.к. можно использовать электронные трекеры — подвижные платформы, которые поворачивают фотоэлектрические модули за Солнцем и корректируют сезонный угол наклона.
Размер и форма крыши
Просторная квадратная крыша отлично подойдёт для ваших целей. Всегда будет место, чтобы развернуться во время монтажных работ, да и не исчезнет необходимость покупать дорогие модели солнечных панелей с наивысшей эффективностью. Имея достаточно полезной площади, можно приобрести качественные поликристаллические модули, которые пусть и не супермощные, но недорогие и долговечные.
Усугубляют ситуацию различные конструкции на крыше, например, дымоходы или антенны. Это фактор, который резко уменьшает полезную площадь. Спасёт только продуманная проектировка солнечной электростанции.
Затенение крыши
Любые объекты, которые отбрасывают на крышу тени, будут так или иначе влиять на эффективность работы солнечных панелей. Хуже всего, если это соседняя постройка, отбрасывающая тень на дом, который вы хотите перевести на солнечную энергию. В этом случае модули будут работать, но результативность лучше протестировать заранее: закрепите одну панель на крыше и в течение солнечного дня определите, сколько она вырабатывает электричества. Зная потребности вашего домохозяйства, вы поймёте сколько таких панелей понадобится установить и поместятся ли они на крыше.
Если тень на кровлю отбрасывают деревья, то по возможности их лучше просто спилить. Так не придётся их постоянно подрезать и сведётся к нулю вероятность того, что ветки повредят солнечные батареи.
Состояние крыши
Лучше устанавливать панели на новую кровлю, ведь в случае её замены потребуется демонтаж солнечной системы, а потом придётся всё крепить заново, что просто экономически нецелесообразно. Учитывайте, что фотоэлектрические батареи могут служить несколько десятков лет, соответственно и ремонт крыши не должен на этот период планироваться.
Понятно, что и на старую кровлю нельзя ничего устанавливать по причине того, что она может просто не выдержать дополнительной нагрузки, провалиться и повредить солнечные модули.
Материал кровли
Большинство современных кровельных материалов подойдут для монтажа солнечных панелей. С осторожностью нужно относиться к шиферу и глиняной черепице — тут велика вероятность поломки кровли во время монтажных работ.
Практически любая крыша подойдёт для установки солнечных батарей. Заблаговременно убедитесь в состоянии кровли и избавьтесь от затемнений. Хорошо, если пологий край крыши выходит на юг и имеет угол около 30 градусов, но это не главный ориентир, т.к. всё можно откорректировать правильным каркасом и кронштейнами.
Установка солнечных панелей на крышу частного дома
Использование альтернативных источников для выработки электричества – одно из наиболее перспективных направлений в развитии энергетики. Если раньше стоимость солнечных батарей существенно ограничивала возможности для их установки, то сегодня элементы стали более доступны. Именно поэтому сейчас установка солнечных батарей на крыше становится всё более популярным и экономически оправданным решением.
Варианты крепления солнечных батарей на крыше
В большинстве случаев монтаж панелей выполняется на крыше частного дома. Ключевым параметром при выборе способа крепления становится конструкция кровли. При этом важно учитывать её способность выдерживать суммарные нагрузки.
В любом случае крепления должны быть неподвижными и достаточно надёжными, чтобы они выдерживали ветровые нагрузки, воздействие погодных факторов (высокой влажности, экстремальных температур).
Основные этапы установки
Весь процесс состоит из 2-х этапов:
Монтаж профильного каркаса
Установка солнечных батарей на крыше начинается со сборки каркаса или рамы из металлического профиля.
Все необходимые отверстия в профилях просверливаются заранее, чтобы упростить сборочные работы на высоте.
Рекомендуемый размер профиля под стандартные панели — 25×25 мм. Болты для соединения элементов конструкции 6-8 мм.
Зафиксировать направляющие на кровле можно с помощью металлических уголков 50×50 мм или шпилек диаметром 12 мм. В любом случае между крышей и панелями должен быть зазор 50-100 мм, чтобы снизить вероятность перегрева элементов.
Итоговая конструкция зависит от необходимого угла уклона.
Недопустимы перекосы конструкции. В этом случае возникает поверхностное напряжение, из-за которого на фотоэлементах со временем появляются микротрещины.
Крепление панелей
На готовый каркас болтами 6-8 мм устанавливаются солнечные панели.
Позаботитесь о предварительном выводе и надёжной изоляции проводов от батарей.
Убедитесь, что итоговая конструкция устойчива и не издаёт скрипов при воздействии ветра.
Что важно учитывать при монтаже солнечных панелей
Грамотная установка солнечных панелей на крыше – обязательное условие для их эффективной работы. Только в этом случае можно гарантировать корректную работу, а также соответствие параметров генерируемой электроэнергии заявленным производителем параметрам. В частности на производительность батарей влияют расположение элементов: они должны быть направлены строго в южном направлении (предельно допустимое отклонение составляет 20⁰).
В ситуации, когда скаты располагаются с восточной и западной стороны, система должна быть более мощной. Не менее важно выдерживать рекомендации по углу наклона панелей, месту их размещения. Необходимо учитывать, что потребуется удобный доступ для обслуживания батарей (для этих целей стоит спроектировать площадку для перемещения).
При этом место установки не должно находиться в зоне, куда отбрасывают тень соседние здания или растущие рядом деревья. Если других вариантов нет, можно использовать для монтажа поворотные крепления или отдельные фермы.
Будущее именно за экологически чистыми технологиями и альтернативной энергетикой. С солнечными батареями вы будете готовы к нему уже сейчас!
«Солнечная крыша» как вариант кровельного покрытия
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
Как результат, даже домовладельцы, располагающие средствами для монтажа солнечных батарей, не ставят их на крышу или вынуждены отводить место на участке под установку фотоэлектрических панелей.
Решение проблемы предлагает изобретатель из Калифорнии Зак Тейлор. Он разработал систему, объединившую в себе высокоэффективные солнечные батареи и классическую фальцевую кровлю.
Однажды мне в голову пришла идея. Любому загородному дому нужна электрическая энергия и красивая крыша, надо объединить их вместе!
Система представляет собой многослойную систему (пирог изнутри наружу), состоящую из следующих компонентов:
Т.е. фотоэлементы работают, как обычные батареи. Лучи солнца беспрепятственно проходят сквозь стекло и пленку и попадают на фотоэлементы, но создаётся полная оптическая иллюзия, что крыша покрыта фальцевой кровлей.
Сверхпрочное стекло выполняет защитную функцию (в случае града и т.п.). Мы также предусмотрели воздушный зазор, который сделан между основанием крыши и фотоэлементами. Благодаря этому осуществляется вентиляция подкровельного пространства, а система не перегревается в жаркие дни.
По словам разработчиков «солнечной крыши», гарантия на систему составляет 40 лет. На выбор доступно 8 цветовых вариантов окрашивания панелей, это полностью готовый продукт. С монтажом солнечных панелей на крыше легко справится тот, кто разбирается в нюансах строительства крыш и укладки кровельных покрытий.
Кровля из солнечных батарей эстетично выглядит и отлично
смотрится на коттедже любого дизайна: от хай-тека до
классики. Домовладелец раз и навсегда избавлен от
«головной боли», как смонтировать солнечные панели
так, чтобы не испортить дорогое кровельное покрытие.
Вся крыша дома сделана из солнечных батарей!
Фотоэлементами покрыта вся ее площадь, за счёт чего
повышается КПД системы и количество вырабатываемой
ею электроэнергии.
На данном этапе устройство проходит финальные испытания. Запуск изделия в серийное производство и продажа намечены на 2018 год.
На FORUMHOUSE есть статья, где собран практический опыт пользователей портала по строительству автономного дома применительно к нашему суровому климату и условиям эксплуатации.
Также рекомендуем материалы, где описывается крыша с интегрированными солнечными коллекторами и внешне неотличимая от сланцевой кровли, и необычная отопительная система «тёплый потолок».
Ставим солнечные батареи на крышу дома: тонкости выбора и монтажа
О солнечной энергетике и выгодах, которые она несет, слышал, наверное, каждый. Возобновляемые источники электроэнергии активно обсуждают как минимум последние 10 лет, а после принятия в декабре 2019 года закона о зеленом тарифе эта тема в России и вовсе стала трендовой. И доходной. Во всяком случае, для компаний, которые ставят солнечные батареи на крышу дома. А вот с пользой для владельца домашней солнечной электростанции (СЭС) все не так очевидно.
Обычно компании, продающие солнечные батареи, завлекают клиентов автономностью, экологичностью, экономией на электроэнергии и даже заработком на ее продаже государству. Нельзя сказать, что при этом они обманывают. Но и всей правды, как принято в рекламе, не говорят.
Есть случаи, когда установка солнечных батарей на крыше — действительно отличная инвестиция в будущее. Во всех смыслах: от сохранения природы до заработка. Но и ситуации, когда в монтаже домашней солнечной электростанции нет ни малейшего смысла, тоже не редкость. Весь фокус в том, чтобы научиться отличать первую ситуацию от второй. А для этого нужно разбираться в принципах работы солнечных панелей, их видах и тех факторах, которые влияют на производительность батарей.
Содержание
Кратко об основах: что такое солнечные панели, и как они работают
Солнечные батареи — это модули, которые состоят из нескольких десятков фотоэлектрических элементов, соединенных последовательно или параллельно. Как только на фотоэлектрический элемент попадает свет, он начинает вырабатывать электричество, причем чем интенсивнее освещение, тем больше электроэнергии можно получить. В средней полосе России летом качественные солнечные панели для дома могут вырабатывать около 150 Вт/м2 в пике и примерно 120 Вт/м2 в обычных условиях.
Принцип работы солнечных батарей
Свет — это поток фотонов, элементарных частиц с небольшой энергией. Когда свет попадает на солнечный элемент, материал, из которого он состоит, поглощает небольшое количество фотонов. Из-за этого высвобождаются электроны, и между контактными слоями возникает электрический ток. И хотя энергия каждого фотона невелика, их много, поэтому солнечные панели на крыше частного дома способны выдавать тысячи киловатт, а мощность крупных солнечных электростанций исчисляется мегаваттами.
Солнечный элемент состоит из семи основных слоев:
Верхний антибликовый слой защищает фотоэлектрические элементы от повреждения и попадания влаги, одновременно увеличивая светопоглощающую способность панелей. Именно из-за стекла многие солнечные батареи характерного синего цвета. Два вида кремния нужны для появления разницы потенциалов при выбивании электронов фотонами. Эту разницу потенциалов снимают с двух контактов — лицевого и заднего — в виде постоянного тока напряжением около 0,5 В. Подложка — основа для монтажа солнечных элементов, которая так же, как и стекло, защищает панель от попадания внутрь нее влаги.
Из-за такой простой конструкции у солнечных панелей большой срок службы — 35-40 лет. Причем деградация качественных батарей во многом связана не с разрушением кристаллов кремния, а с потемнением подкладочной EVA пленки, которую укладывают между фотоэлементами и стеклом.
Виды солнечных панелей
Подавляющее большинство солнечных панелей делают из кремния (Si), но есть перспективные батареи из теллурида кадмия (Cd-Te) и деселенида галлия-меди-индия (CIS или CIGS). Потенциально они значительно снизят стоимость домашней солнечной электростанции, но это только в перспективе. Пока некремниевые фотоэлементы производят всего несколько компаний в мире, и цена за один ватт мощности у них выше, поэтому такие солнечные батареи для дома в России почти не используют.
Независимо от материала, солнечные панели бывают трех видов:
Кроме «чистых» панелей, работа которых основана на одном типе материала, в последние несколько лет появились гибридные гетероструктурные (HJT или HIT) солнечные батареи. В них используется одновременно и кристаллический, и аморфный кремний, что повышает КПД панелей и улучает их работу в условиях рассеянного света и повышенных температур.
Как выбрать солнечные батареи
Большинство людей выбирает солнечные панели на крышу дома примерно по тому же принципу, что и кофеварку или пылесос. То есть ориентируются в основном на цену, рекламу и отзывы в интернете. Вот только такой подход в корне неверен: никто не ждет от пылесоса, что он прослужит не менее 25 лет, да еще и все это время работая на улице под палящими лучами солнца. При таком большом сроке службы отзывы людей, которые поставили солнечные батареи на крышу своего дома максимум год-два назад, просто не несут никакой ценности. Не говоря уже о том, что это немассовый товар, из-за чего отзывы реальных людей буквально тонут в массе заказных.
Поэтому, выбирая комплект солнечных батарей, советуем учитывать такие характеристики:
Теперь о цене. Для большинства людей это главный параметр системы, но мы рекомендуем смотреть на него в последнюю очередь. На длинной дистанции в десятки лет брендовое и дорогое оборудование часто оказывается более выгодным, чем дешевое. Такие солнечные панели медленнее стареют, выдают большую мощность на единицу площади, часто имеют даже не нулевой, а позитивный толеранс. Все это суммарно компенсирует большую изначальную стоимость уже через 5-8 лет работы. Конечно, речь идет об оправдано дорогом оборудовании. Например, лучше купить солнечную батарею на крышу из монокристаллических элементов топового производителя, чем такую же панель, изготовленную мелкой компанией. Если же вы покупаете панели, которые сделаны по последней технологии или модные модули в виде черепицы и других кровельных материалов, то это сложно назвать рациональной покупкой.
Кроме того, смотрите не на цену всей батареи, а на стоимость 1 Вт энергии. Это более информативный показатель, поскольку мощность солнечных панелей одного размера, но разных производителей часто отличается на десятки процентов.
Что влияет на производительность солнечной электростанции
Максимальная производительность домашней солнечной электростанции ограничена производительностью солнечных панелей. А вот то, сколько электричества будет вырабатывать система в реальных условиях, зависит от целого ряда не всегда очевидных для покупателя вещей.
Качество оборудования
Кроме самой солнечной панели, в домашнюю СЭС входит как минимум еще два устройства: контроллер и инвертор. И обычно их подбирают по остаточному принципу. Из-за этого потери на них могут достигать 20-25%. То есть вы будете получать всего 75% от вырабатываемой солнечными панелями энергии только потому, что не уделили выбору инвертора и контроллера достаточно внимания. Для сравнения, по стандарту потери не должны превышать 5%.
Качественный инвертор — это, прежде всего, устройство с высоким КПД — от 95%. Причем это должен быть реальный КПД, а не просто числа на корпусе. Например, средние и мелкие китайские производители часто завышают показатели своих инверторов, в реальности же их КПД может быть 85% и даже 80%. Поэтому лучше выбирайте контроллеры и инверторы европейских, японских или американских производителей. Продукцию китайских заводов, за исключением очень крупных производителей, стоит покупать, только если есть возможность проверить соответствие реального КПД номинальному.
Кроме того, со временем инвертор и контроллер нужно будет поменять. И чем качественнее он будет, тем позже понадобится такая замена. Например, топовые устройства меняют через 15-16 лет, в то время как дешевые инверторы часто выходят из строя, не отслужив и 5 лет.
Расположение
Эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую зависит от угла, под которым лучи солнца падают на панель. В России этот угол максимальный, если панели направлены строго на юг. В этом случае домашняя СЭС будет выдавать наибольшую мощность. Юго-восточное и юго-западное направление чуть хуже, но это тоже хороший вариант — мощность будет ниже, но незначительно. Направлять панели на запад, восток и, тем более, север нежелательно из-за сильного снижения производительности домашней солнечной электростанции.
Если скаты дома направлены на запад или восток, то выгоднее ставить панели прямо на грунт. Такой монтаж солнечных батарей немного дороже из-за заливки фундамента и необходимости в мощном каркасе, но эти расходы окупаются большей производительностью панелей.
Уровень инсоляции
Далеко не все регионы России подходят для установки солнечных батарей. На севере страны, включая Санкт-Петербург, уровень инсоляции слишком мал, чтобы у солнечных панелей была приемлемая эффективность. Это, опять-таки, связано с углом падения солнечных лучей, только на этот раз не с горизонтальным, а с вертикальным. И чем ближе к югу, тем выше солнце над горизонтом и больше солнечных дней.
Кроме того, от географических координат зависит и угол наклона солнечных панелей. На севере их нужно ставить под большим углом, а по мере движения на юг этот угол уменьшается до тех пор, пока не становится почти нулевым на экваторе.
Независимо от уровня инсоляции, выработку солнечных панелей можно увеличить, если установить их на поворотные платформы и подключить к устройству слежения за солнцем. Устройство поворачивает солнечную батарею в течение дня так, чтобы она, как подсолнух, постоянно была направлена на солнце. Для этого панели крепят на держателе, который параллелен полярной оси. Именно такой способ монтажа описывает последняя строчка в таблице. Поворотные устройства очень эффективны, но при этом стоят они дорого, поэтому солнечные панели для дома оснащаются ими редко.
Затенение панелей
Вы построили дом прямо в лесу в тени высоких деревьев? Поздравляем — это красиво и экологично, но поставить солнечные батареи на крышу такого дома вряд ли получится. Точнее, установить их можно, вот только эффективность панелей в тени невелика. Тоже касается и любой другой тени, например, от близлежащего многоквартирного дома или большого коттеджа соседа. Если затенение есть, то нужно либо убрать препятствие, например, дерево, либо установить панели не на кровле, а на солнечной части приусадебного участка.
5 реальных причин поставить солнечные панели на крыше дома
Солнечные батареи — горячая тема. Сторонники этой технологии приписывают ей множество достоинств, часто несуществующих. Противники, наоборот, отрицают даже очевидные преимущества. Истина, как всегда, посередине. Установка солнечных батарей крыше дома в ряде случаев более чем оправдана из-за пяти причин:
Конечно, эти преимущества нужно сопоставлять с эффективностью солнечных панелей в конкретных условиях, а также со стоимостью системы.
Сколько стоит установка домашней солнечной электростанции
Цена установки солнечных батарей на крыше в основном зависит от двух факторов: вида системы и ее мощности. И если с мощностью все понятно — чем она больше, тем дороже домашняя солнечная электростанция, то о ее видах расскажем подробнее.
Системы электроснабжения с солнечными панелями на крыше дома бывают трех видов:
Аккумуляторные батареи стоят дорого, к тому же их нужно менять раз в 3-8 лет в зависимости от типа аккумулятора и режима использования. Поэтому их наличие сильно удорожает систему. Если брать средние числа, то:
При расчете стоимости установки солнечных батарей смотрите цену 1 кВт полностью готовой системы с установкой и без нее. Так вы сможете быстро сравнить предложения разных компаний между собой и выбрать самое выгодное.
Установка солнечных батарей в частном доме
Установка солнечных панелей на крыше — это сложная задача, поскольку нужно не просто закрепить батареи на крыше, но и правильно соединить их и собрать в одну систему. Поэтому монтажом должны заниматься специалисты. При этом подготовительный этап работ — ответственность владельца дома.
На подготовительном этапе вы должны оценить состояние кровли. Установка солнечных батарей на дом делает капитальный ремонт крыши очень дорогим, поэтому вы должны быть уверены, что кровля прослужит еще не менее 25 лет. Если у вас есть в этом сомнения, то лучше перестелите кровельное покрытие.
Убедитесь, что стропильная система выдержит дополнительную нагрузку. В среднем сами панели весят 15-18 кг/м2, что обычно не критично. Но если крыша пологая, то батареи наклоняют с помощью подпорных конструкций. В этом случае снег будет скапливаться как на самом скате, так и на панелях, и тогда нагрузка может стать существенной. Если у вас такой случай, укрепите стропильную систему подпорками и дополнительными упорами.
Наконец, всегда проверяйте, какие монтажные комплекты будут использовать строители. Избегайте самоделок — брендовые монтажные комплекты тщательно рассчитываются производителями и, главное, испытываются. Поэтому они без проблем выдерживают штормовые ветра и большой вес снегового покрова, чего нельзя сказать о самодельных кронштейнах и рейках.
В остальном придется довериться монтажной бригаде. При этом старайтесь контролировать качество работ на каждом этапе. В этом вам поможет видео, в котором показаны особенности установки солнечных панелей на крыши из разных материалов:
Подведем итоги
Солнечные панели — прогрессивная «зеленая» технология, которая позволяет сделать дом автономным и независящим от местного поставщика электроэнергии. Кроме того, с ее помощью можно сэкономить на оплате счетов за электричество и увеличить срок службы крыши.
При выборе солнечных панелей нужно учитывать их производителя, толеранс, температурный коэффициент, КПД, PTC и сроки гарантии. Но даже лучшие солнечные батареи будут работать плохо, если направить их не на юг, а на север, установить в месте, на которое падает тень, и сэкономить на других элементах системы: контроллере и инверторе.
Монтажом солнечных панелей должны заниматься профессионалы. Но контроль за качеством работ, а также подготовительный этап обычно берет на себя владелец дома. Нужно проверить состояние кровли, убедиться, что она выдержит дополнительную нагрузку и проследить, чтобы батареи ставились на фирменные монтажные комплекты.