Схемы и способы подключения солнечных батарей: как правильно провести монтаж солнечной панели
Альтернативный источник энергии на базе солнечных батарей – отличный вариант для организации независимого энергоснабжения. Он обеспечит высокую энергетическую эффективность не только в знойные деньки, но и в пасмурную погоду. Было бы неплохо иметь такое устройство у себя дома, не так ли?
Для этого нужно лишь грамотно подобрать технические компоненты и произвести монтаж. Сделать это может каждый, зная схемы и способы подключения солнечных батарей. Мы расскажем, как сооружается производительная система, перерабатывающая “зеленую энергию” в электричество, необходимое для питания бытового оборудования.
Кроме того, вы узнаете, как выбрать место для установки гелиопанелей и как совместить их со стационарной электросетью. Полезные советы и важные рекомендации окажут действенную помощь домашним мастерам. Для упрощения восприятия приведены тематические фотографии, схемы и видеоролики.
Устройство солнечной батареи
Планируя выполнить подключение солнечных панелей собственноручно, необходимо иметь представление, из каких элементов состоит система.
Солнечные панели состоят из комплекта батарей на фотоэлектрических элементах, основное предназначение которых – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Сила тока системы зависит от интенсивности света: чем ярче излучения, тем больший ток генерируется.
Основными конструктивными элементами системы выступают:
- Солнечная батарея – преобразует солнечный свет в электрическую энергию.
- Аккумулятор – химический источник тока, который накапливает сгенерированную электроэнергию.
- Контроллер заряда – следит за напряжением аккумуляторов.
- Инвертор, преобразующий постоянное электрическое напряжение аккумуляторной батареи в переменное 220В, которое необходимо для функционирования системы освещения и работы бытовой техники.
- Предохранители, устанавливаемые между всеми элементами системы и защищающие систему от короткого замыкания.
- Комплект коннекторов стандарта МС4.
Помимо основного предназначения контроллера – следить за напряжением аккумуляторов, устройство по мере необходимости отключает те или иные элементы. Если показатель на клеммах аккумулятора в дневное время достигает отметки в 14 Вольт, что указывает на их перезарядку, контроллер прерывает зарядку.
В ночной период, когда показатель напряжения аккумуляторов достигает предельно низкой отметки в 11 Вольт, контроллер останавливает работу электростанции.
Где лучше установить панели?
Первое, что необходимо сделать перед тем, как установить и подключить солнечную батарею – определиться с местом размещения агрегата.
Солнечные батареи можно размещать практически в любой хорошо освещаемой точке:
- на крыше загородного коттеджа;
- на балконе многоквартирного дома;
- на прилегающей к дому территории.
Главное – обеспечить необходимые условия для получения максимальной выработки электроэнергии. Одним из таковых является ориентация и угол наклона относительно горизонта. Так светопоглощающая поверхность агрегата должна быть направлена в южную сторону.
В идеале солнечные лучи должны падать на нее под 90°. Чтобы добиться этого эффекта, необходимо подобрать оптимальный угол уклона в зависимости от климатических условий региона. Для каждого региона этот показатель свой.
К примеру, в московском регионе угол наклона размещения поверхности солнечных батарей для летних месяцев составляет 15-20°, а в зимние месяцы изменяется до отметки в 60-70°.
2 Схемы
Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов
Установка солнечных батарей на крыше в частном доме
Чтобы бесплатно получать электричество от солнечной энергии в собственном доме, многие всё чаще стали использовать солнечные батареи. Чаще всего они размещаются на крыше. Далее проведём полный расчёт цены оборудования и примеры монтажа с пошаговыми фото.
Чтобы определить приблизительное количество солнечных модулей, предположим, что живет в доме семья из четырех человек. Она потребляет около 3000 кВт электроэнергии в год (это подтверждается средними данными). Исходя из этого, выбирается фотобатарея на 5 кВт.
Требуемое количество ячеек фотоэлементов
В односемейных домах наиболее часто используются поликристаллические панели мощностью 240-260 Вт (они характеризуются относительно высокой эффективностью на уровне 18%, а их цена не является высокой). Если вы выберете 250 Вт модули, понадобятся 20 солнечных панелей, которые занимают около 35 м2 площади крыши.
Внимание! Панели крыши должны располагаться так, чтобы они не затенялись дымоходом, высоким деревом, электровышкой или соседним зданием. Это может привести к перегреву и повреждению модуля.
Поэтому производители оборудуют свои панели шунтирующими диодами (от одного до четырех). При затенении одного ряда ячеек диод начинает работать, затем ток течет с помощью байпаса (англ. bypass — обход — резервный путь, запасной маршрут для обеспечения непрерывного функционирования системы).
Ценовые затраты на фотогальванические панели
Цены на материалы являются примерными, потому что на стоимость панелей, инвертора или конструкции крепления в значительной степени влияет тип выбранных устройств, марка и производитель. Поскольку большинство устройств ввозятся из-за рубежа, текущий курс доллара также важен.
Пример списка материалов для фотоэлектрической установки на 5 кВт:
- Фотоэлементная система, состоящая из 20-ти 250 Вт модулей — 200000 рублей;
- Крепление из алюминиевых профилей на наклонной крыше, покрытой плиткой — 50000 рублей;
- Инвертор, который позволяет управлять установкой — 50000 рублей;
- Разъемы и предохранители — 10000 рублей.
- Установка солнечных батарей занимает до 5 дней, за которые мы будем платить мастерам 100000 рублей;
Внимание! В этой спецификации не включена стоимость аккумуляторных батарей, поскольку в солнечной электростанции они являются дополнительным вариантом. Независимая установка для дома, из-за необходимости хранить электроэнергию, другого типа инвертора и несколько большего количества панелей, будет дороже на 40%.
Осенью и зимой, в пасмурные дни эффективность фотогальванической установки снижается примерно на 50%.
Сколько сэкономим на фотоэлектрической батарее
Учитывая значительные инвестиции в фотоэлектрическую установку, нас интересует насколько выиграем в цене от её внедрения. Предполагая, что 5-киловаттная мини-электростанция будет установлена в доме, расположенном в средней полосе России и будет генерировать 4500 кВт/ч электроэнергии в год. Это соответствует среднему спросу на электричество для семьи из четырех человек.
Поэтому, если мы платим 6 руб. за кВт/ч, то сэкономим около 20000 руб. Это дает возмещение расходов примерно через 12 лет.
Этот расчет применяется к текущим ценам (на начало 2019 года) и действующим правилам. Трудно предвидеть как всё изменится в ближайшем и отдаленном будущем.
Схема сборки подключения системы
Установка солнечных батарей на крыше
Фотоэлектрические панели на наклонной крыше укладываются на алюминиевые профили. Они прикреплены к конструкции крыши в зависимости от типа покрытия с соответствующими крепежными элементами. Далее покажем установку солнечных панелей на крыше, покрытой керамической плиткой. Этот тип материала является одним из наиболее часто выбранных инвесторами.
В дополнение к солнечным элементам и конструкции профиля другие компоненты солнечной установки находятся дома. Наиболее важным из них является инвертор и блок защиты.
Где ставить инвертор (преобразователь)
Хотя место сборки этого устройства не является критичным, рекомендуется поместить его как можно ближе к панелям (то есть на чердаке), что значительно уменьшит потерю тока во время его передачи. Инвертор обычно оснащен дисплеем, на котором можно считывать все параметры рабочей установки. Все чаще производители обеспечивают беспроводное подключение к Интернету, поэтому скорее всего будет возможность контролировать работу системы с помощью компьютера.
Выбор подходящей модели инвертора зависит от типа солнечных панелей и проводки, установленной в доме, — одни устройства используются в однофазных сетях, другие — в трехфазных.
Предохранители и разъемы
Предохранитель расположен в главном распределительном щите, то есть на электрической панели. Он защищает инвертор от повреждений.
Кроме того, в системе есть разъединитель, который предназначен для отключения домашней установки от внешней электросети, например когда он поврежден или выполняются некие работы по техническому обслуживанию.
Внимание! Установка с солнечными батареями должна быть подключена к сети уполномоченным на это действие электриком. Нельзя самовольно встраивать в электросеть такие приборы — могут быть штрафы, так что обязательно пригласите местного электрика.
Установка солнечных батарей на крыше в частном доме — сколько стоит монтаж?
Обновлено: 15 января 2021
- Выбор места установки
- Способы установки
- Монтажные компании
- Своими руками
- Этапы монтажа
- Кронштейны
- Опорная конструкция
- Направление
- Схема подключения
- Где поставить инвертор?
- Средние цены на установку
- Видео — инструкция: собрать своими руками
- Где дешевле купить солнечные батареи? Цены
Выбор места установки
Эффективность работы солнечных батарей зависит от нескольких факторов, основным из которых является расположение панелей относительно солнца. В идеале лучи должны падать на поверхность перпендикулярно, это обеспечит максимальную производительность фотоэлектрических компонентов. Установка солнечных панелей должна соответствовать следующим требованиям:
- выбирают участок с наибольшей освещенностью
- поблизости не должны находиться высокие здания, деревья или холмы, создающие тень
Требования простые и понятные, однако, на практике добиться такого положения бывает затруднительно. Основной причиной возникающих сложностей является перемещение солнца по небосклону, изменяющееся положение источника относительно плоскости солнечных батарей. В крупных гелиосистемах используют трекинг-установки, автоматически изменяющие положение солнечных батарей в течение суток, а также учитывают сезонные изменения. Обычному домовладельцу приобрести такой комплекс сложно, и установить его негде. Поэтому выбирают некое среднее положение.
Для выбора оптимального расположения панелей руководствуются значениями угла наклона и азимута. Положение солнца над горизонтом зависит от географической широты региона. Кроме того, оно изменяется в течение года. Обеспечить правильный азимут проще — панели ориентируют точно на юг, что обеспечивает среднее значение угла наклона солнца к плоскости в течение светового дня.
Еще одним препятствием для оптимальной установки является конфигурация участка и его географическое расположение. Иногда места для монтажа солнечных батарей вовсе не имеется. Все эти соображения сделали наиболее удобным выбором места размещения панелей на скатах крыши.
Этот вариант имеет массу преимуществ:
- открытость для солнечных лучей
- невозможность повреждения панелей вандалами
- отсутствие препятствий для получения энергии
Однако, имеются и недостатки:
- расположение скатов крыши редко соответствует оптимальному направлению для панелей
- очистка снега или пыли представляет сложную и опасную процедуру
- сильный порыв ветра способен сорвать батареи с креплений
Недостатки существенные, но отсутствие альтернативных вариантов вынуждает мириться с ними. Однако, монтаж солнечных батарей на крыше — не единственный вариант. Иногда местом установки выбирают стену дома, обращенную на юг. Это удобно в регионах с большим количеством снега в зимний период, так как частая уборка требует времени и усилий. Вертикальное расположение панелей препятствует образованию сугробов на поверхности солнечных батарей. Кроме того, очистка панелей от пыли производится с земли, что безопасно и удобно для владельца.
Если ни один из этих способов по каким-либо причинам не подходит, остается использовать специальные опорные конструкции — фермы. Они представляют собой сооружение из металлических труб, прочно закрепленное на земной поверхности и поддерживающее профили для монтажа панелей. Этот вариант позволяет точнее ориентировать солнечные батареи на солнце, но требует места и обслуживания.
Способы установки
Установка солнечных батарей на крыше в частных домах производится двумя способами:
- заключается договор со специализированной организаций
- производится установка солнечных батарей своими руками
Монтажные компании
Первый вариант позволяет получить профессиональный и качественный монтаж, но требует немалых расходов и затрат времени, так как во время выполнения работ придется находиться дома. Необходимо учитывать, что установка солнечных батарей на крыше в частных домах, цена которой зависит от степени сложности и прочих факторов, может составить весьма значительную сумму.
Этот способ подойдет только для людей, не имеющих никакого представления о монтажных работах, или не имеющих возможности их выполнить. В любом случае, необходимо заранее выяснить, сколько стоит установить солнечные батареи в частном доме, какие фирмы этим занимаются, почитать отзывы. Это позволит избежать неприятных последствий.
Своими руками
Если выбран вариант самостоятельно установить солнечные батареи для дома, цена комплекта существенно уменьшится. Однако, потребуется время, определенные усилия и инструменты. Порядок монтажных работ всегда подробно излагается в инструкции к комплекту, перед тем, как установить солнечные батареи для дома, необходимо внимательно изучить ее и в точности следовать указаниям. Необходимо учесть толщину снежного покрова в зимнее время, выяснить частоту сильных ветров и их преобладающее направление, обеспечить отвод дождевой воды. Все эти вопросы оказывают значительное влияние на работоспособность и сохранность панелей, поэтому пренебрегать ими нельзя.
Этапы монтажа
Рассмотрим, как монтируются солнечные батареи, как установить в частном доме весь комплект оборудования. В первую очередь необходимо изучить инструкцию, которая прилагается к солнечным батареям. Независимо от типа опорной конструкции или места установки, для каждого типа панелей имеются собственные требования и нюансы. Их необходимо выяснить и учесть при монтаже.
Например, необходимо использовать только штатные крепежные отверстия. Самостоятельно сверлить панели нельзя — это автоматически отменит гарантийный договор.
Кронштейны
Перед началом работ необходимо приобрести комплект поддерживающих профилей, на которые производится установка солнечных батарей, цена которых зависит от конструкции и размера. Существуют обычные кронштейны, обеспечивающие вентиляционный зазор между панелями и поверхностью кровли. Есть более дорогие конструкции с регулируемым углом наклона.
Эти профили позволяют получить максимум эффекта от использования солнечных батарей, но создают увеличенную ветровую нагрузку на кровлю и стропильную систему. Необходимо приобретать профили, соответствующие особенностям основного кровельного полотна. Монтажные кронштейны в комплект поставки профилей не входят, их надо приобрести отдельно.
Опорная конструкция
Монтаж опорной конструкции выполняют на освещенной стороне крыши. Размеры и соотношения указаны в инструкции, для большей уверенности можно самостоятельно измерить расстояния между крепежными отверстиями панелей. Если используются прижимные фиксаторы, надо обеспечить правильное расстояние по периметру профилей. Необходимо обеспечить такое расстояние между панелями, чтобы было удобно очищать, обслуживать и менять их по мере необходимости.
Кроме того, батареи не должны затенять друг друга при изменении положения относительно солнца.
Направление
После монтажа профилей приступают к установке панелей. Рекомендуется начинать работы с верхнего ряда и постепенно спускаться вниз (если количество солнечных батарей того требует). Принципиальной сложности этот процесс не составляет, но работы на высоте сами по себе требуют аккуратности и осторожности.
После того, как установка солнечных батарей на крыше, цена которой может быть значительно снижена, если все сделать самостоятельно, завершена, приступают к размещению аппаратуры и соединению ее с панелями. Специальный кабель заводят с крыши в специально отведенное помещение, где находятся устройства хранения и переработки электроэнергии.
Схема подключения
Подключать потребители напрямую к солнечным модулям нельзя. Они выдают постоянный ток, параметры которого не соответствуют стандартам. Поэтому в дополнение к панелям используется целый комплекс оборудования.
Соединение солнечных панелей производится по трем схемам:
- последовательно
- параллельно
- комбинированная схема
Обилие вариантов нужно для того, чтобы можно было подобрать мощность модулей под параметры приборов потребления. Соединенные одним из способов панели присоединяются к контроллеру заряда. Это устройство, обеспечивающее своевременный заряд АКБ и предотвращающее нарушения рабочего режима. К нему могут подключаться приборы, работающие от постоянного тока.
Контроллер присоединяется к блоку аккумуляторов, накапливающих заряд и отдающих его по необходимости. Аккумуляторы (АКБ) подключены к инвертору. Это прибор, выполняющий преобразование постоянного тока аккумуляторов в стандартное переменное напряжение для бытовой техники.
Где поставить инвертор?
Инвертор и прочие приборы, входящие в состав комплекса солнечных батарей, необходимо установить в отдельном или общем помещении со свободным доступом.
Для аккумуляторов необходимо изготовить специальный стеллаж или подставку, чтобы было удобно производить обслуживание. Возможность отвести отдельное помещение есть не всегда, но в любом случае следует создать максимально удобные условия для размещения аппаратуры. Если в доме есть дети, желательно оградить помещение, а в идеале — сделать запирающуюся дверь.
Средние цены на установку
Многих потенциальных пользователей интересует, сколько стоит установка солнечных батарей. Это далеко не праздный вопрос, так как самостоятельный монтаж доступен не всем. Необходимо иметь навыки, знать особенности размещения и крепления модулей на крыше, уметь подключить и настроить комплекс. Работы сложные, требующие опыта и понимания смысла всех операций.
Любая установка солнечных батарей на крыше дома, цена которой зависит от количества модулей и состава системы в целом, должна выполняться подготовленными людьми, имеющими соответствующий допуск и квалификацию. Неграмотный монтаж и подключение комплекта могут стать причиной выхода из строя бытовой техники и освещения, вызвать пожар или иные нежелательные последствия.
Обычно расценки начинаются от 5000 рублей за монтаж и подключение одного модуля.
Однако, перед покупкой солнечных батарей следует получить максимально подробную информацию о профильных фирмах и их расценках. Это позволит заключить договор с наиболее грамотными и ответственными людьми и получить наиболее качественный монтаж комплекса.
Видео — инструкция: собрать своими руками
Солнечные батареи для установки на крышу
- Характеристики солнечных панелей, влияющие на их установку
- Какие потребуются элементы крепления
- Установка на разные материалы, модификации крепежей
- Металлические крыши
- Кровля черепичная, из каучука, ПВХ, ТПО
- Шифер, ондулин
- Установка солнечных фотоэлектрических панелей на крышу поэтапно
- План, чертеж
- Монтаж крепежей
- Монтаж направляющих
- Установка панелей
- Видео по теме
Солнечные батареи на крыше крепятся в первую очередь с учетом материалов покрытий, типа обрешетки, соответственно им выбирают способ фиксации, вариант крепежных элементов. Для монтажа фотоэлектрических солнечных элементов надо произвести расчет количества панелей. Важно также учесть, как размещен дом, затенение, интенсивность освещения солнцем, оптимальный угол.
Характеристики солнечных панелей, влияющие на их установку
- размер фотогальванических элементов, который определяет их количество, возможности размещения под особенности крыши;
- материал покрытия: черепица, металл, каучук, ТПО, ПВХ, шифер, ондулин.
- форма листов покрытия: волнообразные, плитками, находящие друг на друга элементы, со стыковыми швами в виде фальцев.
Именно для процесса закрепления к крыше вид и технология фотогальванических элементов — моно, поли, тонкая пленка — малозначимы. Но мощность и эффективность все-таки может повлиять на монтаж солнечных панелей. Например, если дом имеет север крыши с ограниченной поверхностью, то туда можно поставить более эффективные изделия, остальные — на южную часть, лучше прогреваемую солнцем.
Если по каким-то причинам пользователь посчитает уместным комбинировать продукцию разных фирм или типы панелей, то это также возможно при подходящих параметрах для выбранной архитектуры системы.
Крыша из солнечных батарей кровельные технологии должна учитывать всегда. Например, если каркас состоит из ОСБ плит, это дает более широкие возможности для размещения креплений.
В продаже есть стандартные унифицированные наборы для фиксации солнечных батарей со всеми необходимыми элементами. У производителей можно также заказать нужное количество и параметры набора под индивидуальные потребности.
После того как вы разберетесь с установкой, рекомендуем узнать: как подключить солнечные панели к аккумулятору и источнику потребления.
Какие потребуются элементы крепления
Для фиксации есть такие типы крепежных элементов со своими вариантами форм под особенности крыш:
- направляющие, опорные рейки. Это S-образные профили, рельсы с вырезами под прижимы. Именно непосредственно к ним крепят фотоэлектрические плиты. Направляющие унифицированы, поэтому подобрать их не составит труда;
- зажимы, прижимы — это элементы, фиксирующиеся напрямую к кровле, ее обрешетке, фальцам, а второй их конец закрепляет направляющие. Виды:
- концевые — для крайних солнечных панелей;
- центральные — фиксируют две фотогальванические плиты к опорным профилям.
Подбираются под толщину рамки панелей;
- стыковые соединители для реек;
- клеммные детали, объединяющие все крепежи с алюминиевыми рамками в одно звено и заземляющие его, фиксируя соответствующий провод;
- держатели для проводов.
Установка на разные материалы, модификации крепежей
Установка крепежа солнечных батарей на крыше учитывает, что эти детали намного разнообразнее, в отличие от направляющих, так как они фиксируют каркас системы к крышам из разных материалов. Есть изделия для металла, черепицы, шифера и других кровель.
Все модификации креплений можно отнести к двум типам:
- не нарушающие целостности покрытий (зажимы или крепящиеся только к обрешетке, когда можно поднять элемент настила);
- протыкающие покрытие, требующие создания отверстий, ячеек.
Если дом имеет крышу с уклоном, то оптимальный ее угол от 30 до 40°, в северных широтах может быть больше. Для самоочистки солнечных панелей дождем угол должен быть не меньше 15°. Наклон можно создать более сложным каркасом из опорных профилей.
Металлические крыши
Самый удобный и простой для установки реек вариант соединений металлических листов крыши — когда они соединены стыковыми швами в форме рубцов, фальцами. Высоты и ширины выступов обычно всегда достаточно, чтобы установить на нем зажим.
Целостность покрытия с креплениями-зажимами не нарушается. Делать отверстия и крепить через них кронштейны болтами, саморезами не надо вообще — достаточно установить изделие и затянуть его болты. Это удобно не только при монтаже, но и при демонтаже. Дополнительный плюс: соединение не надо герметизировать, риск коррозии в его месте намного ниже.
Другой вариант. Если дом с крышей из волнистых, имитирующих черепицу, меандр металлических листов, применяют способ, нарушающий их целостность. Используют специальные саморезы, болты, а чаще винтошурупы с уплотняющими прокладками, пробивающими покрытие насквозь и фиксирующиеся на лагах или плитах обрешетки.
Кровля черепичная, из каучука, ПВХ, ТПО
Кровля с черепицей или подобными элементами, надвигающимися друг на друга (испанская) — отличный вариант, так как солнечная батарея крепится без нарушения целостности покрытия. Надо всего лишь приподнять черепицу и установить огибающий ее край кронштейн с основой (широкой ножкой), крепящейся болтами к обрешетке, плитам каркаса.
Аналогичные преимущества у полимеризованного этилен-пропилен-диен-мономера (ЭПДМ), проще говоря, штучного каучука, а также из термопластичного полиолефина (ТПО), ПВХ.
Когда метод, не влияющий на целостность нельзя применить, в черепице создают пилой отверстия, в которые вставляют кронштейны. Ножки крепежей фиксируются болтами к каркасу крыши. Затем отверстия заливают монтажной пеной и цементом.
Шифер, ондулин
Шифер, ондулин самые ненадежные материалы для установки фотоэлектрических батарей. В данном случае отсутствует возможность приподнять сегмент и закрепить кронштейн к лагам, не нарушая целостности покрытия. Обычно первый материал волнистый: листы накладываются друг на друга со значительной шириной наложения. Дрелью в местах прохождения лаг (обычно на горбе шифера) делают отверстия под винтошурупы, через которые и крепят сегменты к обрешетке. Аналогичный способ применяют для волнистых металлических материалов.
Установка солнечных фотоэлектрических панелей на крышу поэтапно
Материалы кровли, крепление солнечных панелей должны правильно соотноситься. Установка на разные покрытия отличается именно типами крепежей, фиксирующих опорные рельсы (профили с S-образным сечением). Рассмотрим более подробно и полностью работу по установке солнечных коллекторов.
План, чертеж
На первом этапе измеряют рулеткой крышу и составляют чертеж с размерами и геометрией крыши, под которые подбираются панели. На плане обозначают расположение направляющих и креплений.
На чертеже рисуют оптимальное расположение фотогальванических плит с учетом отступов для прохода, снегоуловителей, от иных элементов. Обозначают затененные сегменты (около труб, деталей конструкций и прочего), проемы.
Опорные рельсы фиксируются кронштейнами с зазорами между ними в 1200–1500 мм. Плиты помещают на две S-рельсы, размещаемые параллельно, для направляющих от кромки плит отступают 200–400 мм.
Монтаж крепежей
Металлопрофиль со стыковыми соединениями в виде фланцев. Применяют крепления в виде зажимов, стягивающихся болтами, не нарушая целостности покрытия.
Металлочерепица и металлопрофиль. Используют Г (L)-образный кронштейн для S-реек. Перед его установкой к концу, фиксируемого к крыше, наклеивают кусок битума. Уголок закрепляется к обрешетке саморезами (чем больше отверстий для них, тем лучше) с герметиком.
Битумная черепица. Используют кронштейн с широкой площадкой, так как дом с такой крышей часто имеет обрешетку для данного материала из ОСБ плит. Соединение уплотняется как описано выше.
Керамическая (натуральная) черепица. Плитка кровли подвигается под верхний ряд, открывается путь к обрешетке, туда вставляют кронштейн, закрепляют его к лагу (плите). Крепежи должны быть с одинаковыми промежутками. Если при оснащении такой поверхности солнечными батареями, место крепления не совпало с положением лага, берут изделие с более длинной площадкой и/или ножкой. В завершение монтажа неповрежденная черепица задвигается на прежнее место — это самый аккуратный вариант установки.
Шифер и ондулин. Применяют особые винтошурупы из нержавейки. Крепеж ставят в месте прохождения лагов — на горбах, затем на него надевают кронштейн, используемый для металлочерепицы и металлопрофиля. Винт снабжен толстой резиновой прокладкой для герметизации отверстия.
Монтаж направляющих
После фиксации кронштейнов к ним присоединяют опорные S-рельсы. Стандартно применяют захваты и болты (с гроверами, внутренними шестигранниками). Первый элемент вставляется в паз рельсы, вторым осуществляется зажим.
Рейки обычно поставляются в комплекте к панелям, их форма стандартная и их можно докупить не только у конкретного производителя, но и в магазинах стройматериалов, на металлобазах. Длина может быть разной, направляющую можно обрезать обычной ножовкой по металлу или наращивать.
Ламели опорных S-профилей наращиваются и стыкуются соединителями — металлическими планками с болтами.
Установка панелей
После закрепления реек устанавливают сами фотоэлектрические элементы. Фиксацию осуществляют двумя вариантами прижимов с четырех сторон. Длину этих деталей подбирают под тип панелей. Стандартно есть два типа изделий — на 35 и 40 мм. Крайняя плита с внешнего края фиксируется концевыми прижимами, а для внутренних торцов панелей применяют центральные универсальные типоразмеры. Для присоединения этих элементов к направляющим используют болты (M8×25, M8×50) и захваты.
Когда солнечные батареи установлены на крышу надо проверить отсутствие перепадов высоты, уровня реек. Все сегменты должны выстроиться в одну ровную плоскость. Мониторинг также делают постоянно в процессе монтажа на профиль: перед началом работ натягивают нить и по ней проверяют их положение.
Видео по теме
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.
- Крыши со скатами.
- Если угол наклона не превышает 30⁰, можно монтировать батареи без использования кронштейнов.
- При скате до 40⁰ обязательно использование специальных несущих конструкций.
- Плоские крыши. Рекомендуется использование металлического каркаса (панели при этом располагаются под углом).
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:
- Изготовление и крепление каркаса на крышу.
- Установка панелей на каркас.
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!
Монтаж, подключение солнечных батарей и установка их на кровле
Фотоэлектрический преобразователь (солнечный модуль, фотоэлектрический модуль, солнечная панель) представляет собой своего рода планшет квадратной или прямоугольной формы, состоящий из легкого каркаса (для каркасного исполнения) и, собственно, рабочей поверхности. Размеры преобразователей могут быть самые разные, например: 285 х 425, 455 х 995, … 560 х 1180, 805 х 1575 … и зависят от цели использования. Мощности их тоже разнообразны: от 30 Вт до 165 Вт и более.
Для частного хозяйства бОльшей популярностью пользуются преобразователи мощностью 60 Вт, 70 Вт, 80 Вт, 120 Вт с размерами 560 х 1180, 805 х 1575 поскольку процесс установки их, к примеру на кровлю, не требует больших усилий и привлечения подъемно-транспортных механизмов. В силу же их технических характеристик они оптимальны с точки зрения соотношения площадь — номинальная мощность. Это важно для выбора площади их рабочего размещения.
В средней полосе России плотность потока солнечного излучения в солнечный летний день составляет от 700 до 800 Вт на квадратный метр площади (при 20°С окружающей среды). КПД же солнечных модулей 14 — 16%, т. е. 80-ваттный модуль с размерами 560 х 1180 обеспечит примерно 80 Вт электрической мощности.
Модуль не имеет механических подвижных узлов, а это выгодно сказывается на его практичности в эксплуатации. Планово — предупредительное обслуживание сводится к минимуму. Срок эксплуатации доходит до 20 — 30 лет.
Традиционное исполнение модулей предусматривает варианты: 12 В, 24 В. Для получения других стандартных уровней напряжения и необходимой мощности отдельные модули соответственно коммутируются в батареи. Коммутировать их можно последовательно, параллельно и последовательно — параллельно.
Рабочее положение модулей должно выбираться с таким расчетом, чтобы солнечные лучи были направлены по отношению к рабочей поверхности под углом близким к 90°. В этом случае эффективность модуля будет максимальна. В случаях частного использования не целесообразно сооружать устройства автоматического сопровождения движения солнца (принцип подсолнуха), а в промышленных установках, при выработке большого количества энергии, это рентабельно и дает ощутимый положительный результат.
Подключение солнечных батарей не сложная процедура, но все-таки следует соблюдать некоторую последовательность подключения и не забыть меры предосторожности. Во-первых, монтируются батареи, как правило, на высоте, чаще всего на кровле. Это уже само по себе представляет опасность. Во вторых, помните. солнечные батареи являются источником электрической энергии и готовы выполнить свою функцию в любой момент времени, не зависимо от того, ожидаете вы это или нет.
Подключение солнечных батарей на земле
Первое и безусловное правило, которое касается не только солнечных батарей, а монтажных работ на высоте, вообще. Все то, что возможно сделать и подготовить внизу – делайте внизу. То, что вы с легкостью способны выполнить на земле, в пять раз сложнее будет вам сделать на высоте.
Начать подключение следует с того, что закройте рабочую поверхность солнечных батарей плотной тканью или бумагой и закрепите их на батареях, например, малярным скотчем. Это необходимо сделать сразу для того, чтобы предотвратить случайное короткое замыкание выводов, которые вам предстоит сделать.
Сразу хочу оговориться. Несмотря на то, что в любом монтаже электрических схем следует избегать дополнительных контактов, с целью свести к минимуму вероятность отказа. Любой дополнительный контакт рано или поздно ослабевает и если вовремя не восстановить его – отказ (поломка) неизбежен. Но в данном случае, я настоятельно рекомендую сделать выводы от каждой солнечной батареи ровно такой длины, чтобы её (длины) хватило завести их внутрь помещения и уже внутри (под крышей) установить набор клеммных зажимов для коммутации батарей так, как требуется по схеме.
Это советую сделать для того, чтобы в любой момент времени, в любую погоду вы могли, при необходимости, выполнить перекоммутацию. Также это позволит, находясь под крышей дома, проверить работоспособность каждой из батарей, сделать, если понадобится, замеры и т.д.
Выводы можете сделать либо двужильным гибким кабелем, например, КГ, либо проводом ПВ3 но обязательно защитите от механических повреждений и прямых солнечных лучей гофрой стойкой к солнечным лучам. Кабель тоже, если вы выбираете не в солнцезащитной оболочке, предусмотрите укрыть от солнечных лучей. Это продлит срок его службы. Сечение не жалейте – выбирайте минимум 4 кв. мм, лучше 6 кв. мм меди.
После того, как вы закрыли рабочую поверхность солнечных батарей и сделали необходимой длины выводы, пришло время позаботится о крепеже их на кровле. Поступить можно разными способами, но три требования к установке остаются неизменными:
Выбор места размещения на кровле ,
Выбор угла наклона ,
Возможность естественного охлаждения.
Место размещения солнечных батарей на кровле должно быть выбрано так, чтобы на протяжении всего светового дня их рабочая поверхность или её часть не была затенена, т. е. для них необходимо выбрать совершенно открытое место.
Наклон солнечных батарей должен обеспечивать перпендикулярную направленность солнечных лучей к рабочей поверхности. Летом это 30 градусов к горизонту, зимой – 60 градусов. Под такими углами отдача солнечных батарей будет максимальной.
Понимая, что при нагреве солнечных батарей эффективность их работы снижается, обязательно должны предусмотреть воздушные зазоры между кровлей и тыльной стороной батарей, для естественной вентиляции. Этот пункт относится к тем случаям, когда наклон кровли уже обеспечивает угол ориентации батарей к солнцу и их крепят параллельно существующему покрытию кровли на самой же кровле.
Не смотря на то, что вы закрыли рабочую поверхность солнечных модулей, заизолируйте концы выводов изоляционной лентой. Береженого бог бережет.
На этом подготовительные работы по подключению солнечных батарей закончены и можно перебираться на кровлю.
Установка солнечных батарей на кровле
После такой подготовки, которую вы проделали внизу, дальнейшая работа очевидна и проста. Но на некоторых моментах, думаю, следует заострить внимание.
Первое и самое основное, не приступайте к работам на кровле в одиночку. Даже если нет возможности привлечь более менее квалифицированного помошника, как минимум, но еще один человек должен участвовать в работе.
На кровле вам понадобится веревка с помощью которой вы поднимите солнечные батареи и необходимый инструмент.
При креплении каркаса для солнечных батарей учитывайте возможные порывистые ветра, дождь, снег. Крепление должно быть с тройным запасом прочности. Это догма, не меньше.
После того, как закрепили каркас и солнечные модули заводите выводы в помещение и выполняете подключение солнечных батарей на уже установленном наборе клеммных зажимов. Теперь можно открыть рабочую поверхность батарей и произвести с помощью вольтметра замеры. Убедиться, что подключение выполнено правильно.
Подключение солнечных батарей, как вы убедились, не такая уж и сложная задача. Главное в строгой последовательности и выполняя все меры предосторожности шаг за шагом проделать все перечисленные действия и самая трудоемкая работа по установке солнечной электростанции для дома будет вами выполнена.
Крепление солнечных панелей на крыше
При монтаже солнечной электростанции или установке одной панели выбор варианта установки является очень важным моментом. Подавляющее большинство владельцев частных домовладений предпочитают вариант установки на крыше своих зданий, на этом варианте мы и остановимся в данной статье. Вариант наземной установки осветим в следующей статье.
Как только человек начинает процесс изучения возможности потенциальной установки Солнечной системы (электростанции), в числе первых вопросов, которыми он задаётся это – «Моя крыша подходит для установки солнечных батарей?» Солнечные батареи (панели) совместимы с большинством кровельных материалов, но некоторые из этих материалов лучше подходят для установки солнечной электростанции, чем другие.
Крыши зданий, как правило, делятся на два типа: наклонные и плоские.
Плоские кровли не отличаются большим разнообразием. Обычно это бетонная поверхность чистая или покрытая различными видами гидроизоляции: асфальт, рубероид, металлический профиль и пр. Массивы солнечных батарей легко могут быть установлены на плоской крыше, но так как такие крыши чаще всего встречаются на общественных зданиях, то мы рассмотри установку на таком типе крыш в другой статье.
Строительная индустрия, отвечая на запросы потребителей, создала большое количество кровельных материалов для наклонного типа крыш, отличающихся по составу (металлические, керамические, шиферные, мягкие каучуко-пластиковые, гибкие как рубероид и т.д.), по геометрии поверхности (волна, меандр, псевдочерепичная), по форме и размерам единичных элементов (листы, чешуйки, рулоны и пр.).
Соответственно, производители составных элементов для крепежа солнечных панелей на крыше старались охватить выпуском максимальное количество вариантов кровли и при помощи своей продукции сделать их доступными для установки как массивов солнечных модулей, так и одиночных солнечных панелей.
Для облегчения конструкции, почти все элементы крепежа солнечных панелей выполняются из алюминия. Надо сразу сказать, что грамотно спроектированная с соблюдением строительных норм кровля дома, где в расчетные снеговые нагрузки заложена норма 100кг/м2 (для Подмосковья) конечно спокойно выдержит добавку в размере 10-14 кг/м2 и при грамотном монтаже сохранит и целостность кровли и ее теплоизоляционные свойства.
Сразу скажем, что устанавливать солнечные панели на крышах покрытых недолговечным кровельным материалом категорически не рекомендуется. Поэтому, все крыши с покрытием типа рубероид и пр. для установки массива солнечных модулей не пригодны.
Направляющие, на которые происходит крепление фотоэлектрических панелей, унифицированы под несколько видов крепежных зажимов (Рис.1).
Зажимы существуют двух типов: концевые (Рис.2,3) служащие для крепления крайних фотоэлектрических панелей к направляющим, и центральные (Рис.4) служащие для крепления сразу двух солнечных панелей к направляющим, они отличаются только длинной ножки, зависящей от толщины рамки солнечной батареи.
Унифицированы так же стыковые соединители направляющих (Рис.5) и клеммы заземления системы (Рис.6), которые объединяют все элементы крепления панелей с алюминиевыми рамами фотоэлектрических панелей в одну цепь и заземления ее.
Основное разнообразие сосредоточено в элементах крепления направляющих к крыше. Тут можно выделить два варианта крепления: крепление, не нарушающее целостность кровли, и, крепления, протыкающие кровельный материал. Рассмотрим их подробнее на примере металлических крыш.
Металлические крыши, у которых соединение покровных элементов организовано в виде стыковых швов (фальцы) разнообразной формы относятся к кровлям, крепление к которым осуществляется без нарушения целостности кровли (Рис.7,8,9,10).
Металлические крыши, у которых геометрия листов соответствует волне, меандру или черепице относятся к кровлям, крепление к которым осуществляется с нарушением целостности листа (Рис.11,12).
Надо сразу сказать, что крепеж снабжен специальными уплотняющими прокладками, ликвидирующими саму возможность протечки.
Дома с металлическими крышами при хорошо организованной теплоизоляции кровли отличаются очень низким энергопотреблением, при высокой конструктивной прочности, что делает дома с металлическими крышами отличными кандидатами для установки массива солнечных панелей.
Черепичная кровля и покрытая испанской керамической плиткой кровля, тоже является хорошим местом для монтажа солнечных панелей. Стандартные проникающие крепления позволяют установить массивы солнечных панелей на крышах из черепицы без нарушения целостности кровельного материала. Черепица при этом может быть не только цементной и из других материалов (Рис.13 – 22)
Единственным недостатком черепичной крыши является ее большой вес, но на монтаж солнечных панелей это не влияет.
Покрытия из этилен-пропиленовый диентерполимеровый каучук (ЭПДМ) используется как на плоских крышах и наклонных. Геометрия наклонных крыш плоская. Монтажники солнечных систем работая на кровлях из EPDM используя систему креплений схожую с системой креплений для черепичной крыши, что означает, что они, как правило, не делают отверстия в крыше.
Покрытия из термоплатик полиолефина (ТПО) и поливинилхлорида ПВХ как и EPDM крыши, обычно плоской геометрии поверхности и используется схожая система креплений солнечной системы к кровле (Рис.21).
Существует несколько видов крыш, установка солнечных панелей на которых вызовет изрядные сложности.
Очень не любят монтажники солнечных панелей работать на крышах покрытых шифером (плоским или волнообразным). Хрупкость данного материала при монтаже создает очень большие сложности, а так как при креплении приходится сверлить в нем отверстия, то повреждение крыши по местам нарушения сплошности остается лишь вопросом времени (Рис.22).
Сейчас у определенной категории экологически озабоченных граждан стали входить в моду деревянные крыши. Этот тип крыши, если материал при установке требует сверления отверстий в нем для установки солнечных панелей не пригоден. Они требуют специализированных монтажных узлов и оборудования, потому что монтажники не могу выходить на крышу, не повреждая ее.
Все это означает, что установка по настойчивому желанию заказчика солнечных панелей на шифер и деревянные крыши возможна, но стоит существенно дороже.
Вид материала крыши вашего дома играет большую роль в пригодности вашего дома для установки на ней солнечной системы, но это не всегда решающий фактор. Есть еще несколько вопросов, на которые вам надо ответить, чтобы определить, является ли кровля вашего дома подходящей для установки солнечной системы.
Ориентация кровли вашего дома по сторонам света.
Солнечные панели являются наиболее эффективными при ориентации строго на южную сторону света (по крайней мере в северном полушарии).))) Простой способ узнать, как ориентирована ваша крыша и, достаточно ли это хорошо для установки солнечных панелей, необходимо посмотреть фото Вашего дома на картах Яndex или Google. Если вы зададите в настройках сетку координат, она скажет вам, в каком направлении ориентирована Ваша крыша. Если Вы не в состоянии ориентировать панели на истинный юг, а только на юго-восток и на юго-запад панели будут также работать и с помощью определенных приемах при монтаже и коммутации можно добиться нормальной эффективности системы. Если ориентация вашей крыши не самая лучшая, у вас еще есть возможность установки массива панелей на грунт или на другое здание, такое как беседка, сарай, мастерская, баня, гараж или навес для автомобиля.
Освещенность кровли в разное время дня и в разное время года.
Тень, попадающая на систему, влияет на производительность солнечных панелей. Поэтому вам потребуется перед установкой сделать некоторое количество наблюдений в разное время дня и в разное время года, чтобы оценить, попадает ли на вашу крышу (и как следствие на солнечную систему) тень и в зависимости от этого сделать выбор устанавливать систему или нет. Тень могут давать другие здания, свой собственный дымоход, или деревья вокруг вашего дома. Ваш установщик может помочь вам оценить влияние тени в вашей конкретной ситуации. Конечно вы не сможете удалить здания или трубу от вашего камина, но вы можете рассмотреть возможность удаления или обрезки деревьев создавая тем самым меньше тени.
Возраст крыши.
Массив солнечных батарей имеет срок жизни 25-40 лет, так что вам необходимо будет спрогнозировать развитие ситуации на столь длительный срок, чтобы убедиться, что ваша крыша находится в хорошем состоянии и не должна быть заменена в ближайшее время. Поэтому мы и не рекомендовали ранее не устанавливать системы на крыше покрытой рубероидом и другими недолговечными покрытиями.
Если вы определяетесь с установкой солнечной системы на стадии проектирования дома, то стоит задаться вопросом «Какой формы и размера будет ваша крыша?»
Это просто, при установке панелей на кровлю требуется на 1 кВт около 8-10 м2 поверхности крыши. Имейте в виду, что такие вещи, как мансардные окна, башенки, дымовые вентиляционные трубы и люки повлияет на количество свободного места. Поэтому чем больше свободной поверхности крыши ориентированной на юг будет в вашем распоряжении, тем лучше.
И последний вопрос имеющий серьезное значение при установке солнечной системы это «Какой угол наклона вашей крыши?» Влияние угла наклона панели к горизонту в разные времена года на эффективности работы солнечной электростанции мы рассматривали в предыдущей статье.
Вариант установки солнечной системы на плоской крыше мы рассмотрели ранее и эта крыша хороша тем, что на ней при монтаже можно задать любой угол наклона панелей к горизонту.
Если ваша крыша имеет уклон, оптимальный угол составляет от 30 до 40 градусов (в наших широтах до 45 градусов, севернее больше). Имейте в виду, что для самоочистки панелей при помощи дождя, они должны быть установлены под углом не менее чем 15 градусов к горизонту. Зимой максимальный угол увеличивается и может в нашей стране достигать 70 градусов (и это не всегда спасает от налипания мокрого снега). Все это надо учитывать при проектировании угла ската кровли Вашего дома.
В данной статье мы рассматриваем случай только частных домовладений, но там где владельцев дома несколько неизбежно возникнет вопрос: «Кто владеет вашей крышей?»
Что делать, если крыша вашего дома не пригодна для установки системы солнечных батарей? Не отчаиваться!
Есть другие варианты, если ваша крыша не подходит для установки системы солнечных батарей (панелей), в том числе:
- Установка системы солнечных батарей на земле относящейся к Вашему приусадебному участку.
- Строительство из солнечных панелей навеса для одновременного питания вашего дома и обеспечения тени для вашего автомобиля.
- Строительство из солнечных панелей навеса на балконе одновременного питания вашего дома и обеспечения тени для Вас.
- Если у Вас есть теплица для сельскохозяйственных экзерсисов, то организация ее кровли из прозрачных солнечных панелей даст и тень для выращиваемых культур знойным летом и электричество для Вашего дома.
Вариантов решения проблемы достаточно много, посоветуйтесь с профессионалами и Вам обязательно помогут!
