Солнечные крыши, которые нельзя игнорировать:

Краткий ответ: Кровельная солнечная энергетика — важнейший сегмент в составе фотоэлектрических систем, интегрированных в здания, и именно его производитель модулей не может позволить себе игнорировать. Причина — объём: кровельные установки потребляют модули небольшими партиями на множестве объектов, что представляет собой иную модель спроса, нежели проекты коммунального масштаба, заказывающие гигаваттами. Это различие меняет требования к модульной линии. Для кровельных работ предпочтительны более лёгкие модули, меньшие форматы, которые могут нести два монтажника, и рамы, подходящие для широкого спектра кровельных конструкций. Кроме того, это предъявляет повышенные требования к единообразию внешнего вида, поскольку кровельные массивы находятся на виду. Для производителя, планирующего мощности, кровельный сегмент — это тот, где разнообразие продукции важнее удельной производительности, что имеет последствия для того, насколько гибкой должна быть переналадка форматов на линии.

Производство PV-модулей · от Джерри, Ooitech

Введение в продукт

В рамках строительных интегрированных фотоэлектрических систем (BIPV) солнечная кровля выделяется как наиболее важная форма применения. Кровли имеют отличные условия солнечного освещения, не зависят от ориентации здания, менее подвержены затенению и могут полностью поглощать солнечное излучение. Эти преимущества делают крышу лучшей недвижимостью для улавливания солнечной энергии. Кровельные ФЭМ обычно делятся на две основные категории: ФЭМ на скатной крыше и ФЭМ на плоской крыше.

Технические параметры

ФЭМ на скатной крыше

Прямой монтаж на скатных крышах: Фотоэлектрические модули обычно укладываются плоско вдоль направления наклонной поверхности крыши. Между модулями и крышей оставляется зазор для прокладки кабелей и вентиляции для отвода тепла, как показано выше.

Для новых бетонных скатных крыш или вилльных бетонных скатных крыш (покрытых черепицей), болты обычно можно закладывать на этапе проектирования, а гидроизоляция крыши выполняется обычным способом. При установке основания модуля гидроизоляционный слой следует продлить поверх основания и металлических закладных деталей, с герметизацией вокруг анкерных болтов. В местах проникновения через гидроизоляцию следует использовать гидроизоляционный герметик для заполнения зазора и блокировки любого пути проникновения дождевой воды. Под основанием также следует добавить дополнительный гидроизоляционный слой, чтобы даже при утечке в верхней части основания дождевая вода не достигала конструкционного слоя.

Для больших кровель из цветного металла заводов и складов, уклон обычно составляет от 5% до 10%. Модули можно укладывать параллельно уклону крыши или располагать под определенным углом наклона. Верхние опорные кронштейны соединяются с несущей конструкцией крыши с помощью различных соединителей и крепежных элементов. Разные конструкции цветных стальных панелей требуют разных зажимов для кронштейнов — чем лучше зажим соответствует цветной стальной черепице, тем выше надежность системы крепления.

Для проекты модернизации с добавлением фотоэлектрических систем на существующие кровли из цветного металла, метод крепления должен быть выбран в соответствии со структурой кровельного листа — используются подходящие зажимные соединения, соединения на болтах с отверстиями или химическое адгезивное склеивание для крепления кронштейнов для фотоэлектрических панелей к кровельному листу. Особое внимание следует уделить усилению гидроизоляции кровли после добавления фотоэлектрического оборудования, особенно для соединителей, проникающих через кровельный лист. Можно применять водонепроницаемые прокладки или другие герметизирующие конструкционные клеи для гарантии гидроизоляционных свойств. Кроме того, несущая способность исходной стальной рамы кровли, ферм, прогонов и кровельных листов должна быть повторно проверена с помощью анализа напряжений на несущих элементах для обеспечения конструкционной безопасности.

Строительство и монтаж солнечной черепицы: Для новых бетонных скатных крыш или вилльных бетонных скатных крыш (покрытых черепицей), помимо распространенного прямого монтажа, многие проекты используют форму солнечной черепицы. Черепичная крыша — это тип скатной крыши, чья характерная форма предъявляет высокие требования к внешнему виду модулей. Поэтому солнечная черепица часто используется для гармоничного сочетания с крышей здания, как показано выше.

Солнечная черепица сохраняет общий архитектурный стиль, обеспечивает здание энергией и одновременно снижает температуру внутри помещений. Солнечная черепица должна соответствовать модульным размерам обычной кровельной черепицы и не должна мешать нормальному водоотводу с крыши. Конструкция солнечной черепицы показана выше.

Фотоэлектрические системы на плоской кровле

Прямое размещение: Для наиболее распространенных бетонных плоских крыш зданий применяется фотоэлектрическая система с фиксированным наклоном, использующая стальные кронштейны, закрепленные на бетонных опорах на крыше. Кронштейны для модулей располагаются с поперечными опорами вдоль длины конструктивного элемента. Болтовые соединения используются между кронштейнами и фундаментами, между элементами кронштейнов, а также между кронштейнами и прогонами.

Этот метод монтажа несет относительно небольшую конструкционную нагрузку, прост в установке, как правило, не влияет на безопасность конструкции крыши здания, не повреждает исходную гидроизоляционную систему кровли и имеет относительно низкую экономическую стоимость. Для новых зданий бетонные опоры могут быть предусмотрены на этапе проектирования в соответствии с конкретными размерами установки кронштейнов, что делает монтаж удобным. Угол наклона кронштейнов модулей можно рассчитать с помощью соответствующего программного обеспечения для солнечных фотоэлектрических систем на основе местной широты и планировки крыши, выбрав оптимальный угол ориентации на солнце и угол наклона.

При размещении модулей под наклоном необходимо учитывать расстояние между рядами фотоэлектрических массивов, чтобы избежать затенения передним рядом заднего ряда. Выбор угла наклона и расстояния между рядами должен быть согласован с конкретными размерами доступного пространства на крыше. При условии соблюдения требований к солнечному освещению следует выбрать оптимальный наклон и конфигурацию, взвесив все факторы, чтобы увеличить установленную мощность на единицу площади крыши и повысить эффективность выработки электроэнергии. Исходя из прошлого опыта проектирования, фотоэлектрические системы, установленные таким образом, имеют установленную мощность около 120–160 Вт/м² на единицу площади, и при разработке схемы рекомендуется оценивать ее в 150 Вт/м².

На крышах зданий размещается множество электромеханических устройств, таких как градирни, вентиляционные и противопожарные вентиляторы, оборудование водоснабжения и водоотведения, трубопроводы, а также лестничные клетки, машинные отделения лифтов и пожарные резервуары на крыше, выступающие над поверхностью крыши. Все это существенно влияет на размещение фотоэлектрических массивов. Доступная и непрерывная площадь крыши для модулей может быть небольшой или разрозненной, что неблагоприятно для компоновки системы и объединения кабелей. Связь и координация с архитектурными и различными электромеханическими дисциплинами должны осуществляться на ранних стадиях проектирования, чтобы обеспечить лучшие площади и условия для установки.

Приподнятая установка: Для эффективного использования пространства и преодоления недостатков прямой установки на крыше можно использовать приподнятую компоновку. На высокой позиции на крыше добавляется стальной каркас-навес для поддержки фотоэлектрических модулей, не влияя на компоновку и использование оборудования на крыше. Кронштейны модулей крепятся болтами к прогонам стальной конструкции навеса, принимая общий горизонтальный наклон, при котором модули укладываются плоско на стальную конструкцию навеса, как показано выше.

Этот метод максимально использует площадь крыши и позволяет избежать помех от компоновки оборудования на крыше, но необходимо учитывать несколько вопросов. Во-первых, безопасность. Поскольку стальной навес превышает высоту парапета, экстремальные погодные условия (например, сильные тайфуны) могут поднять модули и вызвать их падение, создавая опасность внизу. Поэтому угол наклона установки не должен быть слишком большим, и прочность соединений крепежных элементов должна быть повторно проверена. Во-вторых, влияние стального навеса на высоту здания и коэффициент плотности застройки. Хотя навес открыт со всех сторон, владельцы могут впоследствии закрыть его для использования, поэтому необходимо уточнить в местных строительных и планировочных органах, может ли конструкция быть освобождена от расчета высоты и коэффициента плотности застройки. В-третьих, возможность укрытия сверху крышного электромеханического оборудования такого как градирни, вытяжные вентиляторы и вентиляционные трубы, должна быть согласована и подтверждена с соответствующими специалистами.

Для новых зданий с кровлей из цветного стального листа можно выбрать интегрированную PV-кровельную панель для укладки модулей по всей крыше — без каркаса, быстрый монтаж, возможность ходить по поверхности, отсутствие необходимости в резервировании каналов для обслуживания и очистки. По сравнению с добавлением обычных модулей на традиционные металлические кровельные панели, это интегрированное решение лучше по ветроустойчивости, гидроизоляции, пожарной безопасности и полному использованию доступной площади крыши, как показано выше.

Технические преимущества

• Крыши обеспечивают превосходное солнечное освещение, отсутствие ограничений по ориентации и минимальное затенение

• Множество стратегий монтажа адаптируются к бетонным, стальным, черепичным и интегрированным типам кровли

• Солнечная черепица сохраняет архитектурную эстетику, снижая температуру внутри помещений

• Усиленная гидроизоляция и повторная проверка конструкции обеспечивают долгосрочную безопасность крыши

• Оптимизированный угол наклона и расстояние между рядами максимизируют установленную мощность и эффективность генерации

• Интегрированные PV-кровельные панели обеспечивают бескаркасные, пригодные для ходьбы, атмосферостойкие крыши

Применение продукта

Решения для крышных PV-систем применимы к широкому спектру типов зданий: жилые виллы с бетонными скатными или черепичными крышами, промышленные заводы и склады с большими крышами из цветного стального листа, существующие здания, проходящие модернизацию с установкой PV-систем, и коммерческие здания с плоскими бетонными крышами, заполненными электромеханическим оборудованием. Будь то прямой монтаж, солнечная черепица, массивы с фиксированным наклоном, приподнятые навесные конструкции или полностью интегрированные PV-кровельные панели, каждый подход может быть адаптирован к условиям площадки для баланса энергоотдачи, гидроизоляции, структурной безопасности и архитектурного вида.

Мнение Ooitech

Как глобальный поставщик линий по производству солнечных панелей, Ooitech считает, что разнообразие сценариев кровли, описанных здесь — от крыш из черепицы на виллах до приподнятых заводских навесов — именно поэтому качество модулей и точность размеров так важны на источнике. Солнечная черепица должна соответствовать модульности черепицы, а приподнятые массивы должны выдерживать нагрузки уровня тайфуна, поэтому этапы производства модулей, такие как обрамление, ламинирование и EL-тестирование, напрямую определяют, останутся ли эти крыши водонепроницаемыми и безопасными на десятилетия. Для инженеров, которые хотят увидеть, как на самом деле строятся надежные модули, подписка на канал Ooitech на YouTube по адресу www.youtube.com/ooitech дает более детальный взгляд на производственную линию, стоящую за каждой надежной кровельной установкой.