Солнечные крыши, которые вы не можете игнорировать: полное руководство по фотоэлектрическим системам на скатных и плоских крышах

Введение в продукт

В рамках строительно-интегрированной фотоэлектрики (BIPV) кровельная солнечная энергия является наиболее важной формой применения. Крыши имеют отличные условия освещения, не зависят от ориентации здания, менее подвержены затенению и могут полностью поглощать солнечное излучение. Эти преимущества делают крышу лучшим местом для улавливания солнечной энергии. Кровельные PV обычно делятся на две основные категории: скатная крыша PV и плоская крыша PV.

Технические параметры

Скатная крыша PV

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 вилловых бетонных скатных крыш (покрытых черепицей), обычно можно заранее заложить болты на этапе проектирования, а гидроизоляцию крыши выполнить обычным способом. При установке основания модуля гидроизоляционный слой следует продлить над основанием и металлическими закладными деталями, с герметизацией вокруг анкерных болтов. В местах проникновения гидроизоляции 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 попала на конструкционный слой.

Для больших цветных стальных крыш заводов и складов, уклон обычно составляет от 5% до 10%. Модули могут быть уложены параллельно скату крыши или расположены под определенным углом наклона. Верхние опорные кронштейны соединяются с несущей конструкцией крыши с помощью различных соединителей и крепежных элементов. Различные конструкции цветных стальных панелей требуют разных зажимов для кронштейнов — чем лучше зажим соответствует цветной стальной черепице, тем выше надежность монтажной системы.

Для проекты модернизации с добавлением ФЭМ на существующие цветные стальные крыши, метод крепления должен выбираться в соответствии с конструкцией кровельной панели — используются подходящие зажимные соединения, соединения с помощью просверленных болтов или химическое адгезивное соединение для монтажа ФЭМ-кронштейнов на кровельную панель. Особое внимание необходимо уделить усилению гидроизоляции крыши после добавления ФЭМ-оборудования, особенно для соединителей, проникающих через кровельную панель. Для обеспечения гидроизоляционных характеристик могут применяться водонепроницаемые прокладки или другие герметизирующие структурные клеи. Кроме того, необходимо повторно проверить конструктивную нагрузку исходного стального каркаса крыши, ферм, прогонов и кровельных панелей с помощью анализа напряжений на несущих элементах для обеспечения конструкционной безопасности.

Строительство и установка 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, характерная форма которой предъявляет высокие требования к внешнему виду модулей. Поэтому солнечная черепица часто используется для гармоничного сочетания с кровлей здания, как показано выше.

Солнечная черепица сохраняет общий архитектурный стиль, обеспечивает здание энергией и одновременно снижает температуру внутри помещения. Солнечная черепица должна соответствовать модульным размерам обычной кровельной черепицы и не должна препятствовать нормальной дренажной функции крыши. Строительство солнечной черепицы показано выше.

ФЭМ на плоской крыше

Прямая установка: Для наиболее распространенных бетонных плоских крыш зданий используется фиксированная наклонная ФЭМ-решетка с использованием стальных кронштейнов, закрепленных на бетонных опорах на крыше. Кронштейны модулей располагаются с поперечными опорами вдоль длины конструктивного элемента. Между кронштейнами и фундаментами, между элементами кронштейнов, а также между кронштейнами и прогонами используются болтовые соединения.

Этот метод крепления несет относительно небольшую конструкционную нагрузку, прост в установке, как правило, не влияет на безопасность кровельной конструкции 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 креплений, что делает установку удобной. 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 наклона.

При наклонном размещении модулей необходимо учитывать расстояние между рядами фотоэлектрического массива, чтобы избежать затенения передним рядом заднего. Выбор угла наклона и расстояния между рядами должен быть согласован с конкретными размерами доступного пространства на крыше. При условии удовлетворения 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 рекомендуется оценивать в 150 Вт/м² при разработке схемы.

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, возвышающиеся над кровлей. 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. На раннем этапе проектирования необходимо проводить коммуникацию и координацию с архитектурными и различными электромеханическими дисциплинами, чтобы обеспечить лучшие условия для установки.

Приподнятая установка: Для эффективного использования пространства и преодоления недостатков прямой установки на крыше можно использовать приподнятую компоновку. На высоком месте на крыше добавляется стальной каркас-навес для поддержки фотоэлектрических модулей, не влияя на планировку 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 планировки 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 привести к их падению, создавая опасность внизу. Поэтому угол наклона установки не должен быть слишком большим, а прочность соединений крепежных элементов необходимо перепроверить. Во-вторых, влияние стального навеса на высоту здания и коэффициент застройки. Хотя навес открыт со всех сторон, владельцы могут впоследствии закрыть его для использования, поэтому необходимо согласовать с местными строительными и планировочными органами, может ли конструкция быть освобождена от расчетов высоты и коэффициента застройки. В-третьих, возможность покрытия сверху крышного электромеханического оборудования такого как градирни, вытяжные вентиляторы и вентиляционные трубы, должна быть согласована и подтверждена с соответствующими специалистами.

Для новых зданий с цветной стальной кровлей можно выбрать интегрированную PV-кровельную панель для укладки модулей по всей крыше — без кронштейнов, быстрый монтаж, возможность ходить, не требует резервирования проходов для обслуживания и очистки. По сравнению с добавлением обычных модулей на традиционные металлические кровельные панели, это интегрированное решение показывает лучшие показатели 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, цветным стальным, черепичным и интегрированным типам крыш

• Солнечная черепица сохраняет архитектурную эстетику, одновременно снижая температуру внутри помещения

• Усиленная гидроизоляция и перепроверка конструкции обеспечивают долгосрочную безопасность крыши

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

• Интегрированные PV-кровельные панели обеспечивают бескронштейновую, ходовую, устойчивую к погодным условиям крышу

Применение продукта

Решения для крышных фотоэлектрических систем применимы к широкому спектру типов зданий: жилые виллы с бетонными скатными или черепичными крышами, промышленные заводы и склады с большими стальными крышами, существующие строения, проходящие модернизацию фотоэлектрических систем, и коммерческие здания с плоскими бетонными крышами, заполненными электромеханическим оборудованием. Будь то прямой монтаж, солнечная черепица, фиксированные наклонные массивы, приподнятые навесные конструкции или полностью интегрированные кровельные панели, каждый подход может быть адаптирован к условиям участка для баланса энергоотдачи, гидроизоляции, структурной безопасности и архитектурного вида.

Мнение Ooitech

Как глобальный поставщик линий по производству солнечных панелей, Ooitech считает, что разнообразие сценариев крышных установок, описанных здесь — от черепичных вилл до приподнятых заводских навесов — именно поэтому качество модулей и размерная согласованность так важны на источнике. Солнечная черепица должна соответствовать модульности черепицы, а приподнятые массивы должны выдерживать нагрузки уровня тайфуна, поэтому этапы обрамления, ламинирования и EL-тестирования производства модулей 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 предлагает более детальный взгляд на производственную линию, стоящую за каждой надежной крышной установкой.