Монтаж солнечных панелей на крыше: нагрузки, крепление, расстояния

Коротко: семь правил из инструкций производителей

1. Зазор между панелью и кровлей — не меньше 10 см. Этого требуют и LONGi, и Jinko: для охлаждения модулей и пожарной безопасности кровли.
2. Между соседними панелями — не меньше 10 мм. Рамы расширяются от нагрева и сжимаются на морозе (LONGi).
3. Наклон — не меньше 10°, чтобы дождь смывал пыль (LONGi).
4. Крепить только разрешёнными способами — через монтажные отверстия или прижимами в указанных зонах. Сверлить раму нельзя.
5. Прижим — длиной от 50 мм и с захватом рамы 10–12 мм, прижим не должен касаться стекла и перекрывать дренажные отверстия (LONGi).
6. Нагрузка из паспорта — испытательная. Расчётная меньше в 1,5 раза: это прямо написано в инструкциях обоих производителей.
7. Рама заземляется — через штатные отверстия заземления, с прорезанием анодного слоя.

Дальше — подробно, с цифрами.

До начала работ: крыша, нагрузки, документы

Сколько весит станция

Сама панель лёгкая — 11–12 кг на квадратный метр:

К этому добавляются профили и крепёж, а на плоской кровле с балластом — ещё и сам балласт. Но главная нагрузка на крышу — не панели, а снег: в Москве и области (III снеговой район по СП 20.13330) нормативный вес снегового покрова — 1,5 кН/м², это около 150 кг на квадратный метр земли. Для кровли его пересчитывают с коэффициентами формы, а у нижнего края наклонных панелей снег скапливается. Поэтому конструкцию и кровлю проверяет проектировщик, а не монтажник на глаз.

Сколько выдерживает панель

LONGi указывает максимальную статическую нагрузку 5400 Па на давление и 2400 Па на отрыв — это испытательные значения. По IEC 61215, на который ссылаются инструкции, расчётная нагрузка меньше испытательной в 1,5 раза: 3600 и 1600 Па. Допустимая нагрузка зависит от способа крепления: при прижимах на коротких сторонах или в углах она у многих моделей заметно ниже. Таблица «способ крепления → нагрузка» есть в инструкции к каждой серии — сверяйте с ней схему монтажа, особенно в снежных и ветреных районах.

Что посмотреть на крыше

• Стропила и обрешётка — шаг, сечение, состояние дерева: крепёж заходит в несущие элементы, а не в лист кровли.
• Возраст кровли. Если кровлю менять через несколько лет, делайте это до монтажа: снимать и ставить станцию заново дороже.
• Тени — трубы, антенны, деревья, соседние дома. Тень на одной панели тянет вниз всю цепочку.
• Краевые зоны. У краёв и углов кровли ветер сильнее отрывает панели — там увеличивают число креплений или оставляют полосу без модулей. Расчёт ветровой нагрузки — по тому же СП 20.13330.
• Проходы для обслуживания и чистки — Jinko требует их предусматривать.

Крепление к разным кровлям

Общий принцип: кронштейн или шпилька крепятся к несущей конструкции, на них — профили, на профили — панели прижимами. Любое отверстие в кровле герметизируется.

Крепёж — из нержавеющей стали или с покрытием: инструкции требуют долговечных, коррозионностойких, устойчивых к ультрафиолету материалов конструкции.

Панели на профиле: прижимы, отверстия, моменты

Прижимы

• длина прижима — от 50 мм (у угловых прижимов LONGi — от 60 мм);
• захват рамы — 10–12 мм по LONGi, не меньше 10 мм по Jinko;
• прижим не касается стекла, не деформирует раму и не отбрасывает тень на ячейки;
• дренажные отверстия рамы остаются открытыми;
• прижимы — только в зонах, указанных в инструкции к серии.

Монтажные отверстия

Рамы имеют отверстия под болты M6 и M8. Отверстия для заземления — отдельные, их нельзя использовать для крепления, а новые отверстия в раме сверлить нельзя: это прямое основание для отказа в гарантии.

Моменты затяжки

Моменты у производителей разные — пользуйтесь инструкцией к своей модели и значениями производителя конструкции. Динамометрический ключ обязателен: перетянутый болт деформирует раму, недотянутый ослабнет за первую зиму.

Зазоры

• до кровли — не меньше 10 см: вентиляция и пожарная безопасность;
• между модулями — не меньше 10 мм: температурное расширение;
• нижний край — выше снега. LONGi советует поднимать конструкцию так, чтобы нижний край не заваливало снегом: иначе снег не сходит, а часть ячеек затенена до весны.

Ориентация

Панели можно ставить вертикально и горизонтально. Модули одной цепочки — одной ориентации и одного наклона: иначе они вырабатывают разный ток, и цепочка теряет мощность.

Материалы конструкции

• Алюминиевые профили лёгкие и не ржавеют — стандарт для скатных кровель.
• Оцинкованная сталь прочнее и дешевле на больших пролётах, её чаще берут для наземных и плоскокровельных рам.
• Разные металлы в контакте — алюминий с медью, алюминий с обычной сталью — во влажной среде образуют гальваническую пару, и алюминий разрушается. Крепёж — из нержавеющей стали, медные наконечники заземления — через переходные шайбы или с лужёным покрытием.
• Производителей не смешивают — прижимы, профили и соединители одной системы: у разных систем разная геометрия паза, и прижим держит хуже.

Снег: он сходит с панелей лавиной

Стекло гладкое, и на скатной кровле снег с массива сходит пластом — сразу со всей площади панелей. Под краем кровли с панелями ставят снегозадержатели, особенно над входом, дорожками и машинами. Если снегозадержатели на кровле уже есть, проверьте, что панели не мешают им работать и что снег с панелей не будет падать на них с разгона.

Двусторонние панели на крыше

Большинство мощных модулей сейчас двусторонние. На скатной кровле, где панель лежит в 10 см над покрытием, тыльная сторона почти не получает света — такой модуль работает как обычный. Прибавку дают плоские кровли со светлым покрытием и наклонные рамы с просветом под панелью: чем выше рама и светлее поверхность, тем больше выработка тыльной стороны. Для двусторонних модулей у производителей отдельные таблицы нагрузок — двойное стекло крепится иначе, чем модуль с плёнкой на тыльной стороне.

Порядок монтажа по шагам

1. Проект: раскладка панелей по кровле, цепочки, трасса кабеля, места креплений с учётом стропил и краевых зон.
2. Разметка креплений по стропилам или обрешётке, проверка диагоналей будущего поля.
3. Кронштейны или шпильки — с герметизацией каждого прохода через кровлю.
4. Профили — выставить в одну плоскость: перекос профилей передаётся на рамы панелей.
5. Кабели и разъёмы — проложить и закрепить до установки панелей, пока к профилям есть доступ.
6. Панели — сверху вниз и слева направо, как рекомендует Jinko, с прижимами в разрешённых зонах и моментом затяжки по инструкции; соединение в цепочки — по схеме.
7. Заземление рам и конструкции.
8. Измерения: напряжение и полярность каждой цепочки, сопротивление изоляции — до подключения к инвертору.
9. Подключение к инвертору — после выключения разъединителя, в порядке, который указан в руководстве инвертора.

Плоская кровля: наклон и шаг рядов

На плоской крыше панели ставят рядами на наклонных рамах, и главный вопрос — расстояние между рядами, чтобы передний ряд не затенял задний. Солнце зимой в Москве стоит низко: 21 декабря в полдень — всего 10,8° над горизонтом.

Шаг рядов для панели длиной 2384 мм, поставленной вертикально, в полдень (без тени от переднего ряда):

Шаг — это проекция панели на кровлю плюс длина тени. Утром и вечером тени длиннее, чем в полдень, поэтому к значениям в таблице добавляют запас.

Держать ряды без тени весь декабрь почти никогда не выгодно: по данным PVGIS на ноябрь–январь в Москве приходится всего около 7,5 % годовой выработки. Обычно шаг выбирают по февралю или марту и мирятся с зимней тенью, а на тесной кровле уменьшают наклон: при 10–15° ряды можно ставить почти вдвое плотнее, чем при 30°, а годовая выработка падает немного. Насколько именно — в статье об угле наклона панелей с расчётами PVGIS по регионам.

Электрика на крыше

• Цепочки — только из одинаковых модулей. Число панелей в цепочке считают по напряжению холостого хода при самой низкой температуре места: формула есть в инструкциях LONGi и Jinko, пошаговый расчёт — в статье о схеме подключения панелей.
• Разъёмы одного производителя с обеих сторон: Jinko прямо запрещает стыковать разъёмы разных производителей.
• Кабели крепят к конструкции стойкими к ультрафиолету стяжками, не оставляют лежать на кровле и не перегибают: минимальный радиус изгиба кабеля модулей LONGi — 43 мм. Сечение и выбор кабеля — в статье о кабеле для солнечных панелей.
• Параллельные цепочки. Если параллельно соединено больше двух цепочек, на каждой нужен предохранитель с номиналом из паспорта модуля.

Заземление

По инструкции Jinko рама модуля должна быть заземлена:

• через штатные отверстия заземления диаметром 4 мм на длинной стороне рамы;
• крепёж из нержавеющей стали, медный провод сечением 4–14 мм²;
• заземляющий элемент должен прорезать анодный слой рамы и контактировать с алюминием;
• заземляющий проводник подключается к контуру заземления.

Металлическую конструкцию заземляют вместе с рамами. Схему заземления и молниезащиты здания делает электрик по местным правилам.

Безопасность

• Работа на высоте от 1,8 м подпадает под правила по охране труда при работе на высоте (приказ Минтруда № 782н): страховка, обучение, допуск.
• Панель на свету всегда под напряжением. Цепочка из десятка модулей даёт сотни вольт постоянного тока. Разъёмы соединяют и разъединяют только без нагрузки — после выключения инвертора и разъединителя.
• Не работать в дождь, снег и сильный ветер — Jinko прямо это запрещает.
• Не вставать на панели и не класть на них инструмент: трещины в ячейках не видны сразу, но снижают выработку и гарантию.
• Порядок работ на кровле — сверху вниз и слева направо (так рекомендует Jinko).

Приёмка смонтированной станции

1. Все прижимы и болты затянуты с моментом, отметки маркером на гайках.
2. Зазоры до кровли и между модулями соблюдены, дренажные отверстия открыты.
3. Кабели закреплены, провисаний и перегибов нет, разъёмы защёлкнуты.
4. Напряжение каждой цепочки измерено и совпадает с расчётным — разница говорит о перевёрнутом или неподключённом модуле.
5. Сопротивление изоляции цепочек в норме — иначе инвертор покажет ошибку изоляции (у Deye это F24).
6. Заземление рам и конструкции подключено.
7. Проходы через кровлю загерметизированы.

Обслуживание

• Осмотр — после зимы и сильных ветров: целостность стекла, крепёж, разъёмы, заземление.
• Чистка — водой и мягкой щёткой, без кислотных и щелочных средств и абразива (LONGi). При наклоне от 10° большую часть пыли смывает дождь.
• Снег с панелей не счищают металлическими скребками: царапины на стекле остаются навсегда.
• Морское побережье. Модули LONGi и Jinko прошли испытания солевым туманом и ставятся от 50 м от берега; от 50 до 500 м Jinko требует защищать разъёмы от коррозии.

Кто монтирует

Монтаж на кровлю — работа для бригады с допуском к высотным работам и электрика. Мы поставляем панели, инверторы, аккумуляторы и помогаем с подбором и совместимостью, а для монтажников и проектировщиков у нас есть отдельная страница.

Вопросы