Панели на перголу, беседку или террасу: тень сверху и электричество

Панели на навесе над террасой, перголой или беседкой работают как обычная станция и одновременно дают тень, но стоят дороже крыши: нужен прочный каркас на снег и ветер, фундамент и водоотвод. Терраса 4 × 6 м вмещает около девяти панелей по 450 Вт (4,05 кВт) и при наклоне 10–15° к югу выработает порядка 3 900 кВт·ч в год в Минске, то есть примерно на 5 % меньше, чем при оптимальном угле.

Когда навес имеет смысл

Чаще всего перголу или беседку делают не ради электричества, а ради тени и отдыха, а панели рассматривают как способ окупить конструкцию. Это нормальный подход, но честный расчёт показывает: на крыше дома те же панели стоят дешевле, потому что крыша уже есть. Навес оправдан в трёх случаях.

• Крыша дома мала или затенена. Деревья, соседний дом, труба, плохая ориентация. Тогда навес на открытом месте даёт больше выработки, чем крыша с тенью. О том, сколько отнимает тень, см. затенение панелей.
• Нужна тень и защита от дождя. Терраса, парковка, беседка, зона барбекю. Конструкция всё равно нужна, и панель становится её кровлей.
• Нужна дополнительная мощность. Крыша занята, а хочется больше.

Аналогичная идея реализована в солнечном карпорте для автомобиля и в навесе над парковкой; многое из сказанного там применимо и к террасе.

Какие панели ставить: четыре варианта

Вариант	Что под навесом	Плюсы	Минусы
Обычные панели плотно друг к другу	полная тень, как под крышей	дешевле всего, максимум мощности на площадь	темно, вода течёт в зазоры между панелями
Обычные панели с зазором между рядами	полосатая тень	проветривание и немного света	меньше мощности на ту же площадь, зазоры протекают
Стекло-стекло с прозрачными участками между ячейками	пятнистая тень, часть света проходит	приятный свет, красивый вид снизу	дороже, доля пропускаемого света указана в паспорте модели
Двусторонние панели стекло-стекло	свет отражается и снизу, и сверху	небольшая прибавка от рассеянного света снизу	дороже, прибавка зависит от поверхности под навесом

Панели не герметичная кровля. Даже плотно прижатые, они оставляют зазоры, через которые просачивается вода, а зимой стекают сосульки. Если нужно, чтобы под навесом было сухо, ставят под панели желоб-профиль, плёнку или поликарбонатные вставки, которые собирают воду и отводят её в водосток. Для сидения людей под стеклом нужны закалённые или многослойные стёкла и подтверждение производителя, что модель допускается для такого применения: стекло над головой — вопрос безопасности, и этот допуск смотрят в документации модели. О том, чем двусторонние панели отличаются от обычных, — в статье когда оправдывается доплата и в разделе каталога двусторонние панели.

Угол наклона: сколько потерь

На крыше дома угол задан скатом, на навесе обычно делают небольшой уклон 5–15° для стока воды и лёгкого каркаса. Оптимальный угол для Минска, при котором годовая выработка максимальна, — 39°. Меньший угол немного снижает выработку, и эта потеря сравнительно мала: при наклоне 10–15° на юг она составляет порядка 4–6 % от оптимума, при плоском расположении — около 12–15 % (по ориентировочным оценкам для широты Минска, для точных цифр посчитайте в PVGIS для вашей точки). У малого угла есть и положительная сторона: летом, когда солнце высоко, он почти не мешает, а летом приходится основная выработка.

Азимут тоже важен: при отклонении от юга на 45° (юго-восток или юго-запад) потери около 5–8 %. На восточно-западном навесе потери выше, зато пик выработки сглаживается на утро и вечер.

Расчёт для примера. Терраса 4 × 6 м — 24 м². Панель размером 2,278 × 1,134 м имеет площадь около 2,58 м², значит, помещается 9 панелей по 450 Вт: 9 × 450 = 4 050 Вт. Станция 4,05 кВт при оптимальном угле даёт 4,05 × 1 012 ≈ 4 100 кВт·ч в год. При наклоне 10–15° с потерей 5 %: 4 100 × 0,95 ≈ 3 900 кВт·ч. Если вся энергия потребляется на месте по тарифу 0,3037 руб./кВт·ч, это 3 900 × 0,3037 ≈ 1 180 руб. в год. Эта сумма сравнима с экономией от такой же станции на крыше, но стоимость каркаса к ней добавляется.

Каркас, снег и ветер

Крыша дома рассчитана на снег и ветер строителем, а лёгкий навес из досок или профильной трубы часто нет. Панели добавляют нагрузку: вес панели с креплением примерно 15 кг на квадратный метр, а при снеге вес на единицу площади во много раз больше. Для ориентира, 1 кПа снеговой нагрузки означает 100 кгс на квадратный метр, то есть около 200 кгс на одну панель площадью 2 м²; нормативное значение для вашего района берёт проектировщик из норм, оно может быть выше. Поэтому:

• каркас рассчитывают на снег с запасом, особенно при малых углах, где снег лежит;
• учитывают отрыв ветром: открытый навес «парусит», сильнее всего ветер тянет вверх у краёв; креплению к фундаменту уделяют отдельное внимание;
• панели прижимают штатными зажимами в зонах, разрешённых паспортом, а не «где удобно».

Ветровую и снеговую нагрузки для вашего района и высоты считают по материалу о нагрузках и калькулятору ветровой нагрузки; конструктивные решения для наземных и свободно стоящих систем описаны в разделе грунтовых систем.

Фундамент: столбы нужно закладывать ниже глубины промерзания, иначе пучение грунта сдвигает опоры. Для большинства районов Беларуси это порядка метра, точное значение уточняйте у проектировщика. Часто делают винтовые сваи или бетонные столбики.

Высота, обслуживание и безопасность

• Высота. Нижний край навеса — около 2,2–2,5 м для комфортного прохода. Верхний край должен позволять мыть панели и чистить снег с лестницы или телескопической щёткой.
• Тень от каркаса. Балки, перекладины и дерево рядом не должны отбрасывать тень на панели в течение дня: даже узкая тень на одной ячейке снижает выработку всей линии.
• Горючие материалы. Кабель постоянного тока нельзя крепить прямо на деревянные элементы без защиты. Его прокладывают в негорючем лотке или трубе, предусматривают отключающее устройство.
• Заземление и молниезащита. Металлический каркас и рамки панелей подключают к заземлению дома, исходя из требований проекта.

Электрика: от навеса до инвертора

Кабель идёт от панелей до инвертора, который стоит в доме, гараже или техническом помещении. Расстояние в 20–30 метров обычно не проблема. Пример: ток линии 10 А, длина в одну сторону 20 м, медный кабель 4 мм². Сопротивление двух жил: 0,0175 × (2 × 20) ÷ 4 ≈ 0,175 Ом, падение напряжения 10 × 0,175 ≈ 1,75 В, при рабочем напряжении линии около 400 В это 0,44 % потерь. Это приемлемо; на длинных трассах сечение подбирают по калькулятору сечения.

Дальше схема такая же, как для любой станции: сетевой или гибридный инвертор, защитные аппараты, при необходимости накопитель. Какую схему выбрать, объясняет страница решений для дома. Если станции нужна постоянная работа вместе с домом, а панели на навесе — только часть мощности, их можно подключить к одному инвертору вместе с панелями на крыше, отдельной линией, так как ориентации различаются.

Частые вопросы

Можно ли использовать панели вместо обычной кровли беседки?

Можно, но панель не гидроизоляция: нужен водоотвод под ней и стёкла, допущенные для установки над людьми. Для навеса, под которым стоит автомобиль или техника, это проще, чем для зоны отдыха.

Нужно ли согласование на навес с панелями?

Станция подключается через энергоснабжающую организацию, как и любая другая. Нужны ли разрешения на сам навес, зависит от его размера и расположения на участке, это решается по общим правилам застройки.

Что лучше: навес или панели на земле?

Наземная система обычно дешевле навеса, потому что она проще по конструкции. Навес выгоден, когда нужна ещё и тень.

Сколько панелей поместится на навес 3 × 4 метра?

Площадь 12 м² вмещает около 4–5 панелей по 2,58 м², то есть порядка 2 кВт. Точное число зависит от раскладки и зазоров.