Крыша дома наклонена под углом 30 к горизонту каким должен быть коэффициент: Крыша дома наклонена под углом α = 30о к горизонту. Каким должен быть коэффициент трения между подошвами идущего и поверхностью

Ориентация и угол наклона солнечных коллекторов

 Гелиосистемы | Солнечная энергия

Что бы производительности гелиосистемы крайне важна ориентация и угол наклона солнечного коллектора на монтажной площадке. Для поглощения максимального количества солнечной энергии плоскость солнечного коллектора должна быть всегда перпендикулярна солнечным лучам. Однако солнце светит на Земную поверхность в зависимости от времени суток и года всегда под различным углом. Поэтому для монтажа солнечных коллекторов необходимо знать оптимальную ориентацию в пространстве абсорбера солнечного коллектора.

Для оценки оптимального ориентирования коллекторов учитывается вращение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, а так же изменение расстояния от Солнца. Для определения положения солнечного коллектора или солнечной батареи необходимо учитывать основные угловые параметры:

• широта места установки φ;
• часовой угол ω;
• угол солнечного склонения δ;
• угол наклона к горизонту β;
• азимут α;

Широта места установки (φ) показывает, насколько место находится севернее или южнее от экватора, и составляет угол от 0° до 90°,отсчитываемый от плоскости экватора до одного из полюсов — северного или южного.

Часовой угол (ω) переводит местное солнечное время в число градусов, которое солнце проходит по неб

Угол склонения Солнца (δ) зависит от вращения Земли вокруг Солнца, поскольку орбита вращения имеет эллиптическую форму и сама ось вращения тоже наклонена, то угол меняется в течение года от значения 23.45° до -23.45°. Угол склонения становится равным нулю два раза в год в дни весеннего и осеннего равноденствия.
Склонение солнца для конкретно выбранного дня определяется по формуле:

Где n – порядковый номер дня в году, отсчитанный от 1-го января.

Наклон к горизонту (β) образуется между горизонтальной плоскостью и солнечной панелью. К примеру, при монтаже на наклонной крыше угол наклона коллектора определяется крутизной ската крыши.

Азимут (α) характеризует отклонение поглощающей плоскости коллектора от южного направления, при ориентировании солнечного коллектора точно на юг азимут = 0°.

Угол падения солнечных лучей на произвольно ориентированную поверхность, имеющую определенное значение азимута α и угол наклона β, определяется по формуле:

Если в данной формуле заменить значение угла β на 0, тогда получится выражение для определения угла падения солнечных лучей на горизонтальную поверхность:

Где J_s и J_d интенсивность потоков прямого и рассеянного солнечного излучения  падающие на горизонтальную поверхность, соответственно.
— коэффициенты положения солнечного коллектора для прямого и рассеянного солнечного излучения.

Для обеспечения попадания на абсорбер максимального (за расчетный период) количества солнечной энергии коллектор монтируют в наклонном положении с оптимальным углом наклона к горизонту β, который определяется расчетным методом и зависит от периода использования гелиосистемы. При южном ориентировании коллектора для круглогодичных гелиосистем β = φ, для сезонных гелиосистем  β = φ–15°. Тогда формула примет вид, для сезонных гелиосистем:

Для круглогодичных:

Солнечные коллекторы, ориентированные в южном направлении и смонтированные под углом от 30° до 65° относительно горизонта, позволяют достичь хорошего значения поглощения солнечного излучения в Украине. Но даже при определенных отклонениях от этих условий гелиосистема может вырабатывать достаточное количество энергии. Установка с небольшим углом наклона более эффективна в случае, если солнечные коллекторы или солнечные батареи нельзя ориентировать на юг.

К примеру, если солнечные коллекторы ориентированы на юго-запад, с азимутом 45° и углом наклона 30°, то такая система сможет поглощать до 95% от максимального количества солнечного излучения. Или при ориентировании в восточном или западном направлении можно обеспечить до 85% попадания энергии на коллектор при установке панелей под углом 25-35°. Если угол наклона коллектора больше, то количество энергии, поступающее на поверхность коллектора, будет более равномерным, для поддержки отопления такой вариант установки более эффективен.

Зачастую ориентирование солнечного коллектора зависит от варианта монтажа солнечных коллекторов, установка коллектора производится на крыше здания, поэтому важно на стадии проектирования здания учесть возможность оптимально установки коллекторов.

Солнечная батареясолнечный коллектор

как рассчитать сумму нагрузок (пример расчета)

У четырехскатных крыш масса увесистых преимуществ. В их числе фигурируют эстетические качества и существенное снижение ветровой нагрузки. За счет отказа от фронтонных стенок сокращается итоговая стоимость сооружения. Однако в технологическом отношении вальмовые конструкции относятся к одному из наиболее сложных вариантов, нуждающихся в тщательном подборе пропорций и обязательном проектировании.

В обязательном порядке необходимо сделать расчет четырехскатной крыши, требующийся для безупречного результата строительства. Как это правильно сделать мы и будем разбирать в данной статье.

Типичные представители класса четырехскатных крыш — вальмовые и шатровые разновидности с соответствующим количеством скатных плоскостей. Основным признаком является отсутствие торцовых стенок, благодаря чему создается своеобразная «обтекаемая» форма.

Подобная конфигурация весьма популярна в регионах, характеризующихся высокой ветровой нагрузкой, активно востребована в областях с редкой растительностью и в горных районах.

Эффектные очертания вальмовых крыш послужили основанием для ощутимого расширения сферы использования. Означенные схемы применяют не только ради снижения действия порывистых ветров, но и из чисто архитектурно-дизайнерских соображений.

К тому же крыши с четырьмя скатами способствуют отводу дождевой воды, а при грамотном подборе крутизны еще и препятствуют накоплению снежных залежей.

Элементы крыши с четырьмя скатами

Из-за наклонного положения торцевых плоскостей, форма скатов этого вида конструкций далека от прямоугольника. По геометрическим показателям в вальмовых крышах их делят на две симметричные пары равнобедренных треугольников и трапеций. Треугольники, называемые вальмами, как раз и легли в основу технического термина. У шатровых крыш с квадратом в основании есть только вальмы.

Разберем устройство основного вальмового варианта как наиболее яркого представителя класса четырехскатных крыш. Если рассматривать их центральную часть без наклонных торцевых участков, то сложно не заметить сходства со стандартной двускатной крышей.

Сооружают центральную часть по аналогии с двухскатными конструкциями, применяя наслонную или висячую технологию. Приоритеты у наслонного типа, согласно которому стропилины опираются на расположенную в вершине крыши прогонную балку. Она определяет коньковый излом или иначе ребро. Сам прогон устанавливается на прогонную раму, состоящую из стоек и уложенного горизонтально лежня. Жесткость рамы обеспечивает несколько ветровых связей.

Прогонную раму вальмовой крыши необходимо опереть на надежное основание. Оптимальную базу представляет несущая стена, расположенная в центре обустраиваемой коробки. Вместо одного центрального прогона в многопролетных вальмовых стропильных системах может быть два параллельных аналога, опирающиеся на две несущие стены.

В случае отсутствия несущих стен, пригодных для установки на них прогонной рамы, основанием для устройства вальмовой обязано стать мощное перекрытие. Оно должно выдерживать давление стропильной системы вместе с компонентами кровельного пирога и со всеми разновидностями атмосферных нагрузок.

При использовании в качестве перекрытия бетонных плит можно сооружать крышу любой степени сложности. Бетонное основание без проблем выдержит установку многочисленных конструктивных деталей, вес материала, мощные снеговые залежи в разжелобках. Особо рассчитывать детали четырехскатной крыши дома с подобным верхним перекрытием нет необходимости, если оно было проверено на сосредоточенное воздействие.

При устройстве балочного деревянного перекрытия прогонную раму устанавливают на толстый брус 100×200 мм или 150×200 мм, из которого его и сооружают. Из аналогичного материала выполняют сам прогон и лежень, если он используется в строительстве крыши. Подставки под стойки прогонной рамы укладывают в крест балкам перекрытия. Их, ветровые связи и подкосы стоек выполняют из бруса 100×150 мм.

Все сложность устройства четырехскатной конструкции заключается в устройстве опоры для вальм и сопряженных с ними зон основных скатов. Для этого углы коробки соединяют с коньковым прогоном диагональными стропилинами, именуемыми иначе накосными стропильными ногами.

Плоскость скатов в зоне расположения вальм формируют нарожники – укороченные стропильные ноги, устанавливаемые с шагом, равным шагу установки рядовых наслонных стропилин. Диагонали в некотором роде выполняют функцию конькового прогона, т.к. опирание коротких стропильных ног производится именно на них. Потому их чаще всего выполняют из сдвоенной доски, используемой для устройства стропильной системы.

Сшивание двух досок для устройства диагональных стропил позволяет решить несколько значимых задач одновременно:

• Увеличивает несущую способность, благодаря чему насосная нога без повреждений и смещений относительно элементов системы держит вес кровельного пирога, осадков и обслуживающего работника при необходимости проведения ремонта.
• Позволяет сформировать условно неразрезанную балку длиной, необходимой для перекрытия пролета от края конькового прогона до угла. Стандартной длины доски, применяемой в строительстве стропильной системы обычно для этого недостаточно. Сплачивание со смешением края доски позволяет увеличить длину и толщину.
• Предоставляет возможность применять в строительстве системы доски одной высоты, что исключает необходимость в подгонке и дополнительных расчетах.

Проще говоря, с материалом одного размера существенно проще работать, где надо банально спаривая его, и применяя без сдваивания там, где не надо.

Когда накосной стропилине приходится перекрывать большой пролет, для обеспечения ее жесткости устанавливают дополнительные опоры. Их выполняют в виде стоек из бруса или спаренной доски, подкоса или шпренгельной фермы.

Дополнительные опоры используются в следующем порядке:

• Если длина диагональной стропилины не превышает 7,5 м, жесткость конструкции обеспечивается одним подкосом. Низ его упирают в лежень, верх в стропильную ногу. Элемент располагают ближе к коньковому прогону, устанавливают под углом 45–53° по отношению к горизонту.
• Если длина накосной стропильной ноги до 9 м, кроме подкоса используется еще одна опора. Это стойка или шпренгельная ферма, установленная на расстоянии в четверть пролета от угла коробки.
• Если длина диагонального элемента больше 9 м, кроме перечисленных опор вводится еще одна стойка по центру пролета. На ж/б перекрытие ее устанавливают через гидроизоляцию прямо на основание. На деревянном перекрытии под нее устраивают горизонтальную балку-подставку.

Сращивание двух досок накосной стропилины выполняется так, чтобы места состыковки не приходились на опору. Отступить следует на расстояние равное 0,15×L, где L – это полная длина перекрываемого диагональю пролета.

Учитывая такое количество конструктивных нюансов, перед строительством вальмовой крыши необходимо все досконально спроектировать и рассчитать. В процессе создания проекта он, естественно, будет корректироваться и изменяться, чтобы в конечном итоге элементы системы смогли взаимосвязано работать.

Чердак как конструктивная составляющая

Все элементы четырехскатной кровельной конструкции могут быть объединены в цельную систему, т.е. не иметь чердака. Указанные виды крыш называют совмещенными. Их сооружают над мансардами или над хозяйственными постройками, в которых нет смысла отделять кровельную конструкцию от помещения верхним перекрытием. Если же они разделяются чердаком, крыши называются чердачными. Это наиболее распространенный в жилищном строительстве вариант.

Чердачное пространство четырехскатных конструкций редко обустраивают с целью эксплуатации. Дело в том, что скошенное положение всех скатных плоскостей существенно ограничивает полезную площадь. Помещение с просветом, достаточным для распрямления в полный рост, получается слишком маленьким, что особенно заметно, если загородное имение не отличается внушительными габаритами.

Если нет предпосылок для обустройства чердака, утепление проводят по верхнему перекрытию. Если все же планируется использование пространства, то теплоизоляцию закладывают между стропилинами. Ввиду перечисленных причин необходимо на стадии разработки собственного проекта определиться с назначением чердака, т.к. это решение повлияет на последующие расчеты.

Шаг установки стропильных ног

Шаг между стропилинами – обычно величина относительная, ее можно слегка увеличить или уменьшить в пределах, указанных производителем кровельного покрытия. Например, под укладку металлочерепицы стопила можно устанавливать через равные расстояния, значения которых находятся в интервале 0,6 – 0,9 м.

Разброс заметный, но практически не влияющий на несущую способность стропильной системы. Потому что при увеличении шага некоторое ослабление конструкции нивелирует обрешетка, для устройства которой берут брусок большего размера. Таким же образом поступают, если укладывать предстоит профнастил. А вот под битумную черепицу шагу позволено достигать значений в 1,0 – 1,2 м, потому что кровля укладывается на сплошную обрешетку из листовой фанеры.

Традиционный алгоритм выбора шага для конструкций без утеплителя заключается в разбивке стены на равные отрезки. При сооружении утепленной крыши ориентируются на ширину плит теплоизоляции, чтобы они смогли полностью заполнить пространство между стропилинами без прирезанных кусков.

Подбор угла наклона скатов

Определение верного наклона скатных плоскостей избавит от проблем в эксплуатации и многократно увеличит сроки службы кровельной системы. Указанный угол задает высоту конька и геометрические пропорции конструкции. Потому перед тем, как начать рассчитывать размеры стропилин для четырехскатной крыши, следует досконально разобраться с этим параметром.

Вальмовая конструкция может быть практически плоской, пологой и довольно крутой. В выборе угла наклона скатов есть огромное количество факторов, требующих безоговорочного учета, это:

• Вес кровельного покрытия. Чем больше удельная масса материала, распределенного на один метр крыши в проекции на основание, тем круче должна быть конструкция. Таким способом снижается общая нагрузка на стропильную систему.
• Размер элементов покрытия. Чем меньше детали штучной кровли, к примеру, керамической черепицы, тем больше вероятность просачивания воды через ее многочисленные соединения. Чем меньше стыков между крупногабаритными листами, тем более низким разрешено быть углу ската.
• Регион строительства. В областях с обильным выпадением снега зимой скаты крыш принято располагать под углом от 45º, что полностью исключает задержку осадков на поверхности кровли. В местностях с внушительной ветровой нагрузкой оптимальная крутизна крыш 4 – 7º.
• Высота дымоходной трубы. Учитывается для твердотопливных печей и каминов. Общая высота дымового канала должна быть не менее пяти метров с учетом отрезка за пределами кровли. Для небольшого одноэтажного домика с пологой крышей подобный вариант не подойдет, придется выбрать другой дымоход и тип отопительного агрегата.
• Противопожарные требования. Необходимо соблюдать для чердачных конструкций. Размер чердака обязан обеспечивать сквозной проход по верхнему перекрытию высотой не менее 1,6 м. Минимальная ширина прохода 1,2 м.

Для небольших чердачных отсеков длиной до 2 м размеры прохода в обоих направлениях допускается уменьшить на 0,4 и 0,3 м соответственно.

Все вышеописанные обстоятельства необходимо учитывать при проектировании крыши. Без грамотного проекта нельзя приступать к расчетам. Не стоит пугаться многократных переделок и подгонок под реальный материал и специфику коробки дома. Корректировки неизбежны, но провести их лучше на бумаге или мониторе, чем исправлять на объекте.

Кроме того, на стадии проектирования нужно выбрать способ формирования карнизных свесов. Их можно обеспечить установкой стропильных ног с выпуском за мауэрлат и стену. Второй вариант – полное опирание спиленной в горизонт нижней пятки стропильной ноги на мауэрлат без выпуска за  стену.

Расчет несущей способности элементов конструкции производится по суммарной нагрузке в зимний период, т.к. именно в это время крыша нагружена больше всего. На стропильную систему давят снежные залежи, ветра, вес кровельного пирога и внутренней обшивки. При намокании масса утеплителя, к примеру, увеличивается, потому в расчетах принято применять коэффициент запаса.

Для расчета сечения стропильных ног общее давление снега, кровельного пирога и ветра складываются банальным способом, а результат перемножается на коэффициент запаса прочности 1,1. Полученное значение выражается в кг/м², т. к. распределяется на условный квадратный метр площади.

Отметим, что для точных расчетов полученный результат необходимо перевести в линейную величину, которая должна выражаться в кг/м. Ведь стропила устанавливаются не сплошняком, а с заданным шагом, а суммарная нагрузка действует на крышу в целом. А нам нужно определить давление, действующее вдоль оси продольного элемента системы.

Для перевода в требующиеся нам единицы суммарную нагрузку следует помножить на шаг установки стропилин. Если итог не устроит, расстояние между стропилинами можно несколько расширить или сократить. Корректировкой площади сбора нагрузки производится уменьшение или увеличение ее значения.

Как найти нагрузку от снега и ветра

По правилам вычисление несущей способности элементов стропильной системы проводят по двум предельным состояниям:

• На разрушение. Имеется в виду такое состояние стропильной системы, когда полностью исчерпан лимит прочности, выносливости, устойчивости. По-другому ее именуют расчетной нагрузкой, обозначающей максимально возможный предел, превышение которого приводит к полному разрушению конструкции.
• На прогиб. Это состояние характеризуется развитием деформаций, в результате которых нарушаются соединения и раскрываются узлы. Называется нормативной нагрузкой, итогом превышения которой бывают внушительные прогибы. Конструкция в результате не разрушена, но без ремонта ее эксплуатация не представляется возможной.

В строительных организациях расчеты несущей способности проводятся для обоих состояний, чтобы исключить вероятность прогиба или разрушения проектируемой крыши. Чтобы облегчить себе задачу можно пойти простейшим путем и узнать у них требующиеся значения.

Частнику, намеревающемуся один раз спроектировать, рассчитать и построить крышу, не обязательно вникать во все премудрости и формулы. Достаточно уяснить, что для определения предельного состояния на разрушение понадобится нагрузка от массы снега.

Обозначим ее Q_{расч.сн.}– это расчетное значение. Это и есть расчетное значение, для поиска которого при отсутствии других источников следует обратиться к карте районирования территории РФ, составленной по среднестатистической снеговой нагрузке.

Простейший путь получения нормативной нагрузки, которую мы обозначим Q_{норм.сн.} состоит в умножении расчетного значения на коэффициент 0,7.

Т.е. действуем по следующей схеме:

• Нашли свой населенный пункт на карте и выяснили, к какой зоне он относится.
• Определили по таблице среднестатистическую величину расчетного значения нагрузки от осадков согласно типу региона.
• Помножили расчетное значение на 0,7 для вычисления предельного состояния на прогиб.

Скатную крышу можно смело сравнить с холмом или скалой, возвышающейся над остальными точками рельефа. Понятно, что в зависимости от крутизны и направления ветра на подобной возвышенности снежные залежи буду распределяться неравномерно.

Потому для сложных в архитектурном отношении конструкций, имеющих несколько вальмовых ребер и ендов, применяется поправочный коэффициент µ.

В указанных ситуациях на оба предельных значения зачастую влияет угол наклона скатов и направление преобладающих ветров. Если в районе строительства наблюдается повышенная ветровая активность и изобилие осадков, то в расчеты коэффициент следует включить.

Ветровая нагрузка определяется схожим способом. Для ее вычисления необходимо воспользоваться соответствующей картой районирования с делением РФ на области с равными показателями давления ветра. Но на карте мы найдем не расчетную ветровую нагрузку W_р, а значение, которое следует умножить на k_(z) – коэффициент зависимости силы ветра от высоты z и c – табличный аэродинамический коэффициент.

Нормативное значение ветра находим по уже знакомой схеме умножением на 0,7.

Определение веса кровли

Общий вес кровли складывается из веса кровельного покрытия, приблизительное значение которого можно взять из приведенной выше таблицы, веса обрешетки и утеплителя, если он применяется в обустройстве крыши.

Массу обрешетки надо будет рассчитать, исходя из ее вида, способа установки и веса материала. К примеру, вес кубометра бруска составляет 500 кг/м³. Если разреженную обрешетку под металлочерепицу устраивают путем установки решетин 30×50 мм через каждые 0,3 м, то на квадратный метр крыши придется.

Разберем пример. На один квадрат крыши придется 3 элемента разреженной обрешетки, каждый из которых вычисляется так:  1м длинны × 0,03 м высоты × 0,05 м ширины × 500 кг/м^з. В итоге получится вес решетины 0,75 кг, вес обрешетки 2,25 кг.

А при сооружении сплошной обрешетки нужно будет просто удельный вес материала, у ОСП или фанерной плиты это 650 кг/м³, помножить на ее толщину. Удельный вес теплоизоляции обычно указывается производителем, его приходящуюся на метр площади массу найти проще всего.

Полученные значения веса кровли, теплоизоляции и обрешетки суммируются, переводятся в линейное значение, результат которого следует сверить с требованиями СНиП 2. 01.07-85. Для ориентира значение расчетной нагрузки обычно не превышает 450 кг/м², нормативной 315 кг/м².

Принцип проектирования и расчетов перед сооружением крыши с четырьмя скатами:

Нюансы конструирования четырехскатных крыш:

Знакомство с программными средствами, облегчающими расчеты:

Вместо заключения. Многолетний опыт устройства вальмовых крыш в наших средних широтах показал, что для изготовления стропил под металлическую кровлю или битумную черепицу отлично подходит доска 50×100 или 50×150 мм. Для утепленной конструкции рекомендовано предпочесть второй вариант, чтобы не было необходимости наращивать дополнительную контробрешетку и тем самым незапланированно утяжелять крышу.

Для опор, прогона и лежня прогонной рамы потребуется материал 100×150 мм, для устройства подкосов, ветровых связей, ветровой доски по периметру достаточно доски 25×100 или 25×150 мм. Диагональные ноги сшиваются из двух досок.

Будьте в курсе!

Подпишитесь на новостную рассылку

Направление и угол солнечной панели

: имеет ли это значение?

Многие люди ошибочно полагают, что они не могут устанавливать солнечные панели на своей крыше по разным причинам, будь то из-за материала, их расположения, тени или размеров их крыши. Есть много факторов, которые делают крышу более или менее подходящей для солнечной энергии, но в то время как некоторые качества крыши затрудняют установку солнечной системы на крыше, другие оказывают минимальное влияние на производство солнечной энергии.

В этой статье мы рассмотрим два основных фактора крыши, влияющих на производительность солнечных панелей: направление и угол .

Основные выводы

• Размещение ваших солнечных панелей на крыше с видом на истинный юг, и под углом 30–45 градусов , даст наилучшие результаты с точки зрения производства и экономии энергии.
• Солнечные панели производят больше всего электроэнергии, когда они расположены точно перпендикулярно солнцу: во многих случаях этот угол равен широте, на которой вы живете.
• Установка солнечного трекера — отличный способ оптимизировать воздействие солнечного света на ваши панели.
• Используйте EnergySage Marketplace, чтобы сравнить предложения по солнечным установкам и оборудованию уже сегодня!

Что в этой статье?

• Направление солнечной панели
• Угол наклона солнечной панели
  • Какие факторы влияют на оптимальный угол наклона солнечной панели?
• Что важнее: направление или угол?
• Часто задаваемые вопросы

Направление солнечных панелей

Направление вашей крыши является одним из основных факторов, определяющих, сколько солнечного света будут видеть ваши солнечные панели в течение дня. Истинный юг и истинный север обращены к оси Земли, а не совпадают с магнитными полюсами Земли. Для тех, кто к северу от экватора, лучшее направление для солнечных панелей — юг , в то время как дома в южном полушарии будут располагать солнечные панели на крышах с северной ориентацией. Расположив солнечные панели в соответствии с истинным югом и азимутальным углом — углом наклона солнца относительно истинного севера и истинного юга, — вы сможете получить наилучшее направление для солнечных панелей и массивов.

Совет: не знаете, в какую сторону выходит ваша крыша? Найдите свой адрес на Google Maps! Их сетка показывает, какое направление является истинным югом — сравните это с направлением вашей крыши на спутниковых снимках.

Оптимизация направления вашей солнечной панели

Как правило, солнечные панели, обращенные прямо на восток или прямо на запад, производят примерно на 20 процентов меньше электроэнергии, чем если бы они были обращены на юг. Это не означает, что вы не сэкономите деньги, но если вы стремитесь покрыть все свое потребление электроэнергии за счет солнечной энергии, вам, возможно, придется установить несколько дополнительных панелей, чем вам потребовалось бы в системе, ориентированной на юг.

Если вы живете в северном полушарии, хотя технически возможно установить солнечные панели на северной стороне вашей крыши, это не лучшее место для производства солнечной энергии (на самом деле, это худшее) — вам, вероятно, придется использовать специальное крепление, чтобы панели противостояли наклону вашей крыши для выработки электроэнергии. Это означает, что они не будут находиться на одном уровне с вашей крышей и будут производить относительно мало электроэнергии. Если крыша, выходящая на север, является вашим единственным вариантом, стоит рассмотреть альтернативные варианты установки, такие как наземная солнечная установка или установка на навесе.

Угол наклона солнечной панели

Угол наклона солнечной панели относится к вертикальному наклону вашей солнечной системы. Например, если ваши солнечные панели расположены перпендикулярно земле, они будут иметь угол наклона 90 градусов. Чтобы более эффективно собирать солнечную энергию, солнечные панели следует располагать как можно ближе к солнцу. Фотогальваника вырабатывает энергию, когда угол, под которым солнечные лучи падают на поверхность панели («угол падения»), мал или когда свет падает на панель как можно ближе к перпендикуляру. Таким образом, лучший угол для ваших солнечных панелей — это тот, который позволяет панелям получать наиболее прямой, перпендикулярный свет.

Какие факторы влияют на оптимальный угол наклона солнечной панели?

Существует ряд факторов, влияющих на оптимальный угол наклона ваших солнечных панелей. Вот несколько вещей, которые следует учитывать при определении наилучшего наклона для вашей солнечной батареи:

1. Широта

Большинство солнечных батарей устанавливаются под углом, который наилучшим образом оптимизирует воздействие солнечного света в данном месте. Для подавляющего большинства владельцев недвижимости в США идеальный угол для установки солнечных батарей близок или равен широте вашего дома (на крыше, выходящей на юг), где-то между 30 и 45 градусами . Наклоняя свои солнечные панели под тем же углом, что и широта вашего дома (что означает направление ваших панелей в это среднее положение), вы гарантируете, что получите максимальную среднюю мощность от вашей солнечной энергетической системы в течение года.

Лучший угол наклона солнечной панели по почтовому индексу

90 094 50°

9009 0

9009 0

90 360

Северная и южная широта: Нью-Йорк и округ Колумбия

В качестве примера мы сравнили данные двух местах (Нью-Йорк и Вашингтон, округ Колумбия) и оценили уровни производства солнечных панелей, наклоненных под разными углами. То, что мы обнаружили, согласуется с нашими исследованиями влияния других переменных:

• Независимо от того, где вы живете, или наклона вашей крыши, использование солнечной энергии обеспечивает значительную экономию.
• Угол наклона вашей крыши на самом деле меньше влияет на производительность солнечной панели, чем направление вашей солнечной энергетической системы.
• Оптимальное производство электроэнергии происходит, когда солнечные панели обращены на юг под углом 30°. Однако, даже если вы уменьшите наклон крыши до 5°, производительность уменьшится лишь примерно на 10 процентов.

92/день)

90 094 $0,20

900 94 1,09

Город	Штат	Почтовый индекс	Лучший круглогодичный угол наклона солнечной панели	Лучший зимний угол наклона солнечной панели	Лучший угол наклона летней солнечной панели
Albuquerque	NM	87102	35°	50°	20°
Остин	Техас	78701	30°	45 °	15°
Бостон	MA	02101	42°	57°	27°
Баффало	Нью-Йорк	14209	43°	58°	28°
Шарлотта	НЗ	28202	35°	20°
Денвер	CO	80293	40°	55°	25°
Лос-Анджелес	Калифорния		34°	49°	19°
Нью-Йорк	Нью-Йорк	10004	41°	56°	26°
Ньюарк	Нью-Джерси	07102	41°	56°	26°
Phoenix	AZ	85013	33°	48°	18°
Портленд	OR	97205	46°	61°	31°
Роли	NC	27608	36°	51°	21°
Сан-Диего	CA	94104	33°	48°	18°
Сан-Франциско	Калифорния	94104	38°	53°	23 °
Вашингтон, округ Колумбия	Н/Д	20001	39°	54°	24°
Tuscon	AZ	85701	32°	47°	17°
Майами	Флорида	33109	25°	40°	10°
Ричмонд	Вирджиния	23236	37°	52°	22°
Детройт	Мичиган	48201	42°	57°	27°
Расчетная выработка электроэнергии системой мощностью 5 кВт (кВтч)**	Коэффициент производства***
Угол 30° — Нью-Йорк	1 215 долл. США	4,46	6075	1,22
Угол 5°- Нью-Йорк	1 088 $	0,20 $	4,02	5 438
Угол 30°-пост.	6 323	1,26
Угол 5°-пост. 95	5 703	1,14

* Ежегодная экономия на счетах за электроэнергию (стоимость электроэнергии x произведенная электроэнергия)
** Предполагает коэффициент снижения номинальной мощности 80%, азимут 180 градусов, наклон массива ~равный широте местоположения
*** Коэффициент производства (производимая электроэнергия/размер системы)

2. Существующая конструкция крыши

t Было бы здорово, если бы у каждого была крыша, которая была бы наклонена точно так же, как их широта, но каждое свойство уникально, и нет универсальной карты размещения солнечных батарей. Многие крыши будут иметь уклон от 30 до 40 градусов, а это означает, что солнечные панели могут располагаться заподлицо с крышей и производить достаточно электроэнергии для получения привлекательной прибыли.

Если вы пытаетесь установить солнечные панели на крутой крыше, возможно, не удастся разместить панели под оптимальным наклоном с помощью традиционных стеллажных систем. Поскольку крутой угол вашей крыши уже может быть больше, чем оптимальный угол для производства, лучшее, что вы можете сделать, это положить панели на крышу плашмя. Крыши с малым углом также будут сталкиваться с препятствиями, когда дело доходит до установки солнечных батарей, и могут потребоваться специальные стеллажи, если вы хотите наклонить их под оптимальным углом. Размещение панелей заподлицо с этими типами крыш будет означать меньшее производство электроэнергии, что со временем приведет к уменьшению экономии солнечной энергии.

В случае плоской крыши установщики солнечных панелей обычно предпочитают использовать системы стеллажей, которые устанавливают панели под оптимальным углом. Хотя это позволяет вашим панелям смотреть на солнце более прямо, вы можете быть ограничены, когда дело доходит до размера вашей системы. Наклон панелей вверх на плоской крыше приведет к тому, что панели затенят друг друга, если вы не разместите и не разместите ряды панелей на крыше. В результате вы не можете установить столько панелей, сколько могли бы, если бы солнечные панели были заподлицо с поверхностью.

Независимо от того, крутая у вас крыша или плоская, всегда лучше, чтобы профессиональный установщик солнечных панелей устанавливал панели на вашей крыше, чтобы обеспечить оптимальную производительность и максимальную безопасность. И, если вы не уверены, как солнечные панели могут работать для вашего дома и типа крыши, обязательно ознакомьтесь с этой статьей, чтобы узнать, подходит ли вам солнечная энергия.

Не можете установить солнечные батареи на крыше? Возьмем сообщество солнечных батарей.

Общественная солнечная энергия позволяет вам использовать возобновляемые источники энергии и экономить деньги на счетах за электроэнергию без установки какого-либо оборудования на вашей территории. Посетите наш рынок солнечной энергии сообщества, чтобы узнать больше.

3. Время года

Солнечные панели хорошо работают зимой, но в особенно суровые зимы общее производство энергии обычно снижается из-за того, что снег покрывает ваши панели и снижает их выходную мощность. Зимой в северном полушарии солнце находится низко над горизонтом, поэтому один из способов противодействия зимнему падению производства — установить панели под более крутым углом, чем ваша широта — где-то около 60 градусов является оптимальным. Делая это, вы настраиваете свои панели для более эффективной работы зимой, потому что они будут более прямо обращены к солнцу, поскольку оно светит из более низкой точки неба. Кроме того, установка панелей под более низким углом также может иметь неприятные последствия, потому что снег не будет легко соскальзывать с вашего массива. Это приведет к длительному снежному покрову и снижению производства электроэнергии.

Еще один способ уменьшить сезонные колебания производства — регулировать угол наклона солнечных батарей два раза в год весной и осенью. Фактически, система на 40-градусной широте может увидеть значительный прирост энергии примерно на 4 процента. Если вам интересно, какие даты лучше всего подходят для регулировки наклона вашей солнечной панели, мы рекомендуем отрегулировать угол зимы около 15 сентября, а затем отрегулировать их под углом весны и лета около 15 марта.

Как насчет солнечных трекеров?

Положение солнца постоянно меняется в течение года, и единственный способ всегда иметь идеальные углы наклона солнечных батарей — установить систему слежения за солнцем. Солнечные трекеры следуют за солнцем, когда оно слегка движется, что увеличит выработку энергии. Если вы планируете установить наземную солнечную систему, настройка слежения за солнцем может быть тем, что вам нужно для оптимизации вашей установки.

Для большинства покупателей солнечной энергии система на крыше является самой дешевой и не занимает места на земле. Солнечные трекеры не могут быть легко установлены на солнечной системе на крыше, поэтому они обычно используются только в коммерческих солнечных проектах — они могут значительно увеличить производительность, потому что система слежения действует как калькулятор угла наклона солнечной панели.

Что важнее: направление солнечной панели или угол?

В то время как угол наклона ваших солнечных панелей важен, наиболее важным фактором в производстве энергии является направление, в котором обращены ваши панели. Как объяснялось ранее, для достижения наилучших результатов солнечные панели должны быть ориентированы на юг (при условии, что вы живете в северном полушарии), потому что солнце всегда находится в южной половине неба в северном полушарии.

Не рекомендуется устанавливать панели в неоптимальном направлении, даже если это означает наилучший возможный наклон. Например, в Бостоне солнечная батарея, расположенная под углом 30 градусов к югу, по-прежнему будет производить больше электроэнергии, чем батарея, расположенная под углом 42 градуса и обращенная на север.

Часто задаваемые вопросы о наилучшем угле для солнечных панелей

При расчете угла наклона солнечной панели учитывается множество факторов, что оставляет некоторых домовладельцев в замешательстве относительно того, какими должны быть их следующие шаги. Ознакомьтесь с несколькими наиболее часто задаваемыми вопросами об оптимальных углах наклона и ориентации солнечных панелей, чтобы получить дополнительную информацию.

Как определить лучший угол для солнечных батарей?

Расчет наилучшего угла для ваших солнечных батарей будет немного отличаться в зависимости от того, где вы живете. Но эмпирическое правило заключается в том, что они должны быть расположены как можно ближе к солнцу. Таким образом, идеальный угол для большинства людей близок или равен широте вашего дома — обычно где-то между 30 и 45 градусами .

Как выбрать солнечные батареи?

Лучшее направление для солнечных панелей юг . Это связано с тем, что солнце всегда находится в южной половине неба в северном полушарии, а ориентация на юг означает наиболее прямое воздействие солнечных лучей. Важно отметить, что не рекомендуется устанавливать панели в неоптимальном направлении только для того, чтобы получить наилучший возможный наклон.

Стоит ли наклонять солнечные панели?

Да, стоит наклонить ваши солнечные панели, чтобы они могли более эффективно собирать энергию. Наклонив их, желательно близко к тому же углу, что и широта вашего дома, вы сможете получить максимальную среднюю мощность от вашей солнечной энергосистемы круглый год.

Солнечные панели должны быть обращены на восток или на запад?

Ни восток, ни запад не подходят для ориентации солнечных панелей, но в обоих случаях панели могут улавливать солнечный свет и генерировать энергию — и экономить!

Должны ли солнечные панели быть обращены на юг?

Солнечные панели не обязательно должны быть обращены на юг, но вы получите максимальную отдачу от системы, ориентированной на юг. Для солнечных панелей лучше смотреть на юг в северном полушарии, чем на восток или запад. Крыши, выходящие на север, являются наименее оптимальным местом для панелей.

Лучший способ найти высококачественную солнечную установку — это EnergySage

Определить идеальный угол наклона солнечной панели для вашей собственности несложно, но вам понадобится сертифицированный специалист, который порекомендует оборудование и установит вашу солнечную систему. На торговой площадке EnergySage вы можете получить бесплатные предложения по установке солнечной энергии от наших квалифицированных, предварительно проверенных монтажников по всей стране, которые спроектируют и оптимизируют систему солнечной энергии для вашей уникальной собственности. Если вы заинтересованы в том, чтобы поговорить с потенциальными установщиками об угле наклона ваших солнечных панелей, просто оставьте примечание в своем профиле, указывающее на ваш интерес.

Нормальная сила и вес — AP Physics 1

Все ресурсы AP Physics 1

7 Диагностические тесты
170 практических тестов
Вопрос дня
Карточки
Learn by Concept

← Предыдущая 1 2 3 4 Следующая →

AP Physics 1 Справка »
Ньютоновская механика »
Силы »
Удельные силы »
Нормальная сила и вес

Кусок железа массой 10 кг стоит на наклонной поверхности под углом 30 градусов к горизонтали. Чему равна нормальная сила, действующая на кусок железа?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Схема системы со свободным телом показана ниже:

 – нормальная сила, действующая на блок, – вес блока.

Поскольку  является компонентом , мы можем представить его как:

Если вы не понимаете, почему это косинус, а не синус, подумайте о системе практически. Чем пологий уклон, тем больше нормальная сила. Чем меньше становится угол (создавая более пологий наклон), тем больше становится значение косинуса и, следовательно, тем больше становится нормальная сила.

Теперь мы можем просто подставить заданные значения:

Сообщить об ошибке

Человек пытается поднять очень тяжелый камень, применяя направленную вверх силу , но не может поднять его вверх. Вычислите, какая дополнительная сила потребовалась, чтобы поднять камень с земли.

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Сначала рассчитайте гравитационную силу, действующую на камень.

Прилагает силу вниз, что означает, что если бы человек приложил хотя бы , то он смог бы поднять его. Вместо этого человек подал заявку только . Это означает, что человеку нужно было приложить дополнительную силу, чтобы поднять камень.

Сообщить об ошибке

Рассмотрим следующую систему:

Если блок ускоряется вниз по склону под углом  и скоростью , каков коэффициент кинетического трения между блоком и склоном?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

В этом сценарии действуют две силы: первая — гравитация, а вторая — трение. Мы можем использовать второй закон Ньютона, чтобы решить эту задачу:

Подставив две силы, которые мы только что упомянули:

Обратите внимание, что сила трения вычитается, потому что она находится в направлении, противоположном силе тяжести. Теперь, подставляя выражения для наших двух сил, получаем:

Если вы не уверены, использовать ли косинус или синус для каждой силы, подумайте о ситуации практически. Чем более пологим становится наклон, тем меньше сила тяжести будет влиять на перемещение блока вниз по плоскости, поэтому используется функция синуса. Кроме того, чем более пологим становится наклон, тем больше становится нормальная сила, поэтому используется функция косинуса .

Сокращая массу из уравнения и переставляя решение для коэффициента трения, мы получаем:

Отчет Ошибка

Рассмотрим следующую систему:

Если блок перемещается вниз по уклону с постоянной скоростью, а коэффициент кинетического трения — это угол угла наклона?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

В этом сценарии действуют две силы. Первое — гравитация, второе — трение. Оба зависят от угла наклона. Поскольку блок движется с постоянной скоростью, мы знаем, что сила тяжести и силы трения в направлении наклона уравновешивают друг друга, а результирующая сила равна нулю (ускорения нет). Следовательно, мы можем написать:

Подставляя в выражения для каждой силы, получаем:

Если вы не уверены, использовать ли косинус или синус для каждой силы, подумайте о ситуации практически. Чем более пологим становится наклон, тем меньше сила тяжести будет влиять на перемещение блока вниз по плоскости, поэтому используется функция синуса. Кроме того, чем более пологим становится наклон, тем больше становится нормальная сила, поэтому используется функция косинуса .

Сократив массу и найдя угол в одной части уравнения, мы получим:

Это важно знать! Когда объект движется вниз по склону с постоянной скоростью, тангенс угла наклона равен коэффициенту кинетического трения.

Сообщить об ошибке

Рассмотрим следующую систему:

Если , то каков минимальный коэффициент трения покоя, при котором блок остается неподвижным?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

В этом сценарии действуют две силы: сила трения и сила тяжести. Если блок неподвижен, это означает, что две силы компенсируют друг друга. Следовательно, мы можем написать:

Подставив в выражения для каждой силы, получим:

Если вы не уверены, использовать ли косинус или синус для каждой силы, подумайте о ситуации практически. Чем более пологим становится наклон, тем меньше сила тяжести будет влиять на попытку переместить блок вниз по плоскости, отсюда и использование функции синуса. Кроме того, чем более пологим становится наклон, тем больше становится нормальная сила, поэтому используется функция косинуса .

Сообщить об ошибке

Рассмотрим следующую систему. Если , каков коэффициент кинетического трения?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

В этом сценарии действуют две силы: гравитация и трение. Мы можем использовать второй закон Ньютона, чтобы составить выражение с этими силами:

Подставляя в выражения для каждой силы, получаем:

Если вы не уверены, использовать ли косинус или синус для каждой силы, подумайте о ситуации практически. Чем более пологим становится наклон, тем меньше сила тяжести будет влиять на перемещение блока вниз по плоскости, поэтому используется функция синуса. Кроме того, чем более пологим становится наклон, тем больше становится нормальная сила, поэтому используется функция косинуса .

Сокращая массу и переставляя коэффициент трения, получаем:

Сообщить об ошибке

Рассмотрим следующую систему:

Если нормальная сила, действующая на блок, и угол наклона равны, какова масса блока?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Нам нужно составить выражение для нормальной силы, действующей на брусок, чтобы решить эту задачу:

Если вы не уверены, использовать ли синус или косинус, подумайте о системе практически: чем более плоской становится система, тем больше становится нормальная сила; отсюда и использование функции косинуса.

Переставляя массу, получаем:

Сообщить об ошибке

Какова величина нормальной силы, действующей на объект массой 5 ​​кг, который находится под наклоном к горизонтали?

Возможные ответы:

Невозможно определить, не зная высоты объекта от земли

Правильный ответ:

Объяснение:

Напомним, что формула для определения величины нормальной силы на склоне задается следующим образом:

Здесь  – величина нормальной силы,                  это масса объекта,       это гравитационная постоянная, а это угол, образованный с горизонтом.

В нашем случае:

Сообщить об ошибке

Предмет массой 10 кг лежит на горизонтальном столе. Какая нормальная сила действует на тело?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Нормальная сила направлена ​​перпендикулярно силе тяжести (противоположное направление) и равна по величине. Поскольку сила гравитации равна , мы просто умножаем нашу заданную массу и силу гравитации, чтобы получить ответ.

Сообщить об ошибке

Человек, который взвешивает, стоит в лифте. Затем лифт ускоряется вверх со скоростью . Сколько весит человек при этом ускорении?

Возможные ответы:

Недостаточно информации для решения этой задачи

Вес человека не изменится, он останется равным 

Правильный ответ:

Объяснение:

В этом вопросе нам представлен сценарий, в котором человек, весящий в состоянии покоя, ускоряется вверх. Затем нас просят определить новый вес этого человека, пока он подвергается этому ускорению.

Давайте начнем наш анализ с того, что сначала рассмотрим человека, находящегося в состоянии покоя в лифте. В этой ситуации полезно изобразить диаграмму свободного тела человека и всех сил, действующих на него/нее. В состоянии покоя на этого человека не действует результирующая сила. Поскольку в направлении y нет результирующей силы, это означает, что восходящие силы должны быть точно уравновешены направленными вниз силами. Нисходящая сила, действующая на человека, — это сила гравитации, а восходящая сила — это нормальная сила пола лифта, действующая на человека.

Другими словами:

Далее, давайте получим выражение, учитывая ускорение лифта вверх. В такой ситуации теперь на человека действует чистая сила, и эта чистая восходящая сила возникает из-за ускорения лифта. Как и в состоянии покоя, направленная вниз сила, действующая на человека, в этом случае по-прежнему является силой тяжести, а восходящая сила, действующая на человека, является нормальной силой пола лифта.

Записав в виде уравнения, мы имеем:

Обратите внимание, что мы находим новое значение нормальной силы, когда лифт ускоряется. Причина, по которой нормальная сила дает нам вес человека, связана с третьим законом Ньютона. Когда лифт ускоряется вверх, лифт оказывает (нормальную) силу на человека, которая по величине равна весу человека, но с обратной направленностью.