製品紹介

建築物一体型太陽光発電（BIPV）の中でも、屋根上太陽光は最も重要な応用形態です。屋根は日照条件に優れ、建物の向きに影響されず、影になりにくく、太陽放射を十分に吸収できます。これらの利点により、屋根は太陽エネルギーを捉えるための最適な場所となっています。屋根上PVは一般的に以下の2つの主要カテゴリに分類されます： 傾斜屋根PV および 陸屋根PV.

技術パラメータ

傾斜屋根PV

傾斜屋根への直接設置： PVモジュールは通常、傾斜した屋根面の方向に沿って平らに設置されます。モジュールと屋根の間には、ケーブル配線と放熱のための換気スペースが確保されます（上図参照）。

新しい コンクリート傾斜屋根または別荘タイプのコンクリート傾斜屋根 （瓦葺き）の場合、通常は設計段階でアンカーボルトを事前に埋め込み、屋根防水は従来の方法で処理します。モジュールベースを設置する際には、防水層をベースと金属埋め込み部品の上に延長し、アンカーボルト周辺をシール処理します。防水層を貫通する箇所には、防水シーラントを使用して隙間を埋め、雨水の浸入経路を遮断します。また、ベースの下部にも追加の防水層を設けることで、ベース上部で漏水が発生した場合でも、雨水が構造層に到達しないようにします。

工場や倉庫の 大面積カラースチール屋根、勾配は一般的に5%から10%です。モジュールは屋根の勾配に平行に設置するか、一定の傾斜角で配置することができます。上部の支持ブラケットは、さまざまなコネクタとファスナーを介して屋根の耐荷重構造に接続されます。異なるカラースチールパネル構造には異なるブラケットクランプが必要です。クランプがカラースチールタイルに適合するほど、取り付けシステムの信頼性が高まります。

工場や倉庫の 既存のカラースチール屋根にPVを追加する改修プロジェクト、固定方法は屋根パネルの構造に応じて選択する必要があります。適切なクランプ接続、ドリルボルト接続、または化学接着剤を使用して、PVブラケットを屋根パネルに取り付けます。PV機器を追加した後は、特に屋根パネルを貫通するコネクタについて、屋根の防水性を強化することに特別な注意を払う必要があります。防水ガスケットやその他のシール構造用接着剤を適用して、防水性能を保証できます。さらに、元の屋根の鉄骨フレーム、トラス、母屋、屋根パネルの構造荷重を、耐荷重部材の応力解析によって再確認し、構造の安全性を確保する必要があります。

ソーラータイルの施工と設置： 新しいコンクリート傾斜屋根やヴィラタイプのコンクリート傾斜屋根（タイルで覆われている）の場合、一般的な直接設置型に加えて、多くのプロジェクトでソーラータイルの形式が採用されています。タイル張りの屋根は傾斜屋根の一種で、その特徴的な形状からモジュールの外観に高い基準が求められます。そのため、ソーラータイルは建物の屋根と調和するように使用されることが多く、上図のようになります。

ソーラータイルは建築様式全体を維持し、建物にエネルギーを供給し、同時に室内温度を低下させます。ソーラータイルは通常の屋根タイルのモジュール寸法に適合し、屋根の通常の排水機能を妨げてはなりません。ソーラータイルの施工は上図のようになります。

陸屋根用PV

直接設置： 最も一般的な建物のコンクリート陸屋根の場合、固定傾斜のPVアレイを採用し、屋根のコンクリート基礎に固定された鋼製ブラケットを使用します。モジュールブラケットは、構造ユニットの長さ方向に沿って横方向の支持材で配置されます。ブラケットと基礎の間、ブラケット部材間、ブラケットと母屋の間にはボルト接続が使用されます。

この設置方法は構造荷重が比較的小さく、設置が容易で、一般的に建物の屋根構造の安全性に影響を与えず、元の屋根防水システムを損傷せず、経済的コストも比較的低いです。新築建物の場合、設計段階でブラケットの設置寸法に応じてコンクリート基礎をあらかじめ設けることができ、設置が便利です。 モジュールブラケットの傾斜角は、現地の緯度と屋根のレイアウトに基づいて関連する太陽光発電ソフトウェアを使用して計算し、最適な太陽向きと傾斜角を選択できます。

モジュールを傾けて設置する場合、 前列が後列に影を落とさないように、太陽電池アレイの列間隔を考慮する必要があります。 傾斜角と列間隔の選択は、利用可能な屋根スペースの具体的な寸法と調整する必要があります。日照条件を満たすことを前提に、すべての要素を考慮して最適な傾斜と構成を選択し、屋根面積あたりの設置容量を増やし、発電効率を向上させます。過去の設計経験に基づくと、この方法で設置された太陽光発電システムの単位面積あたりの設置容量は約120～160 Wp/m²であり、計画設計時には150 Wp/m²で見積もることを推奨します。

建物の屋上には、冷却塔、換気・消火ファン、給排水設備、配管などの多くの電気機械設備や、階段室、エレベーター機械室、屋上防火水槽などが設置されており、これらすべてが太陽電池アレイの配置に大きな影響を与えます。モジュールに利用可能で連続した屋根面積は小さく、または分散している場合があり、システムのレイアウトやケーブル集約に不利です。設計段階の早い時期に建築や各種電気機械分野との連絡・調整を行い、より良い設置エリアと条件を確保する必要があります。

高架設置： スペースを有効活用し、屋根直接設置の欠点を克服するために、高架配置を使用できます。屋根の高い位置に鋼製キャノピーフレームを追加し、屋上設備のレイアウトや使用に影響を与えずに太陽電池モジュールを支持します。モジュールブラケットは鋼製キャノピー構造の母屋にボルトで固定され、モジュールをキャノピー鋼構造に平置きする全体的な水平傾斜を採用します（上図参照）。

この方法は屋根面積を最大限に活用し、屋上設備のレイアウトによる干渉を回避できますが、いくつかの問題を考慮する必要があります。 まず、安全性。 鉄骨キャノピーがパラペットの高さを超えるため、強風などの異常気象によりモジュールが持ち上げられ落下し、下方に危険が生じる可能性があります。そのため、設置傾斜角は大きすぎないようにし、取付コネクタの接続強度を再確認する必要があります。 第二に、鉄骨キャノピーが建物の高さと容積率に与える影響。 キャノピーは四方が開放されていますが、所有者が後で囲って使用する可能性があるため、構造物が高さと容積率の計算から除外されるかどうかを、地元の建設・計画当局に確認する必要があります。 第三に、屋上の電気機械設備 （冷却塔、排気ファン、換気ダクトなど）を上から覆うことができるかどうかは、関連分野と協議・確認する必要があります。

新築のカラースチール屋根の建物には、一体型PV屋根パネルを選択し、屋根全体にモジュールを敷設できます。ブラケット不要、設置が速く、歩行可能で、メンテナンスや清掃用の通路を確保する必要がありません。従来の金属屋根パネルに通常のモジュールを追加する場合と比較して、この一体型ソリューションは、耐風性、防水性、防火性、利用可能な屋根面積の最大活用において優れた性能を発揮します（上図参照）。

技術的優位性

• 屋上は日射条件が良く、方位の制約がなく、影も最小限

• 複数の取付戦略がコンクリート、カラースチール、瓦、一体型屋根に対応

• ソーラータイルは建築美観を保ちながら室内温度を低下

• 強化防水と構造再確認により長期的な屋根の安全性を確保

• 最適化された傾斜角と列間隔で設置容量と発電効率を最大化

• 一体型PV屋根パネルはブラケット不要、歩行可能、耐候性に優れた屋根を実現

製品用途

屋上太陽光発電ソリューションは、コンクリートの傾斜屋根や瓦屋根の住宅用ヴィラ、大型カラースチール屋根の工業工場や倉庫、既存の太陽光発電改修を行う構造物、そして電気機械設備が密集した平らなコンクリート屋根の商業ビルなど、幅広い建物タイプに適用できます。直接設置、太陽光瓦、固定傾斜アレイ、高架キャノピー構造、完全統合型屋根用太陽光パネルなど、各アプローチは現場条件に合わせて調整でき、エネルギー収量、防水性、構造安全性、建築外観のバランスを取ることができます。

Ooitechの見解

世界的な太陽光パネル生産ラインサプライヤーとして、Ooitechは、ここで説明されている瓦屋根のヴィラから高架工場キャノピーまでの屋上シナリオの多様性こそが、モジュールの品質と寸法の一貫性が供給元で非常に重要である理由であると考えています。太陽光瓦は瓦のモジュール性に適合する必要があり、高架アレイは台風級の荷重に耐える必要があるため、モジュール生産のフレーミング、ラミネーション、ELテスト段階が、これらの屋上が数十年にわたって防水性と安全性を維持するかどうかを直接決定します。信頼性の高いモジュールが実際にどのように構築されるかを確認したいエンジニアは、OoitechのYouTubeチャンネル www.youtube.com/ooitech をフォローすることで、あらゆる信頼性の高い屋上設置の背後にある生産ラインをより詳しく見ることができます。