見逃せない太陽光屋根：傾斜屋根と平屋根のPVシステム完全ガイド

製品紹介

建物一体型太陽光発電（BIPV）において、屋根上太陽光は最も重要な応用形態です。屋根は日照条件に恵まれ、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は主に2つのカテゴリーに分けられます： 傾斜屋根PV と 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を確保する隙間が設けられます（上図参照）。

新築の コンクリート傾斜屋根またはヴィラ型コンクリート傾斜屋根 （タイルで覆われている）の場合、通常は設計段階でボルトを事前に埋め込むことができ、屋根の防水処理は従来の方法で行われます。モジュールベースを設置する際は、防水層をベースと金属埋め込み部品の上に延長し、アンカーボルト周囲をシーリング処理する必要があります。防水層が貫通する箇所では、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、ベースの下にも追加の防水層を設けることで、ベース上部で漏れが発生しても、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の場合、勾配は通常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。カラースチールパネルの構造が異なると、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、架台システムの信頼性が高くなります。

工場や倉庫の 既存のカラー鋼板屋根に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、または化学接着剤による接着を使用して、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、屋根の防水補強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リング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、耐力部材の応力解析を通じて再確認し、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切妻屋根や別荘タイプのコンクリート切妻屋根（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。タイル屋根は傾斜屋根の一種であり、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保ち、建物のエネルギーを供給し、同時に室内温度を下げます。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合わせる必要があり、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とおりです。

陸屋根PV

直接設置： 建物の最も一般的なコンクリート陸屋根では、固定傾斜角のPVアレイが採用され、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サポートで配置されます。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くなります。新築建物の場合、特定のブラケット設置寸法に応じて設計段階でコンクリート基礎を予め設置でき、設置が便利になります。 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、太陽光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設置容量は単位面積あたり約120〜160 Wp/m²であり、計画設計時には150 Wp/m²で見積もることをお勧めします。

建物の屋根には、冷却塔、換気・消防用ファン、給排水設備、配管などの多くの電気機械設備や、屋根から突き出た階段室、エレベーター機械室、屋上消火用水タンクがあります。これらはすべて太陽光アレイの配置に大きく影響します。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接続に不利です。設計段階の早い時期に建築および各電気機械分野との連絡・調整を行い、より良い設置面積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、屋根への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て太陽光モジュールを支え、屋根設備のレイアウトと使用に影響を与えません。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、上図のようにモジュールをキャノピー鋼構造に平らに置く全体的な水平傾斜を採用します。

この方法は屋根面積を最大限に活用し、屋根設備のレイアウトによる干渉を回避しますが、いくつかの問題を考慮する必要があります。 まず、安全性です。 鋼製キャノピーがパラペットの高さを超えるため、異常気象（強い台風など）でモジュールが持ち上げられて落下し、下に危険が及ぶ可能性があります。したがって、設置傾斜角は大きすぎないようにし、取り付け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、構造が高さと容積率の計算から除外でき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、換気パイプなど）を上から覆うことができるかどうかは、関連する専門分野と協議・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もありません。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完全活用において優れた性能を発揮します（上図参照）。

技术优势

• 屋根は日照に恵まれ、方位の制約がなく、日陰も最小限です

• 複数の設置戦略が、コンクリート、カラースチール、瓦、一体型の屋根タイプに対応します

• ソーラータイルは建築美を保ちながら、室内温度を下げます

• 強化された防水と構造再検証により、屋根の長期的な安全性を確保します

• 最適化された傾斜角と列間隔により、設置容量と発電効率を最大化します

• 一体型PV屋根パネルは、ブラケット不要で歩行可能、耐候性に優れた屋根を提供します

製品応用

屋上PVソリューションは、幅広い建物タイプに適用できます。コンクリートの傾斜屋根や瓦屋根の住宅用ヴィラ、大きなカラースチール屋根の工業用工場や倉庫、PV改修を受ける既存構造物、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です。直接設置、ソーラータイル、固定傾斜アレイ、高架キャノピー構造、完全一体型PV屋根パネルのいずれを選択しても、各アプローチは現場の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、ここで説明する屋根の多様性（タイル張りのヴィラから高架の工場キャノピーまで）こそが、モジュールの品質と寸法の一貫性が供給源で非常に重要である理由だと確信しています。太陽光タイルはタイル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テストの段階が、これらの屋根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のために、Ooitech YouTubeチャンネルをフォローしてください： www.youtube.com/ooitech は、信頼できる屋根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。