چند پنل خورشیدی روی پشت‌بام من جا می‌شود؟ روش محاسبه با مثال
روش واقعی شمردن پنل روی پشت‌بام: ابعاد پنل، فاصله از لبه، فاصله ردیف‌ها بر اساس خورشید زمستان و سایه موانع؛ با مثال کامل برای بام ۱۰۰ متری در تهران و پنل ۶۷۰ وات جینکو.
وقتی کسی می‌پرسد «روی پشت‌بام من چند پنل جا می‌شود؟»، معمولاً مساحت بام را بر مساحت یک پنل تقسیم می‌کند. برای یک بام ۱۰۰ متری و پنل ۶۷۰ واتی که حدود ۲.۷ مترمربع است، جواب ۳۷ پنل می‌شود. روی بام مسطح شهری این عدد تقریباً هیچ‌وقت درست نیست؛ جواب واقعی در مثال همین مقاله ۱۲ تا ۱۴ پنل است. این مقاله نشان می‌دهد این اختلاف از کجا می‌آید و چطور خودتان آن را برای بام خودتان حساب کنید.
چهار چیزی که تعداد پنل را تعیین می‌کند
- ابعاد پنل
نه مساحت پنل، بلکه طول و عرض آن؛ چون پنل در ردیف چیده می‌شود و کسر یک پنل در انتهای ردیف جا نمی‌شود.
- فاصله از لبه‌ی بام
نواری کنار جان‌پناه برای عبور، نگهداری، بار باد در لبه‌ها و سایه‌ی خود جان‌پناه خالی می‌ماند.
- فاصله‌ی ردیف‌ها
روی بام مسطح پنل شیب‌دار نصب می‌شود و هر ردیف پشت سر خودش سایه می‌اندازد؛ این فاصله را خورشید زمستان تعیین می‌کند.
- موانع
منبع آب، کولر، خرپشته‌ی راه‌پله و دودکش هم جای خودشان را می‌گیرند و هم سایه‌ای که در زمستان چند برابر ارتفاعشان است.
گام ۱: ردپای پنل روی بام
پنل شیب‌دار روی زمین ردپایی کوتاه‌تر از طول خودش دارد و لبه‌ی بالایی‌اش از سطح بام بالا می‌آید. اگر L ضلعی از پنل باشد که در جهت شیب قرار می‌گیرد و tilt زاویه‌ی پنل:
depth = L x cos(tilt) height = L x sin(tilt)برای زاویه‌ی ۳۰ درجه: cos(30°) = 0.866 و sin(30°) = 0.5.
پنل مثال ما جینکو سولار Tiger Neo 3.0 با توان ۶۷۰ وات و ابعاد ۲۳۸۲ × ۱۱۳۴ میلی‌متر است. دو حالت نصب داریم: افقی (landscape) که ضلع کوتاه ۱.۱۳۴ متری در جهت شیب است و عمودی (portrait) که ضلع بلند ۲.۳۸۲ متری در جهت شیب است. ابزار طراحی هر دو حالت را با همین نام‌ها دارد.
| حالت نصب | ضلع در جهت شیب (L) | عمق ردپا = L × ۰.۸۶۶ | ارتفاع لبه بالایی = L × ۰.۵ | عرض هر پنل در ردیف |
|---|---|---|---|---|
| افقی (landscape) | ۱.۱۳۴ متر | ۰.۹۸ متر | ۰.۵۶۷ متر | ۲.۳۸۲ متر |
| عمودی (portrait) | ۲.۳۸۲ متر | ۲.۰۶ متر | ۱.۱۹۱ متر | ۱.۱۳۴ متر |
گام ۲: فاصله از لبه‌ی بام
در این مثال ۰.۸ متر از هر لبه کنار گذاشته می‌شود؛ همان عدد پیش‌فرض ابزار طراحی. بام ۱۰ × ۱۰ متری با این نوار به سطح قابل نصب ۸.۴ × ۸.۴ متر می‌رسد:
10 - 2 x 0.8 = 8.4 m 8.4 x 8.4 = 70.56 m²یعنی نزدیک به ۳۰٪ بام فقط با همین نوار کنار گذاشته شد، قبل از این‌که سراغ ردیف‌ها برویم.
گام ۳: فاصله‌ی ردیف‌ها با خورشید زمستان
سیستم خورشیدی مستقل از شبکه (Off-Grid) در زمستان بیشترین کمبود را دارد، پس ردیف‌ها باید در زمستان سایه نخورند. در تهران (عرض ۳۵.۷ درجه)، در کوتاه‌ترین روز سال خورشید در ظهر حدود ۳۰.۹ درجه بالای افق است و در ساعت ۱۰ صبح حدود ۲۴.۴ درجه، در حالی که ۳۰ درجه به سمت شرق چرخیده است. سایه‌ای که به سمت شمال کشیده می‌شود در هر لحظه این‌طور حساب می‌شود:
gap = height x cos(sun_azimuth_from_south) / tan(sun_elevation)تهران، انقلاب زمستانی: ظهر 1 / tan(30.9°) = 1.67 · ساعت ۱۰ و ۱۴: cos(30.2°) / tan(24.4°) = 0.864 / 0.454 = 1.90
معیار ابزار طراحی این است که بین ساعت ۱۰ تا ۱۴ به وقت خورشیدی در کوتاه‌ترین روز سال سایه‌ی ردیف به ردیف نیفتد، پس ضریب سخت‌گیرانه‌تر ۱.۹۰ را به کار می‌بریم. گام ردیف (فاصله‌ی شروع یک ردیف تا شروع ردیف بعد) برابر عمق ردپا به‌اضافه‌ی این فاصله‌ی آزاد است:
| حالت نصب | فاصله آزاد = ارتفاع × ۱.۹۰ | گام ردیف = عمق + فاصله |
|---|---|---|
| افقی | ۰.۵۶۷ × ۱.۹۰ = ۱.۰۸ متر | ۰.۹۸ + ۱.۰۸ = ۲.۰۶ متر |
| عمودی | ۱.۱۹۱ × ۱.۹۰ = ۲.۲۶ متر | ۲.۰۶ + ۲.۲۶ = ۴.۳۲ متر |
اگر فقط ظهر را معیار بگیرید (ضریب ۱.۶۷)، فاصله‌ها حدود ۱۲٪ کمتر می‌شوند؛ در این مثال تعداد ردیف‌ها با هر دو معیار یکسان درمی‌آید. در شهرهای جنوبی‌تر خورشید زمستان بالاتر است و همه‌ی این فاصله‌ها کمتر می‌شوند.
گام ۴: شمردن پنل‌ها در بام ۱۰۰ متری تهران
ردیف اول به عمق ردپا نیاز دارد و هر ردیف بعدی یک گام کامل. پس n ردیف در عمق شمالی-جنوبی ۸.۴ متری جا می‌شود اگر:
depth + (n - 1) x pitch <= 8.4 mتعداد پنل در هر ردیف هم = عرض قابل نصب ÷ عرض هر پنل، گرد به پایین. بین پنل‌های کنار هم حدود ۲ سانتی‌متر درز برای گیره‌ی سازه در نظر گرفته شده است.
| چیدمان افقی | چیدمان عمودی | |
|---|---|---|
| ردیف‌ها | ۰.۹۸ + ۳ × ۲.۰۶ = ۷.۱۶ ≤ ۸.۴ → ۴ ردیف (ردیف پنجم ۹.۲۲ متر می‌خواهد) | ۲.۰۶ + ۱ × ۴.۳۲ = ۶.۳۸ ≤ ۸.۴ → ۲ ردیف (ردیف سوم ۱۰.۷۰ متر می‌خواهد) |
| پنل در هر ردیف | ۳ × ۲.۳۸۲ + ۲ × ۰.۰۲ = ۷.۱۹ ≤ ۸.۴ → ۳ پنل | ۷ × ۱.۱۳۴ + ۶ × ۰.۰۲ = ۸.۰۶ ≤ ۸.۴ → ۷ پنل |
| تعداد کل | ۴ × ۳ = ۱۲ پنل | ۲ × ۷ = ۱۴ پنل |
| توان آرایه | ۱۲ × ۶۷۰ = ۸٬۰۴۰ وات ≈ ۸.۰۴ kWp | ۱۴ × ۶۷۰ = ۹٬۳۸۰ وات ≈ ۹.۳۸ kWp |
در مقایسه با ۳۷ پنلِ تقسیم ساده، ۱۲ تا ۱۴ پنل یعنی فقط ۳۲ تا ۳۸ درصد آن. این‌جا چیدمان عمودی برنده است، ولی روی بامی با ابعاد دیگر ممکن است برعکس شود؛ برای همین باید هر دو را برای همان بام شمرد. اگر همین بام ۱۰ × ۱۰ را در حالت دستی ابزار طراحی وارد کنید و زاویه را ۳۰ درجه بگذارید، با هر دو حالت نصب همین ۱۲ و ۱۴ پنل را می‌بینید.
گام ۵: این پنل‌ها چقدر برق می‌دهند؟
برای برآورد دستی از جدول ساعت تابش خورشید استفاده می‌کنیم: برای تهران میانگین سالانه حدود ۵.۲ و دی‌ماه، کم‌تابش‌ترین ماه، حدود ۳.۲ ساعت تابش مفید، با ضریب عملکرد ۰.۸. این‌ها عددهای تقریبی طراحی‌اند.
daily kWh = kWp x PSH x PRPSH: ساعات تابش مفید روزانه. PR: ضریب عملکرد (تلفات دما، کابل، اینورتر و گرد و غبار).
| چیدمان | میانگین سال (PSH = ۵.۲) | دی‌ماه (PSH = ۳.۲) |
|---|---|---|
| عمودی، ۹.۳۸ kWp | ۹.۳۸ × ۵.۲ × ۰.۸ = ۳۹.۰ kWh | ۹.۳۸ × ۳.۲ × ۰.۸ = ۲۴.۰ kWh |
| افقی، ۸.۰۴ kWp | ۸.۰۴ × ۵.۲ × ۰.۸ = ۳۳.۴ kWh | ۸.۰۴ × ۳.۲ × ۰.۸ = ۲۰.۶ kWh |
به اختلاف دو ستون دقت کنید: همان آرایه در دی‌ماه حدود ۴۰٪ کمتر از میانگین سالانه برق می‌دهد (۳.۲ در برابر ۵.۲). ابزار طراحی به‌جای این جدول، تابش ماه‌به‌ماه را برای مختصات دقیق بام شما از PVGIS (ابزار مرکز تحقیقات مشترک اتحادیه اروپا) می‌گیرد و ۱۴٪ تلفات سیستم را اعمال می‌کند؛ پس عدد آن کمی با این حساب دستی فرق دارد و دقیق‌تر است، ولی همچنان برآورد است نه تضمین.
گام ۶: برای Off-Grid، بدترین ماه را مبنا بگیرید
فرض کنید خانه‌ای در تهران روزانه ۱۲ کیلووات‌ساعت مصرف دارد و می‌خواهد مستقل از شبکه کار کند. دو روش طراحی را مقایسه کنید:
| مبنای طراحی | توان لازم | تعداد پنل | تولید در دی‌ماه |
|---|---|---|---|
| میانگین سالانه (PSH = ۵.۲) | ۱۲ ÷ (۵.۲ × ۰.۸) = ۲.۸۸ kWp | ۲.۸۸ ÷ ۰.۶۷ = ۴.۳ → ۵ پنل (۳.۳۵ kWp) | ۳.۳۵ × ۳.۲ × ۰.۸ = ۸.۶ kWh؛ فقط ۷۱٪ مصرف |
| بدترین ماه (PSH = ۳.۲) | ۱۲ ÷ (۳.۲ × ۰.۸) = ۴.۶۹ kWp | ۴.۶۹ ÷ ۰.۶۷ = ۷.۰ → ۷ پنل (۴.۶۹ kWp) | ۴.۶۹ × ۳.۲ × ۰.۸ = ۱۲.۰ kWh؛ کل مصرف |
طراحی با میانگین سالانه در دی‌ماه هر روز حدود ۳.۴ کیلووات‌ساعت کم می‌آورد و باتری هر روز کمی خالی‌تر می‌شود. ۷ پنل به‌راحتی روی بام ۱۰ × ۱۰ مثال (ظرفیت ۱۲ تا ۱۴ پنل) جا می‌شود.
به همین دلیل ابزار طراحی پشت‌بام به‌جای میانگین سالانه، درصد پوشش مصرف شما را در کم‌تابش‌ترین ماه نشان می‌دهد. باتری هم جدا حساب می‌شود: با روش تب «محاسبه باتری و اینورتر»، یک روز خودکفایی برای ۱۲ کیلووات‌ساعت مصرف یعنی ۱۲ ÷ ۰.۹ = ۱۳.۳ کیلووات‌ساعت باتری LiFePO4. جزئیات انتخاب باتری و روزهای خودکفایی در راهنمای محاسبه ظرفیت آمده است.
آنچه این روش نمی‌بیند
- استحکام سقف و بار باد: شمردن پنل چیزی درباره‌ی تحمل سقف نمی‌گوید. معیار اصلی سازه‌ی بالاست نیروی بالابرنده‌ی باد است؛ جزئیات در راهنمای نصب پنل روی پشت‌بام.
- سایه‌ی ساختمان‌ها و درختان مجاور: ساختمان بلندتر همسایه در ضلع جنوبی می‌تواند در زمستان بخشی از بام را کاملاً از کار بیندازد. این را فقط بازدید محل نشان می‌دهد.
- مسیر کابل، تابلو و جای اینورتر و باتری: این‌ها روی تعداد پنل اثری ندارند اما روی امکان‌پذیری و هزینه اثر دارند.
- ضوابط ساختمان و توافق همسایه‌ها: در آپارتمان، پشت‌بام مشاع است و به رضایت مالکان نیاز دارد.
همین حساب را روی پشت‌بام خودتان ببینید
بام و موانع را روی نقشه‌ی ماهواره‌ای بکشید، پنل جینکو یا ترینا را انتخاب کنید و چیدمان، مدل سه‌بعدی با سایه‌ی خورشید و تولید تقریبی هر ماه را ببینید. بعد طرح را برای بررسی رایگان کارشناس بفرستید.
پرسش‌های متداول
روی پشت‌بام ۱۰۰ متری چند پنل خورشیدی جا می‌شود؟
برای بام مسطح ۱۰ × ۱۰ متری در تهران، با پنل ۶۷۰ وات (۲۳۸۲ × ۱۱۳۴ میلی‌متر)، زاویه ۳۰ درجه، ۰.۸ متر فاصله از لبه و فاصله‌ی ردیفی که در زمستان سایه نخورد، حدود ۱۲ پنل در چیدمان افقی (۸.۰۴ کیلووات) یا ۱۴ پنل در چیدمان عمودی (۹.۳۸ کیلووات) جا می‌شود؛ نه ۳۷ پنلی که از تقسیم ساده‌ی مساحت به دست می‌آید. هر مانع روی بام این عدد را کم می‌کند.
چرا نمی‌توان مساحت پشت‌بام را بر مساحت پنل تقسیم کرد؟
چون روی بام مسطح پنل‌ها شیب‌دار نصب می‌شوند و هر ردیف باید آن‌قدر از ردیف جلویی فاصله داشته باشد که در زمستان زیر سایه‌اش نرود؛ در تهران این فاصله حدود دو برابر ارتفاع لبه‌ی بالایی پنل است. نواری کنار لبه‌ی بام و دور موانع هم خالی می‌ماند و کسر یک پنل در انتهای ردیف جا نمی‌شود.
فاصله ردیف پنل خورشیدی در تهران چقدر است؟
برای پنل ۶۷۰ وات با زاویه ۳۰ درجه، اگر بخواهیم در کوتاه‌ترین روز سال بین ساعت ۱۰ تا ۱۴ سایه نیفتد، فاصله‌ی آزاد پشت هر ردیف حدود ۱.۰۸ متر در چیدمان افقی و ۲.۲۶ متر در چیدمان عمودی است؛ گام ردیف (شروع تا شروع) به ترتیب حدود ۲.۰۶ و ۴.۳۲ متر می‌شود. ضریب کلی برای تهران حدود ۱.۹ برابر ارتفاع لبه‌ی بالایی پنل است.
چیدمان افقی بهتر است یا عمودی؟
به ابعاد بام بستگی دارد. چیدمان افقی ردیف‌های کم‌عمق‌تر و نزدیک‌تر به هم دارد و چیدمان عمودی پنل‌های بیشتری در هر ردیف. روی بام ۱۰ × ۱۰ مثال این مقاله، چیدمان عمودی ۱۴ پنل و افقی ۱۲ پنل جا می‌دهد، ولی روی بامی کشیده یا با موانع متفاوت ممکن است برعکس باشد. هر دو را برای همان بام بشمارید.
آیا برای سیستم Off-Grid باید با میانگین ساعات آفتابی طراحی کرد؟
خیر. سیستمی که به شبکه وصل نیست باید در کم‌تابش‌ترین ماه هم مصرف را تأمین کند. در تهران تابش مفید دی‌ماه حدود ۳.۲ ساعت است در برابر میانگین سالانه‌ی ۵.۲؛ آرایه‌ای که با میانگین طراحی شود، در مثال این مقاله در دی‌ماه فقط حدود ۷۱٪ مصرف را تأمین می‌کند.
مقالات مرتبط
برق اضطراری مطب و کلینیک پزشکی: راهنمای تأمین پشتیبان
کدام تجهیزات مطب و کلینیک در قطعی برق نباید خاموش شوند، چرا ذخیرهساز باتری برای فضای درمانی بر ژنراتور ارجح است و چطور توان و ظرفیت سیستم پشتیبان را برآورد کنیم.
برق اضطراری پکیج شوفاژ: یوپیاس یا ذخیرهساز انرژی؟
پکیج دیواری گازسوز بدون برق روشن نمی‌شود. این راهنما مصرف واقعی پکیج، شرط موج سینوسی خالص و مرجع نول و ارت، و روش محاسبه ظرفیت برق اضطراری را توضیح می‌دهد.
حفاظت DC سیستم خورشیدی: فیوز، کلید قطع، SPD و ارت
راهنمای انتخاب و کارکرد اجزای حفاظتی سمت DC در سیستم خورشیدی — فیوز رشته، کلید قطع DC، برق‌گیر SPD و سیستم ارت — با تمرکز بر ایمنی و رِیتینگ درست ولتاژ و جریان.