Солнечные панели на стене и фасаде: сколько теряет вертикаль и где она выигрывает зимой

Панели на южной стене за год выработают меньше, чем те же панели под оптимальным наклоном, но зимой разрыв заметно сокращается: низкое солнце бьёт почти перпендикулярно вертикальной плоскости, снег с неё сходит, а белая земля добавляет отражённый свет. Поэтому вертикаль оправдана там, где нет подходящей крыши, а доля зимней нагрузки велика. Для остальных случаев она компромисс, а не выигрыш.

Почему вертикаль теряет за год

Больше всего энергии панель получает, когда лучи падают на неё под углом, близким к прямому. Летом солнце высоко, и вертикальная стена почти скользит по лучам. Оптимальный наклон для фиксированной установки — это компромисс между летом и зимой. Для городов из базы сайта (данные PVGIS) он составляет: Краснодар — 36°, Москва — 41°, Санкт-Петербург — 43°, Новосибирск — 44°. Ставя панели вертикально, вы уходите на 46–54° от оптимума.

Оценим это простым расчётом для полудня, только по прямому свету. Высота солнца в полдень зимнего солнцестояния равна 90° − широта − 23,4°. Угол между лучом и нормалью к вертикальной южной стене равен высоте солнца, а к панели с наклоном β — |β − (90° − высота)|. Косинус этого угла показывает долю света, которую принимает плоскость.

Город	Высота солнца в декабре, °	Стена 90°, доля	Оптимальный наклон, доля
Краснодар (36°)	21,5	cos 21,5° ≈ 0,93	угол 36° − 68,5° = 32,5°, cos ≈ 0,84
Москва (41°)	10,8	cos 10,8° ≈ 0,98	угол 41° − 79,2° = 38,2°, cos ≈ 0,79
Санкт-Петербург (43°)	6,6	cos 6,6° ≈ 0,99	угол 43° − 83,4° = 40,4°, cos ≈ 0,76
Новосибирск (44°)	11,5	cos 11,5° ≈ 0,98	угол 44° − 78,5° = 34,5°, cos ≈ 0,82

В декабре в полдень стена принимает больше прямого света, чем панель под оптимальным углом. Весной и осенью разница уменьшается, а летом знак меняется: для Москвы в день летнего солнцестояния (высота около 57,7°) стена даёт cos 57,7° ≈ 0,53, а панель под 41° — около 0,99. Таблица описывает один момент, а не год, но она объясняет главное: вертикаль смещает выработку к холодному времени.

Что показывает годовой расчёт

Годовую цифру для своей широты проще получить в калькуляторе выработки: выберите город, задайте угол 90° и сравните с оптимальным. Мы сознательно не называем процент потерь: он зависит от города, доли рассеянного света и ориентации стены. Ориентир такой: чем севернее и облачнее регион, тем меньше ощущается разница, потому что в облачную погоду свет приходит рассеянным со всех сторон. Чем южнее и ясней, тем больше теряет вертикаль в летние месяцы.

Дополнительные факторы, которые в простой формуле не учтены: снег лежит на наклонной панели долго, а с вертикальной сходит сам; свежий снег на земле отражает заметную часть света и поднимает освещённость нижнего ряда. В общем разборе по широтам эти эффекты показаны в статье об угле наклона и ориентации панелей.

Где фасад действительно имеет смысл

• Нет подходящей крыши. Северный скат, затенённая кровля, плоская кровля в управляющей компании, куда нельзя подниматься.
• Хозпостройки и заборы. Южная стена гаража, сарая, забор с хорошей освещённостью — такие решения дают дополнительные киловатты там, где крыша занята.
• Балконные ограждения. Лёгкие панели на перилах южного балкона — вариант, описанный в статье про балконную станцию.
• Зимнее потребление. Электроотопление и тепловой насос: нагрузка максимальна зимой, и вертикаль хорошо ложится в этот профиль.
• Двусторонние панели. Вертикальная установка по оси восток–запад даёт два пика выработки — утром и вечером; подробности о таких панелях см. в статье о двусторонних панелях.

Таблица: варианты установки

Вариант	Годовая выработка (качественно)	Плюсы	Минусы
Оптимальный угол на крыше	Максимум	Лучший годовой результат, привычный крепёж	Снег лежит дольше, нужна подходящая крыша
Вертикаль на южной стене	Заметно ниже годовой, лучше зимой	Снег не залипает, подходит там, где нет крыши	Летом много света теряется, нагрузка на стену
Вертикаль, двусторонние панели, восток–запад	Ниже оптимума, ровный дневной профиль	Два пика, меньше зависимость от юга	Нужно свободное пространство с обеих сторон
Наклонная установка на стене (кронштейны под углом)	Ближе к оптимуму	Больше энергии, чем вертикаль	Конструкция сложнее и ветровая нагрузка выше

Как крепить к стене

Тип стены определяет анкер.

• Кирпич и бетон. Химические или распорные анкеры нужного диаметра. Полнотелый кирпич держит хорошо, пустотелый — плохо: для него нужны анкеры с гильзой или химический состав.
• Газобетон. Материал мягкий: обычный распорный анкер вырывается. Применяют специальные анкеры для ячеистого бетона или химическую фиксацию, при необходимости с распределением нагрузки.
• Каркасная стена. Крепят в стойки каркаса, а не в обшивку, иначе нагрузка сорвёт плиты. Положение стоек уточняют по чертежам или щупом.
• Стена с утеплителем и облицовкой. Нужны кронштейны, которые проходят через слой утепления и упираются в несущий слой; иначе панели повиснут на фасадной плите.

Между панелью и стеной оставьте вентилируемый зазор. Нагретая на солнце панель теряет выработку, а на глухой стене нагревается сильнее; зазор заодно разгружает ветровую нагрузку и отводит влагу. Размер зазора зависит от кронштейна, обычно речь идёт о нескольких сантиметрах.

Ветровая нагрузка на фасад отличается от кровельной: у углов и верхнего края здания давление повышено, а панели образуют парус. Район определяют по СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия», расчёт показан в статье про ветровую нагрузку. Профили и усиленные зажимы подбирайте в разделе аксессуаров для крепления.

Частые вопросы

Сколько процентов теряется на вертикальной стене?

Точной цифры без привязки к городу нет. Оцените её в калькуляторе, сравнив годовую выработку при оптимальном угле и при 90°; для зимних месяцев разрыв будет меньше.

Можно ли ставить панели на стену, обращённую на восток или запад?

Можно, но выработка ниже, чем на юг. Для таких стен разумны двусторонние панели или установка пары противоположных плоскостей.

Нужно ли согласование для установки на фасад?

Для частного дома достаточно собственных решений, для многоквартирного фасада — решение собственников и управляющей компании. Уточняйте в своей управляющей организации и по местным правилам.

Греются ли панели на глухой стене?

Да, сильнее, чем на открытой кровле. Вентилируемый зазор снижает перегрев и сохраняет выработку.