Как рассчитать угол наклона: Как рассчитать угол наклона крыши с примерами

Содержание

Как рассчитать угол наклона крыши частного дома

Расчет угла наклона крыши необходим при строительстве или капитальном ремонте кровли. От ската зависит нагрузка на кровельную систему в целом. В случае же неправильного подсчета, это чревато полным обрушением конструкции. Поэтому ниже мы предоставим схему расчетов и проведем зависимость полученных цифр от климатических особенностей того или иного региона страны.

Угол наклона кровли

Главное правило — чем проще кровельная система, тем она надежнее. Если здание имеет более трех этажей, рекомендуется рассматривать крыши без сложных элементов: можно использовать плоские, вальмовые, односкатные. В остальных случаях четких ограничений не существует. Поэтому не усложняйте профиль, если в этом нет необходимости.

Помните, когда увеличивается угол наклона:

Повышается ветровая нагрузка.
Растут расходы на строительные материалы.
Усложняется монтаж.

При крутом скате, растет коэффициент парусности. Чем выше будет это значение, тем ощутимее воздействует сила ветра. А при установке слишком крутой крыши боковой ветер может ее и вовсе сорвать.

Чтобы определить угол наклона, большинство ориентируются на соседские постройки. Выяснить имеющиеся проблемы не составит труда — буквально за 1-2 часа можно разузнать: есть ли недостатки у той или иной крыши и как с ними борются, когда таковые присутствуют. С практической стороны это оптимальный вариант, который позволяет удостовериться в правильности расчетов на практике.

Однако не нужно впадать в крайности, отказываясь от крыши с малым углом или делая только покатые. Каждый из вариантов имеет место быть, а их нюансы продиктованы определенными правилами и рекомендациями. Применяя ту или иную модель, нужно будет побеспокоиться о снегозадержании, увеличении прочности поперечных балок, улучшении гидроизоляции (малый уклон крыши повышает риск попадания влаги в стыки).

Но, берите в расчет эти мероприятия, так как они однозначно повлияют на общую смету.

Выходит не существует универсального решения, которое подойдет всем. Стоит искать компромисс между красотой, практичностью и материальной составляющей.

Подбор материала исходя из угла наклона

Выбирая материал для крыши, учитывают минимальный и максимальный показатель наклона. Ниже представлена таблица, где сравниваются показатели кровельного покрытия с минимальным углом в соответствии со сводом правил СП 17.13330.2017 СНиП II-26-76:

Таблица 1. Кровельный материал и градус наклона крыши

Кровельный материал	Градусы наклона крыши (°)
Профлист	6°
Ондулин, асбоцементный шифер	6°
Металлочерепица	6°
Цементно-песчаная, керамическая черепица	10°
Битумная черепица (гибкая)	12°
Стальные листы (медные, оцинкованные, цинк-титановые)	17°
Сланцевые, асбоцементные плиты	27°

Часто производители предоставляют индивидуальные показатели, поэтому рекомендуется обращать внимание на дополнительную информацию, которая представлена в государственном стандарте.

Когда нет возможности рассчитать скат крыши исходя из полученной информации от соседей, принимают средние значения, которые приводятся ниже в таблице:

Таблица 2. Градус наклона крыши в зависимости от максимального и минимального значений

Кровельный материал	Минимальный/максимальный угол наклона (°)	Используемые углы наклона на практике (°)
Толевая крыша (двухслойная)	4°-50°	6°-12°
Керамическая плитка	20°-33°	20°-25°
Металлочерепица, профнастил	18°-35°	25°
Цинковая с двойными стоячими фальцами	3°-90°	5°-30°
Асбоцементный шифер	5°-90°	30°
Искусственный шифер	20°-90°	25°-45°

По приведенным выше данным виден диапазон, который подходит для большинства случаев. Когда нет необходимости делать слишком крутую крышу или наоборот — пологую, принимайте цифры со средними значениями, которые получены опытным путем и проверены на практике.

Влияние климатических факторов

Территория России разделена на зоны исходя из ветровой и снеговой нагрузки. Отталкиваясь от этих данных, определяется конфигурация крыши, так как во многом из-за климата у скатов образуется довольно широкий диапазон угловых значений.

Ветер стремится сорвать кровлю резким порывом, а снег дает значительную нагрузку. И даже небольшие по площади крыши могут разрушиться, если параметры не будут соответствовать рекомендуемым значениям. Подобрав качественные строительные материалы, без правильных расчетов они не смогут показать своих достоинств. Поэтому чтобы вычислить угол наклона крыши, используем два метода.

Расчет снеговых нагрузок

Карта для расчета снеговой нагрузки

Карта снеговых нагрузок дает понимание о минимальном уровне прочности конструкции и допустимого значения прогиба балок. На рисунке выше можете увидеть две цифры, где:

В нашем случае используем первое значение, которое поможет рассчитать наклон крыши. Забегая наперед, скажем, крутой скат формирует меньший снежный покров, а значит, нагрузка будет ниже. Соответственно можно увеличить расстояние между стропилами или использовать меньшее их сечение, что приведет к экономии.

На данном этапе вводятся поправочные коэффициенты:

Из представленного списка видно, как значения меняются только там, где наклон находится в пределах 25°-60°. В остальных случаях этот шаг нужно пропускать. А чтобы отыскать нужный параметр для вашего региона, находите на карте область, умножаете ее на значение 0,7 и получаете необходимую цифру.

Для примера возьмем город Иваново, где мы строим дом с кровлей под 45°. В соответствии с картой, город расположен в IV зоне с усредненной нагрузкой 240 кг/м². Вычисляем произведение коэффициента 0,7 и средней нагрузки, получив значение 167 кг/м².

Расчет ветровых нагрузок

Карта для расчета ветровой нагрузки

Провести аналитику влияния ветров намного сложнее, чем предсказать влияние снега. Будем смотреть на доминирующий процент направления ветра в регионе, высоту дома и его расположения. Но имеющиеся данные становятся актуальными только с применением коэффициента.

Весомым фактором выступает месторасположение — если здание стоит между другими постройками, тогда ветровая нагрузка снижается. А когда дом расположен на открытой местности — увеличивается. Поэтому предусмотрели несколько зон:

«А» — открытая местность.
«Б» — пересеченная местность: небольшие городки, поселки с высотой препятствий до 10 м.
«В» — городская местность: плотная застройка с высотой зданий от 25 м.

Чтобы определить зону принадлежности, нужно высоту здания умножить на 30. Получаем: 3,5 м * 30 = 105 м. Если на этом расстоянии присутствуют любые постройки высотой до 10 м, тогда дом будет относиться к зоне «Б», даже если он построен в городской черте крупной агломерации.

Зона определяет коэффициент, который учитывается при расчете ветровой нагрузки. Ниже приведена таблица, где найдем нужное нам значение:

Таблица 3. Коэффициенты в зависимости от зоны расположения

Высота постройки	Зона «А»	Зона «Б»	Зона «В»
>5 м	0,75	0,5	0,4
5-10 м	1,0	0,65	0,4
10-20 м	1,25	0,85	0,55

В примере отыщем значение ветровой нагрузки для одноэтажного дома. Здание будет расположено группе «Б», в Иваново, в частном секторе. В начале определим зону ветровой нагрузки по карте — 1 (32 кг/м²). Далее найдем в вышеприведенной таблице подходящий коэффициент — 0,5. И вычислим точное значение: 32 кг/м² * 0,5 = 16 кг/м².

Берем в расчет аэродинамические показатели ветра. От направления и силы воздействия значения разделили по категориям. В каждой из которых возникают разные по величине нагрузки. Эти коэффициенты можно узнать ниже:

Коэффициенты для двускатных покрытий

Полученные коэффициенты прибавляют к показателю ветровой нагрузки. У кого вышло два числа — отрицательное и положительное, учитывают оба значения. И если суммарная нагрузка превысила 300 кг/м², значит подбираем более легкие по весу материалы, или снижаем угол наклона крыши. А для тех, кто хочет быстрее рассчитать скат кровли, можно использовать формулу Пифагора:

S²= H²+ L²

где Н — высота конька, а L — длина стропил.

Какая крыша лучше: плоская или скатная

Подытоживая, скажем — плоская кровля всегда выгоднее скатной. Меньшая площадь нуждается в меньшем количестве строительных материалов и не требует сложных расчетов. Однако за такой крышей нужен более тщательный уход, ведь стыки быстро приходят в негодность, в них начинает попадать влага и уже в скором времени придется заново производить гидроизоляцию.

Скатная крыша, если делать ее по стандартным параметрам, более долговечная. Важным условием при этом является качество подготовительной работы. Лес, используемый для кровли, должен быть обязательно обработан огнебиозащитой, а под крышей не должен образовываться конденсат. Только в этом случае она прослужит долго и не потребует капитального ремонта.

объясняем подробно и с наглядными примерами

При проектировании дома расчет угла наклона крыши — обязательный этап, поскольку от уклона ската зависят нагрузки на кровлю. И не только они. Но иногда нужно рассчитать уклон крыши и для уже построенного дома — например, если планируется реконструкция кровли, а проектная документация утеряна.

В этой статье мы расскажем и о том, как рассчитать наклон крыши существующего дома, и о вычислении и подборе оптимального уклона кровли для строящегося здания. Максимально подробно и с наглядными примерами.

Обычно угол наклона скатов считают по факту. По двум причинам.

Во-первых, никто не даст гарантии, что строители точно выдержали все размеры. И в некоторых случаях разница может быть значительной.

Во-вторых, если дом деревянный, то он неизбежно усаживается в течение первых лет после постройки. И во время этой усадки угол наклона крыши тоже меняется, причем это изменение не поддается расчетам: усадка может быть и 1%, и 3%, и даже 5% и более.

Пример, как может измениться угол наклона крыши при усадке деревянного дома

Поэтому, если вам нужно знать уклон кровли, лучше не ориентируйтесь на документацию.

Зачем вообще нужно знать угол кровли

Угол наклона крыши нужен для расчета полной нагрузки на скаты кровли. Кроме того, от уклона зависит частота обрешетки, величина нахлестов, подход к устройству примыканий и ряд других тонкостей, вплоть до невозможности использования некоторых видов материалов на слишком крутых или, наоборот, чрезмерно пологих скатах.

Это значит, что расчет угла наклона кровли существующего дома необходим, если ваша цель:

Перекрытие кровли более тяжелым кровельным материалом. Разница в весе между разными видами кровельных покрытий достигает 45 кг/м², и это существенная дополнительная нагрузка на стропильную систему.
Утепление холодной кровли. Это тоже дополнительный вес, хотя обычно играет роль не сам утеплитель, а обрешетка для него.
Укрепление стропильной системы. Если такая необходимость в принципе возникла, значит, стропильная система уже не держит нагрузку. Следовательно, нужно заново сделать полный расчет стропильной системы, чтобы понять, что именно и как требуется исправить.
Установка на кровлю солнечных батарей. В зависимости от типа и исполнения солнечные панели весят от 10 до 15 кг на 1 м². Не каждая кровля выдержит такое увеличение статической нагрузки.

Проще говоря, для ремонта кровли почти всегда нужно знать угол ее наклона. Особенно если ремонт капитальный.

Еще угол наклона нужно рассчитывать, чтобы проверить работу строителей. Конечно, если вы не хотите пополнить армию владельцев домов, у которых в проекте одни цифры, а в реальности — совсем другие.

Как узнать угол наклона крыши существующего дома

Размеры существующих конструкций можно узнать двумя способами: измерить их или рассчитать, если нужного для измерения инструмента нет.

Инструментальные способы

Для измерения угла наклона кровли используют два вида инструментов:

угломеры;
уклономеры.

Угломеры — это инструменты, состоящие из двух планок, которые подвижно соединены с одной из сторон. Чтобы измерить уклон ската кровли, одну из планок прижимают к нижней поверхности стропил, а вторую — к коньку, на которую стропильная нога опирается, или к стойке. Это повторяют 7-8 раз с разными стропилами, так как рассчитать угол крыши по одному измерению не получится: ширина некалиброванных досок — а именно их чаще всего используют в качестве стропил — может спокойно отличаться на 10-15 мм. И это не между разными досками, а по длине одной.

Чтобы высчитать угол наклона крыши как можно точнее, измерения, которые дали самые большие и самые маленькие углы, не учитывают, а по остальным вычисляется среднее значение. Например, вы провели восемь замеров уклона ската и получили такие значения:

Номер замера	1	2	3	4	5	6	7	8
Значение угла	29,9°	30,5°	28,3°	30,1°	29,7°	30,0°	29,9°	28,8°

Результаты измерений №№2, 3 и 8 сильно выбиваются из ряда. Это значит, что либо стропила установлены неправильно и не выведены в плоскость, либо были какие-то отклонения во время измерений. Если вы только принимаете работы по монтажу стропильной системы, то первый вариант стоит проверить. Если же речь о готовой крыше, то эти измерения просто отбрасываются, а расчёт угла наклона крыши выполняется по оставшимся пяти замерам. В результате средний угол получается равным 29,92°.

Подход с отбрасыванием крайних значений и усреднением результата используется при любых измерениях. Независимо от используемого инструмента.

Угломеры бывают механическими и электронными. Хотя чистая механика встречается все реже — угол в ней определяется с помощью шкалы, поэтому для работы с таким угломером нужно хорошее освещение. А под кровлей со светом могут быть проблемы. В электронных угломерах установлен датчик, который определяет, насколько планки смещены друг относительно друга, при этом значение угла сразу же отображается на дисплее.

В отличие от угломеров, уклономеры бывают только электронными. В их основе лежат датчики-инклинометры, которые измеряют уклон относительно гравитационного поля Земли. Следовательно, уклономеры намного точнее, и пользоваться ими проще: нужно просто поставить прибор на стропило, чтобы получить угол его наклона. Если стропильная система уже закрыта кровельным покрытием, уклономер можно прижать к нижней части стропильной ноги, но точность измерений в этом случае будет ниже.

Расчетные методы

Если у вас есть угломер или уклономер, то проблем с измерением уклона скатов не будет. Но как вычислить угол наклона крыши, если этих инструментов под рукой нет? В этом случае на помощь приходит геометрия.

Кровлю любой сложности можно легко представить в виде комбинации прямоугольных треугольников, где:

скат кровли — это гипотенуза треугольника;
высота кровли — один из катетов;
горизонтальное расстояние между коньком кровли и крайней точкой карниза ската — второй катет.

Следовательно, чтобы рассчитать наклон крыши, нужно обычной рулеткой измерить высоту кровли h до верхней точки конька и расстояние от конька до карнизного свеса l. Дальше уклон ската α считается по простой формуле:

α = (h/l)·100%

Так вы получите угол наклона ската в процентах. Например, если высота кровли 4 м, а расстояние между ним и карнизом — 10 м, то уклон будет равен 40%.

Знать уклон в процентах не всегда достаточно — во многих строительных стандартах значения указаны в градусах. Поэтому при расчете нужно сделать еще один шаг — перевести полученное значение в градусы. И вот для этой цели простой формулы нет: зависимость нелинейная. Зато есть простая схема:

На схеме показано, как узнать угол наклона крыши в градусах, если есть его величина в процентах. Для этого найдите нужное значение в процентах на вертикальной шкале и посмотрите, какому углу на транспортире оно соответствует.

С готовым домом разобрались. Теперь расскажем о том, как посчитать уклон кровли в градусах, если вы занимаетесь проектированием крыши. Точнее, даже не рассчитать, а подобрать, но об этом чуть позже.

Расчет постоянной нагрузки на скаты кровли

Итак, чтобы определить необходимый угол наклона ската крыши, нужно, в первую очередь, собрать постоянные нагрузки на кровлю. То есть получить суммарную нагрузку на 1 м² от самого кровельного пирога и элементов крыши. Учитывается вес:

внутренней и внешней обрешетки;
стропил;
утеплителя;
внутренней отделки;
кровельного покрытия;
мансардных окон и световых тоннелей с окладом;
водостоков;
молниезащиты;
оборудования, опирающегося на стропильную систему: спутниковых и телевизионных антенн, солнечных панелей и коллекторов, аэраторов;
элементов безопасности кровли: снегозадержателей, переходных мостиков, лестниц.

Вес гидроизоляции и паробарьера обычно не учитывают, поскольку он пренебрежимо мал по сравнению с массой остальных элементов.

Для всех составляющих кровли рассчитывается их вес на 1 м². Например, если обрешетка сделана из бруса 50×50 мм и закреплена с шагом 200 мм, то на 1 м² будет приходиться всего четыре метровых бруска. Затем вес отдельных элементов суммируются, чтобы получить постоянную нагрузку на кровлю.

Расчет переменных нагрузок

Дальше нужно рассчитать временные нагрузки по нормативу СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Для частных домов это обычно только снеговая и ветровая нагрузка (разделы 10 и 11 документа).

Снеговая нагрузка на крышу

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле:

S₀ =S_g·μ

где:

S_g — нормативный вес снегового покрова на горизонтальной поверхности. В зависимости от района строительства он равен:

Снеговые районы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
S_g, кН/м²	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0

Нормативный вес снегового покрова в разных районах

Сам район определяется по карте:

Если место строительства находится на границе двух снеговых районов, для него обычно берут бОльшую нормативную нагрузку, чтобы обеспечить кровле запас прочности на случай слишком снежной зимы.

Второй элемент формулы μ — это коэффициент, который зависит от формы крыши и ее уклона. Он позволяет перевести вес снегового покрова на горизонтальной плоскости в нагрузку на наклонном скате. Чем больше угол кровли, тем меньше μ, вплоть до 0.

Ветровая нагрузка на крышу

Ветровая нагрузка на крыши частных домов обычно существенно меньше снеговой. Но она все равно почти всегда превышает 10 кг/м² и также зависит от угла наклона кровли, поэтому ее нельзя не учитывать.

Считают ветровую нагрузку w_m по формуле:

w_m = w₀·k(z_e)·c

где:

w₀ — нормативная ветровая нагрузка. Как и снеговая, она зависит от места строительства:

Ветровые районы	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
w₀, кПа	0,17	0,23	0,3	0,38	0,48	0,6	0,73	0,85

Ветровой район определяют по карте:

Можно заметить, что единицы измерения ветровой нагрузки не в кН/м², как у снеговой, а кПа. Это не ошибка, а просто разные обозначения одной и той же величины: 1 кПа = 1 кН/м².

k(z_e) — коэффициент, который зависит от высоты здания и типа местности.

Всего в СП 20.13330.2016 три типа местности:

А — открытая местность: степи, пустыни, полупустыни, поля, побережья рек, озер и морей без преград, города с неплотной застройкой и высотой зданий меньше 10 м;
В — местность, которая равномерно покрыта препятствиями высотой более 10 м: городские районы, леса.
С — города с плотной застройкой, в которых есть здания высотой более 25 м.

Значения коэффициентов k(z_e) для разной высоты приведены в таблице ниже:

Высота z_e, м	Тип местности
Высота z_e, м	А	В	С
≤ 5	0,75	0,5	0,4
10	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15
100	2,0	1,6	1,25
150	2,25	1,9	1,55
200	2,45	2,1	1,8
250	2,65	2,3	2,0
300	2,75	2,5	2,2

Последний параметр в формуле с — это аэродинамический коэффициент, который зависит от формы кровли и типа здания. Например, для обычных домов он считается по одной формуле, а для навесов — по другой.

Поскольку и снеговая, и ветровая нагрузка — переменные, при их сложении к меньшей нагрузке применяют коэффициент 0,9.

Теперь рассмотрим, как правильно рассчитать наклон крыши двух самых распространенных видов: односкатной и двухскатной.

Как рассчитать угол наклона крыши с одним скатом

Для односкатной крыши коэффициент μ равен:

1, если угол наклона ската кровли меньше 30°;
0, если этот угол больше 60°.

Промежуточные значения вычисляются по формуле:

μ = (60°−α)/(60°−30°)

где α — это уклон кровли.

Проще говоря, если крыша дома пологая (меньше 30°), то по строительным нормам на нее действует такая же снеговая нагрузка, как и на плоскую поверхность. Если же скаты крутые (больше 60°), то снеговую нагрузку можно вообще не учитывать в расчетах. Все значения углов между этими крайними точками оставляют маневр для подбора такого уклона ската, чтобы, с одной стороны, кровля не была слишком крутой, а с другой, чтобы скаты были наклонены достаточно для значимого уменьшения снеговой нагрузки.

Объясним на примере, как определить угол наклона крыши в градусах с учетом снеговой нагрузки. Возьмем такие исходные данные:

Регион строительства — пригород Казани, это четвертый снеговой район с S_g = 2,0 кН/м².
Суммарная постоянная нагрузка на кровлю — 50 кг/м².
Стропильная система может выдержать нагрузку в 250 кг/м².

Рассчитаем снеговую нагрузку при μ=1:

S₀ =2·1=2 кН/м²

Чтобы перевести кН/м² в кгс/м², нужно умножить на 101,97. Итого снеговая нагрузка будет равна 203,94 кг/м². Сложим с постоянной нагрузкой и получим 253,94 кг/м² и это больше, чем может выдержать стропильная система, даже без учета ветровой нагрузки. Следовательно, угол нужно увеличить, чтобы уменьшить нагрузку.

Как высчитать угол наклона крыши в этом случае? Из несущей способности стропильной системы вычитаем постоянную нагрузку и получаем 200 кг/м². Чтобы не пересчитывать минимальный уклон несколько раз, сразу учтем запас на ветровую нагрузку — 20 кг/м², итого — 180 кг/м².

Если заснеженную кровлю планируется чистить зимой, нужно сделать еще и запас на вес человека — 60 кг будет достаточно. Дело в том, что нормативный снеговой покров выпадает крайне редко — раз в несколько десятков лет. Поэтому, даже если человек будет весить больше, вреда крыше он не нанесет. Вес человека — эта точечная нагрузка, поэтому ее не распределяют по всей кровле, а учитывают в весе на 1 м² «как есть».

После всех вычетов наш результат 120 кг/м². Именно это — максимальная нагрузка, которую может давать снежная шапка на скате. Учитывая это, перед тем как рассчитать угол ската крыши, узнаем, каким должно быть μ:

2·101,97· μ =120 кгс/м²→ μ = 0,59

Теперь подставим это значение в формулу и рассчитаем минимальный угол наклона ската:

0,59 = (60°−α)/(60°−30°) → α = 42,3°

Итого, чтобы вписаться в ограничение по несущей способности, уклон скатов крыши нужно сделать равными 42,3° или больше. Лучше 45°, чтобы был запас прочности. При уклоне 45° снеговая нагрузка будет равна:

S₀ =2·101,97·0,5=101,97 кН/м²

При расчете ветровой нагрузки для односкатной кровли коэффициент c зависит от преобладающего направления ветра.

Если ветер направлен в скат крыши, то коэффициент c берут из таблицы:

Угол ската α	F	G	H	I	J
0°	-1,8	-1,3	-0,7	-0,5	-0,5
15°	-0,9	-0,8	-0,3	-0,4	-1,0
15°	0,2	0,2	0,2	-0,4	-1,0
30°	-0,5	-0,5	-0,2	-0,4	-0,5
30°	0,7	0,7	0,4	-0,4	-0,5
45°	0,7	0,7	0,6	-0,2	-0,3
60°	0,7	0,7	0,7	-0,2	-0,3
75°	0,8	0,8	0,8	-0,2	-0,3

Если ветер дует во фронтон, то используют другую таблицу:

Угол ската α	F	H	G	I
0°	-1,8	-1,7	-0,7	-0,5
15°	-1,3	-1,3	-0,6	-0,5
30°	-1,1	-1,4	-0,8	-0,5
45°	-1,1	-1,4	-0,9	-0,5
60°	-1,1	-1,2	-0,8	-0,5
75°	-1,1	-1,2	-0,8	-0,5

Минусы перед коэффициентами означают, что ветер не давит на кровлю, а, наоборот, приподнимает ее. Поэтому, если дом построен в районе, где ветер почти всегда дует в одном направлении, выгодно развернуть его фронтоном к воздушному потоку. Это снизит общую переменную нагрузку на конструкции.

В обоих случаях F, G, H, I и J — это обозначения для разных участков кровли, которые показаны на схеме:

На схеме — двускатная крыша, но ее можно использовать и для односкатной, совместив конек со стеной. На первой схеме конек совмещают с подветренной стеной, а на второй — с любой, это не повлияет на расчеты.

Теоретически, для каждого участка кровли расчет ветровой нагрузки нужно делать отдельно. И для больших промышленных, коммерческих и общественных зданий так и делают. Но для частных домов это смысла не имеет, поэтому на практике из строчки таблицы с нужным углом берется наибольший коэффициент (или наименьший, если он с минусом) и нагрузка считается по нему.

Для нашего примера коэффициент c нужно взять равным 0,7, а k(z_e) — 0,65, поскольку дом строится в районе с неплотной и невысокой застройкой (тип местности В), а высота дома — больше 5 м, но меньше 10 м. Нормативная ветровая нагрузка — 0,3 кПа, поскольку Казань находится во втором ветровом районе. Следовательно, ветровая нагрузка будет равна:

w_m = 0,3·0,65·0,7·101,97=13,92 кгс/м²

До того как посчитать угол наклона крыши исходя из максимальной снеговой нагрузки, мы закладывали запас на ветровую, равный 20 кг/м². Поскольку расчетная нагрузка меньше этого запаса, пересчитывать наклон не нужно. Если на этом этапе ветровая нагрузка окажется больше, чем заложенное в расчеты значение, необходимо будет вернуться на несколько шагов назад и учесть уже расчетное число.

Как вычислить уклон кровли с двумя скатами

Уклон двускатной крыши рассчитывают почти так же, как и односкатной. Есть только несколько тонкостей при расчете снеговой нагрузки.

Поскольку у двускатной крыши есть конек, снег на ней часто распределяется неравномерно: ветер сдувает снег с одного ската, что уменьшает нагрузку на него, но сдутая часть оседает на втором скате и увеличивает нормативную толщину снегового покрова. В результате для одной крыши появляется сразу два коэффициента μ, как видно на схеме:

Этот эффект проявляется, если уклон крыши 15° ≤ α ≤ 40°. В этом случае коэффициент μ нужно просто умножить на 1,25. То есть, он будет равен либо 1,25, если уклон меньше 30°, либо формула для его расчета немного изменится:

μ = 1,25·(60°−α)/(60°−30°),

Для частных домов μ с коэффициентом 0,75 обычно не берут. Во-первых, для этого нужно, чтобы ветер всегда дул только с одной стороны и никогда не менял направление зимой. Во-вторых, у симметричных двускатных кровель и стропильная система тоже симметричная, поэтому даже если в вашем регионе работает первое условие, в проекте все равно придется закладывать повышенную снеговую нагрузку для всей кровли.

Вторая особенность расчета нагрузки на двускатную кровлю и ее уклона касается относительно пологих крыш, у которых по коньку установлены аэрационные устройства или переходные мостики. Это не очень хорошее решение, поскольку расчет снеговой нагрузки в этом случае выполняется по схеме:

То есть, по аналогии с предыдущим случаем, коэффициент μ придется брать равным 1,4. Либо делать кровлю, уклон которой не будет попадать в диапазон: 10° ≤ α ≤ 30° — именно в нем работает эта схема.

При расчете ветровой нагрузки никаких особенностей у двускатной крыши нет — для частных домов все считается так же, как и для односкатной.

Как рассчитать уклон кровли под конкретное кровельное покрытие

На допустимый угол кровли влияет не только расчетная нагрузка, но и кровельное покрытие. Большинство кровельных материалов нельзя укладывать на очень пологие кровли, у некоторых есть ограничения и по максимальному углу наклона.

Поэтому после расчета минимального угла по нагрузке, нужно проверить, можно ли на скат с таким уклоном монтировать выбранный вид кровельного покрытия. Эти значения для популярных материалов приведены в таблице:

Вид кровельного покрытия	Минимальный уклон ската кровли	Максимальный уклон ската кровли
Шифер	25°	45°
Ондулин	5°	нет
Битумная черепица	6°	нет
Фальцевая кровля	7°	нет
Керамическая черепица	22° (классика) и 30° (бобровый хвост)	60°
Металлочерепица	9°	нет
Профнастил	8-10°	нет
Цементно-песчаная черепица	22-30°	60°

Большинство кровельных материалов можно укладывать на скаты с меньшим уклоном, чем указано в таблице. Но это дорого: протечки в этом случае практически гарантированы, поэтому нужны большие нахлесты и дополнительная герметизация кровли. И это не просто больше герметика в стыках: под кровельным покрытием необходимо, фактически, сделать вторую кровлю из рулонных битумных материалов или качественной гидроизоляционной мембраны с проклеенными стыками.

Кроме того, у профнастила, как у самонесущего кровельного материала, тоже есть своя максимальная допустимая нагрузка в зависимости от марки и расстояния между брусками обрешетки. Это значит, что если планируется перекрытие кровли этим материалом, то при расчете снеговой и ветровой нагрузке нужно смотреть не только на несущую способность стропильной системы, но и учитывать, выдержит ли такой вес сам кровельный материал.

Если дом уже построен, то есть два способа, как вычислить угол ската крыши:

Инструментальный с помощью уклономеров и угломеров.
Расчетный, который опирается на базовую геометрию и измерение двух катетов прямоугольного треугольника.

Если дом только проектируется, то нужно знать, как правильно рассчитать уклон крыши в зависимости от нагрузки на скаты. Для этого нужно вычислить:

Постоянные нагрузки на кровлю (вес кровельного пирога, дополнительного оборудования, мансардных окон, внутренней отделки и т.д.). Они не зависят от угла наклона кровли.
Переменные нагрузки (снеговую и ветровую). Они прямо зависят от уклона ската крыши, поэтому по ним и вычисляют минимальный угол.

Кроме нагрузок при расчете уклона кровли нужно учитывать тип кровельного покрытия. У всех кровельных материалов есть ограничения по минимальному углу наклона, у некоторых ограничен и максимальный.

Будьте в курсе!

Подпишитесь на новостную рассылку

Калькулятор угла наклона солнечной панели

Используйте наш калькулятор угла наклона солнечной панели, чтобы найти лучший угол для ваших солнечных панелей.

Калькулятор угла наклона солнечной панели

Адрес, город или почтовый индекс

или

Ошибка: Не удалось определить ваше местоположение. Убедитесь, что службы определения местоположения включены в вашем браузере или в приложении браузера вашего телефона.

Ваш оптимальный круглогодичный угол наклона:

от горизонтали

Оптимальные углы наклона по сезонам:

Оптимальные углы наклона по месяцам:

Примечание: Чтобы дождь мог естественным образом очистить солнечные панели, установщики обычно ограничивают угол наклона до 10°.

Совет: Также ознакомьтесь с нашим калькулятором направления азимута солнечной панели, чтобы найти наилучшее направление для ваших солнечных панелей.

Лучший угол наклона солнечных панелей по почтовому индексу

Вот список лучших углов для солнечных панелей для 50 самых густонаселенных почтовых индексов в США.

Полный список: Лучший угол наклона солнечной панели по почтовому индексу

Город	Штат	Почтовый индекс	Лучший круглогодичный угол наклона солнечной панели	Лучший угол наклона летней солнечной панели	Лучший угол наклона зимней солнечной панели
Анахайм	CA	92804	28,6°	13,6°	43,6° 9005 9
Антиохия	TN	37013	29,7°	14,7°	44,7°
Колокол	CA		28,7°	13,7°	43,7°
Бронкс	Нью-Йорк	10467	31,9°	16,9°	46,9°
Бронкс	Нью-Йорк	10456	31,9°	16,9°	46,9°
Бруклин	Нью-Йорк	11211	31,8°	16,8°	46,8°
Бруклин	Нью-Йорк	11208	31,8°	16,8°	46,8°
Бруклин	Нью-Йорк	11236	31,8°	16,8°	46,8°
Бруклин	Нью-Йорк	11226	31,8°	16,8°	46,8°
Бруклин	Нью-Йорк	11234	31,8°	16,8°	46,8°
Бруклин	Нью-Йорк	11220	31,8°	16,8°	46,8°
Бруклин	Нью-Йорк	11214	31,8°	16,8°	46,8°
Бруклин	Нью-Йорк	11207	31,8°	16,8°	46,8°
Браунсвилл	TX	78521	24,3°	9,3°	39,3°
Чикаго	IL	60629	32,3°	17,3°	47,3°
Чикаго	IL	60618	32,4°	17,4°	47,4°
Чикаго	IL	60632	32,3°	17,3°	47,3°
Чино	CA	91710	28,7°	13,7°	43,7°
Corona	Нью-Йорк	11368	31,9°	16,9°	46,9°
Кипарис	TX	77433	26,6°	11,6°	41,6°
Эль-Пасо	TX	79936	27,6°	12,6°	42,6°
Элмхерст	Нью-Йорк	11373	31,8°	16,8°	46,8°
Фонтана	CA	92335	28,8°	13,8°	43,8°
Фонтана	CA	92336	28,8°	13,8°	43,8°
Фриско	TX	75034	28,3°	13,3°	43,3°
Гранд-Прери	TX	75052	28,1°	13,1°	43,1°
Хоторн	CA			28,7°	13,7°	43,7°
Хьюстон	TX	77084	26,5°	11,5°	41,5°
Кэти	TX	77449	26,5°	11,5°	41,5°
Кэти	TX	77494	26,5°	11,5°	41,5°
Лейквуд	Нью-Джерси	08701	31,6°	16,6°	46,6°
Лоуренсвилль	GA	30043	28,7°	13,7°	43,7°
Лонг-Бич	CA		28,7°	13,7°	43,7°
Лос-Анджелес	Калифорния		28,7°	13,7°	43,7°
Лос-Анджелес	Калифорния			28,7°	13,7°	43,7°
McKinney	TX	75070	28,3°	13,3°	43,3°
Нью-Йорк	Нью-Йорк	10025	31,9°	16,9°	46,9°
Норуолк	CA			28,7°	13,7°	43,7°
Пакоима	CA	91331	28,9°	13,9°	43,9°
Pearland	TX	77584	26,4°	11,4°	41,4°
Пфлюгервиль	TX	78660	26,9°	11,9°	41,9°
Питтсбург	CA	94565	30,6°	15,6°	45,6°
Риджвуд	Нью-Йорк	11385	31,8°	16,8°	46,8°
Риверсайд	CA	92503	28,7°	13,7°	43,7°
Сан-Хуан	PR	00926	19. 1°	4,1°	34,1°
Южные ворота	CA
28,7°	13,7°	43,7°
Статен-Айленд	Нью-Йорк	10314	31,8°	16,8°	46,8°
Шугар Лэнд	TX	77479	26,4°	11,4°	41,4°
Сильмар	CA	91342	28,9°	13,9°	43,9°
Вестминстер	CA	92683	28,6°	13,6°	43,6°

Если вы не видите свой почтовый индекс в этом списке, просто введите его в калькулятор солнечного угла в верхней части этой страницы, чтобы найти идеальный угол наклона для вашего местоположения.

5 Методы расчета наклона солнечной панели

Вот 5 различных способов расчета оптимального угла наклона солнечной панели для вашего местоположения:

Калькулятор угла наклона нашей солнечной панели
Простые практические правила
Электронная таблица Excel или Google Sheets
Калькулятор PVWatts
Формулы угла наклона Стэнфордской исследовательской группы

Давайте рассмотрим каждый путь шаг за шагом.

1. Калькулятор угла наклона солнечной панели

Прокрутите страницу вверх до нашего калькулятора угла наклона солнечной панели.

В поле введите адрес, город или почтовый индекс. Я живу в Атланте, штат Джорджия, поэтому я набрал в поле «Атланта».

Затем выберите свое местоположение из выпадающего списка. Я выбрал лучший результат: «Атланта, Джорджия, США».

Калькулятор рассчитает оптимальный круглогодичный угол наклона солнца (от горизонтали) для вашего местоположения. У меня 28,6°.

Прокрутите вниз, и вы увидите, что он также рассчитывает ваши лучшие углы наклона по сезонам и месяцам. Вот мои:

Кроме того, вы можете просто нажать «Использовать ваше текущее местоположение».

Затем нажмите «Разрешить», когда сайт попросит использовать ваше местоположение.

Калькулятор будет использовать ваше текущее местоположение для расчета оптимального угла наклона солнца.

Вот оно!

2. Простые практические правила

Не хотите возиться с расчетами наклона Солнца?

Вот 2 простых эмпирических правила для определения наилучшего угла наклона солнечной панели для вашего местоположения:

Полезное правило: Установите угол наклона солнечной панели равным вашей широте.

Сезонные корректировки: Вычтите 15° летом. Зимой прибавить 15°.

И если вы хотите регулировать свои солнечные батареи каждый месяц, вы можете просто регулировать их на 5 градусов каждый месяц — минимум в июне и максимум в декабре в соответствии с летним и зимним солнцестоянием для северного полушария (или наоборот). наоборот, если вы живете в южном полушарии).

Пример

Чтобы найти свою широту, я зашел на Карты Google. Затем я нажал на карту рядом с моим местоположением. (Для этого примера я просто щелкнул в центре Атланты.)

Как только я это сделал, я увидел координаты широты и долготы моего местоположения в нижней части карты. Первая цифра — моя широта.

Согласно картам Google, моя широта 33,7°.

Таким образом, используя эти правила большого пальца:

Мой оптимальный круглогодичный угол наклона: 33,7 °

Мои оптимальные углы наклона по сезону:

Весна: 33,7 °
Лето: 18,7°
Падение: 33,7°
Зима: 48,7°

Для сравнения, когда я ввожу свое местоположение в наш калькулятор в верхней части этой страницы, я получаю идеальный круглогодичный угол наклона 28,6°.

3. Электронная таблица Excel или Google Sheets

Вот бесплатная таблица для расчета идеального угла для ваших солнечных панелей:

Скопируйте электронную таблицу

Как сохранить собственную копию электронной таблицы

1. Нажмите «Копировать Электронная таблица» выше.

2. Нажмите «Создать копию» на следующем экране, чтобы сохранить копию таблицы на Google Диске. (Если вы не вошли в Google, вам сначала будет предложено войти в систему.)

3. При использовании Excel перейдите к Файл > Загрузить > Microsoft Excel (.xlsx) , чтобы загрузить электронную таблицу в виде файла Excel. Затем откройте его в Excel.

Теперь, когда у вас есть собственная копия, вот как ее использовать.

Как пользоваться электронной таблицей

1. Введите широту . В этом примере я только что ввел свое значение 33,7°.

2. Найдите оптимальный круглогодичный угол наклона . Электронная таблица включает формулу, которая автоматически рассчитает угол на основе вашей широты.

3. Прокрутите вниз, чтобы найти оптимальные углы наклона для сезона и для месяца . Это сезонные и ежемесячные корректировки, основанные на простых практических правилах, упомянутых выше.

Примечание: Вам не нужно посылать мне запрос на разрешение редактирования для использования этой электронной таблицы. Просто сделайте копию, следуя инструкциям выше.

4. Калькулятор PVWatts

Калькулятор PVWatts — это калькулятор солнечной энергии, разработанный Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL).

Я считаю это золотым стандартом для оценки того, сколько солнечной энергии будет производить ваша система.

Как использовать PVWatts для определения оптимального угла наклона солнечной панели

1. Введите свой адрес и нажмите «Перейти». Для этого примера я ввел адрес мэрии Атланты.

2. На странице данных о ресурсах солнечной энергии прокрутите вниз до карты, чтобы убедиться, что калькулятор нашел правильное местоположение. Если это так, нажмите «Перейти к системной информации». (Если этого не произошло, нажмите «Изменить местоположение» и повторите попытку.)

3. На странице «Информация о системе» поэкспериментируйте с различными значениями в поле «Наклон (градусы)», пока не найдете угол наклона, который генерирует наибольшее количество электроэнергии. Начните с ввода числа, затем нажмите «Перейти к результатам PVWatts». Я ввел «29» в качестве первого значения наклона.

Совет: Используйте наш калькулятор угла наклона солнечной панели в верхней части страницы, чтобы получить угол, который можно использовать в качестве отправной точки в PVWatts. Я сделал это и получил 28,6°, которые я округлил до 29°.

4. Запишите предполагаемую производительность системы. В 29° наклона, эта солнечная энергетическая система в моем местоположении будет генерировать примерно 5 809 кВтч в год.

5. Вернитесь на страницу «Информация о системе» и изменяйте число наклона вверх и вниз с шагом 1, пока не найдете угол наклона, при котором в вашем местоположении генерируется наибольшее количество солнечной энергии. Перепробовав много разных значений, я обнаружил, что 31° и 32° — оптимальные углы наклона для меня в течение всего года — оба они будут генерировать примерно 5814 кВтч в год.

Примечание: В настоящее время калькулятор PVWatts не может просто указать оптимальный угол наклона. Вам просто придется использовать метод проб и ошибок. Кроме того, калькулятор не дает возможности вводить сезонные или ежемесячные корректировки угла наклона.

H/T — The Solar Nerd, чья статья научила меня этому методу расчета наклона Солнца.

5. Формула угла наклона Стэнфордской исследовательской группы

Наш калькулятор наклона солнечной панели основан на исследовательской работе Стэнфордского университета.

Исследователи, стоящие за ним, проанализировали оптимальные углы наклона солнечных лучей для всех стран мира, используя PVWatts. Затем они создали две формулы для расчета оптимального угла PV с фиксированным наклоном для любого заданного местоположения в зависимости от широты.

Что это за волшебные формулы, спросите вы?

Если вы живете в северном полушарии (широта > 0):

Оптимальный угол наклона (северное полушарие) = 1,3793 + Φ(1,2011 + Φ(-0,014404 + Φ0,000080509)) 9 0938
(Φ = широта )

Если вы живете в южном полушарии (широта < 0):

Оптимальный угол наклона (южное полушарие) = -0,41657 + Φ(1,4216 + Φ(0,024051 + Φ0,00021828))
(Φ = широта )
Вот так:
Простой, подтвержденный исследованиями способ расчета оптимального угла наклона ваших солнечных батарей.
Примечание: Это формулы под капотом нашего калькулятора угла наклона солнечной панели в верхней части страницы.
Пример
Как я объяснил выше, я использовал Карты Google, чтобы найти свою широту.
При этом я узнал, что моя широта 33,7°.
Поскольку моя широта больше 0, я могу использовать первую формулу, приведенную выше, чтобы вычислить лучший угол наклона моей солнечной панели:
Мой оптимальный круглогодичный угол наклона = 1,3793 + Φ(1,2011 + Φ(-0,014404 + Φ0,000080509))
Φ = 33,7°
Итак:
Мой оптимальный круглогодичный угол наклона = 1,3793 + (33,7 °)(1,2011 + (33,7°)(-0,014404 + (33,7°)0,000080509))
После того, как я разобрал свой калькулятор (и быстро освежил в памяти порядок операций), я получил следующее:
Мой оптимальный круглогодичный угол наклона: 28,6°
(Поскольку наш калькулятор использует эти формулы, мы получили тот же ответ, что и наш калькулятор.)
Если я хочу настроить свои солнечные батареи сезонно или ежемесячно, я могу прибавлять и вычитать этот угол на основе эмпирических правил, описанных выше.
Больше Солнечные калькуляторы
Калькулятор размера солнечной панели
Калькулятор времени зарядки солнечной панели
Калькулятор ампер-часов в ватт-часы
Ссылки
Якобсон, М., Джадхав, В., 2018. Мировые оценки оптимальных углов наклона фотоэлектрических модулей и соотношения солнечного света, падающего на наклонные и гусеничные фотоэлектрические панели по сравнению с горизонтальными панелями. Солнечная энергия, 169 , 55–66.
Как рассчитать угол наклона панели солнечных батарей
При установке системы солнечного освещения или любой системы, которая получает энергию от солнца, первый вопрос, который приходит на ум, это направление солнечной панели и его угол . Солнечная панель будет работать с пиковой эффективностью , когда она полностью направлена на солнце. Итак, , в каком направлении мы должны расположить солнечную панель?
Оглянувшись вокруг, мы увидим солнечных панелей , которые смотрят в разных направлениях под разными углами наклона. Это показывает, что отсутствует информация о том, в какую сторону будет смотреть солнечная панель и насколько она наклонена.
Может показаться простой идеей направить солнечную панель на солнце. Но мы должны иметь в виду, что солнце расположено в различных положениях в различных часовых поясах года. В течение дня место постоянно меняется. Следовательно, необходимо вычислить оптимальный угол наклона .
Направление солнечной панели определяется местом , где будет установлена система . В таких странах, как Турция в северном полушарии , солнечная панель направлена на юг . В странах, расположенных в южном полушарии , оно направлено в сторону северного . Приложения, которые мы привыкли видеть в нашей страны (Турция) , где солнечная панель направлена на восток или запад , неверны. В каждом городе нашей страны солнечная панель должна быть обращена к югу .

При размещении под оптимальным углом наклона солнечная панель потребляет максимальной солнечной энергии в течение дня. Угол наклона солнечной панели зависит от вашего местоположения и от того, на каком 0011 время года ты. Однако в этой статье будут показаны расчеты для фиксированного угла наклона солнечной панели , которые можно использовать в течение всего года. Итак, как только вы установите угол наклона солнечной панели, вы сможете использовать ее круглый год , не касаясь системы.

Угол наклона солнечной панели рассчитывается по значению широты . Этот угол равен , умноженному на 0,87 , если значение широты на меньше 25 . Если значение широты равно между 25 и 50 , это умножить на 0,87 и добавить к результату 3,1 градусов. Турция входит в число 36-42 градусов широты, этот метод расчета следует использовать для всех установок в нашей стране. Идеальный угол может быть получен приблизительно при 45 градусах , если значение широты равно 50 градусам и выше.

Вы можете использовать следующую формулу для расчета угла наклона солнечной панели для использования во всех городах в Турция .

Угол наклона солнечной панели = широта x 0,87 + 3,1

Угол наклона, который необходимо найти с помощью расчета, равен углу между панелью и полом . Это означает, что угол наклона панели ноль градусов соответствует полному горизонтальному позиционированию. 90-градусный наклон панели соответствует полному вертикальному позиционированию.

Широта значение вашего местоположения можно легко найти с помощью Карты Google. Выберите точку на карте, и Google покажет вам широту и долготу. первое из двух чисел , разделенных запятыми, это широта .

Например, давайте сделаем расчет для Анкара . Значение широты и долготы для Анкары: 39,7, 32,809245 . Расчет можно произвести следующим образом.

39,9 х 0,87 + 3,1 = 37,8

В результате этого расчета можно сказать, что солнечная панель должна быть направлена на север на Угол 38 градусов для круглогодичного использования в позиции Анкара .

Значение широты и долготы для Стамбул равно 41.0082376, 28.9783589 . Расчет можно произвести следующим образом.

41 х 0,87 + 3,1 = 38,8

Другими словами, солнечная панель в Стамбуле должна иметь угол наклона 39 градусов .