Как рассчитать угол наклона крыши
Как рассчитать угол наклона крыши от компании Світ ПокрівліКрыша приватного здания, которое возводится по индивидуальному плану, может встречаться в разном формате. При этом наклонный размер скатовсоразмерен конструкционным особенностям, присутствию чердачного помещения, а также погодным условиям окружающей среды. Этот параметр являет собой размер между горизонтальным сегментом конструкции и верхней частью крыши. В расчетной документации он показан в градусах или процентном соотношении.
Измерять уклон можно при содействии специальных приспособлений или математическим способом. В первом случае задействуется специальный рейковый уклономер, хотя в последнее время появились и более современные инструменты — геодезические приборы, уровни в капсулами или электронного типа.
Математический расчетСамым простым методом обозначения наклонности углов является тот, которые не предусматривает использования специальных геодезических приборов.
Чтобы обозначить этот параметр, достаточно знать два показателя:
Н — высоту по вертикали –зачастую от карнизной части до конька;
L – величину по горизонтали – от низа ската до верхней части.
Формула основных расчетов в данной ситуации выглядит следующим образом:
i = Н : L
Полученная в результате цифра умножается на 100 –тогда будет известен наклонный угол в процентном показателе . Если же данные требуются в градусах, то тогда необходимо воспользоваться особой таблицей, в которой наведены соотношения:
|
градусы |
% |
градусы |
% |
градусы |
% |
||
|
1° |
1,75% |
16° |
28,68% |
31° |
60,09% |
||
|
2° |
3,50% |
17° |
30,58% |
32° |
62,48% |
||
|
3° |
5,24% |
18° |
32,50% |
33° |
64,93% |
||
|
4° |
7,00% |
19° |
34,43% |
34° |
67,45% |
||
|
5° |
8,75% |
20° |
36,39% |
35° |
70,01% |
||
|
6° |
10,51% |
21° |
38,38% |
36° |
72,65% |
||
|
7° |
12,28% |
22° |
40,40% |
37° |
75,35% |
||
|
8° |
14,05% |
23° |
42,45% |
38° |
78,13% |
||
|
9° |
15,84% |
24° |
44,52% |
39° |
80,98% |
||
|
10° |
17,64% |
25° |
46,64% |
40° |
83,90% |
||
|
11° |
19,44% |
26° |
48,78% |
41° |
86,92% |
||
|
12° |
21,25% |
27° |
50,95% |
42° |
90,04% |
||
|
13° |
23,09% |
28° |
53,18% |
43° |
93,25% |
||
|
14° |
24,94% |
29° |
55,42% |
44° |
96,58% |
||
|
15° |
26,80% |
30° |
57,73% |
45° |
100% |
Каждый тип конструкции крыши имеет свои преимущества и недостатки.
Некоторые из них требуют усиленной гидроизоляции, некоторые менее сложные в монтаже. Все это желательно учесть при подборе материалов, которые будут использованы в работе. Как правило, изготовители дают детальную информацию по поводу рекомендуемого уклона кровли. Например, на пологих крышах обычно задействуют рулонные материалы, а при крутизне в 15 градусов штучные изделия будут недопустимы. Более подробные сведения по этому вопросу можно найти в таблице, которая наводится ниже.
Расчет высоты крыши предусматривает прямую связь с размером полезной площади пространства под скатами. Чем она выше, тем просторнее будет полезная площадь внутри дома.
Изменение полезной площади в зависимости от высоты кровли
Поскольку показатель полезной высоты мансардного помещения обычно находится на уровне 2, 5 — 3 м, то и поднятие кровли с учетом используемого материала выше 5 метров считается невыгодным.
Если принимать во внимание эти данные, то величина в 25 градусов для зданий с одно- либо двухскатной крышей можно считать самой оптимальной. При необходимости возведения кровли мансардного типа ее часть вверху может допускать уклон в 10 — 20 градусов, а внизу – 50 — 80. При этом размещение самого пространства под крышей предусматривает большую вариативность, которая зависит от того, какая система кровли будет применена.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что для большей части нашей страны наиболее подходящим будет считаться уклон кровли в пределах 25 — 35 градусов. Такая конструкция не даст снегу и дождю задерживаться на поверхности, и прекрасно выдержит сильные ветра. А правильно разработанный проект будет гарантировать большой объем площади мансардного помещения.
Заказывайте только у нас — самые качественные кровельные материалы: Сланцевая кровля, Модульная металлочерепица, Фальцевая кровля, Металлопрофиль (профнастил), Битумная черепица, Композитная черепица, Натуральная черепица, Цементно-песчаная черепица
Все виды монтажных работ от лучших специалистов: Монтаж металлочерепицы, Монтаж металлопрофиля, Монтаж модульной металлочерепицы, Монтаж натуральной черепицы, Монтаж фальцевой кровли, Монтаж битумной черепицы, Монтаж композитной черепицы, Монтаж цементно-песчаной черепицы, Монтаж сланцевой кровли
Как рассчитать угол наклона крыши
Содержание статьи:
- 1 Как величина уклона зависит от используемого материала
- 2 Что влияет на наклон
- 3 Зависимость угла от места строительства
- 4 Пример расчёта
Многие хозяева загородной недвижимости говорят о том, что крыша собственного дома должна быть не только надёжной, но и красивой.
Перед тем как определить угол наклона крыши в градусах нужно узнать для каких целей будет использоваться чердак. Если эта часть дома будет жилой наклон нужно делать максимальным, что позволит увеличить высоту потолков и сделает помещения просторнее. Вторым вариантом выхода со сложившейся ситуации будет устройство ломаной мансардной кровли. В большинстве случаев подобную конструкцию делают двускатной, но некоторые могут иметь и четыре ската. Здесь нужно всё тщательно высчитать, ведь при увеличении высоты конька увеличивается полезный объём мансарды. Вместе с тем повышается площадь покрытия и финансовые вложения на устройство кровли.
До того как рассчитать угол наклона кровли ознакомьтесь со следующей полезной информацией:
- При увеличении высоты конька возрастают финансовые вложения на используемые для покрытия материалы;
- На скаты со значительной площадью сильнее воздействует ветер.
Если взять два здания с одинаковыми габаритными размерами, но имеющие разный угол наклона в градусах (например, 11 и 45), то нагрузка от одинаковых по силе потоков ветра на второй дом будет почти в 5 раз выше. - Если вы не знаете, как найти угол наклона, возьмите его большим от 60 градусов. На таких кровлях не задерживаются атмосферные осадки и снег.
- Не каждое изделие для кровли может применяться на больших по углу наклона скатах. Под углом наклона подразумевается соотношение высоты ската к половине ширины дома.
Если взять два здания с одинаковыми габаритными размерами, но имеющие разный угол наклона в градусах (например, 11 и 45), то нагрузка от одинаковых по силе потоков ветра на второй дом будет почти в 5 раз выше.Крыши с небольшим углом уклона имеют уменьшенную площадь по сравнению с крутыми кровлями, они гораздо дешевле, но при монтаже такого покрытия тоже нужно учитывать определённые нюансы:
- Устройство специальных снегозадержателей для предотвращения схода лавин. Одним из вариантов отвода снеговых масс считается устройство специального обогрева для ускорения таянья снегов.
- При незначительных перепадах высот покрытия существует высокая вероятность проникновения влаги в конструкцию кровли через стыки. Чтоб крыша не дала течь необходимо использовать усиленную гидроизоляцию.
Чтоб крыша не дала течь необходимо использовать усиленную гидроизоляцию.Как можно понять, конструкции с небольшим уклоном имеют больше недостатков, чем положительных качеств. В связи с этим каждый строитель должен знать, как определить угол наклона крыши в градусах.
Как величина уклона зависит от используемого материала
Кровля загородного дома или хозяйской постройки может иметь низкие или отвесные скаты. Во время проектирования этой конструкции необходимо рассчитать сечение стропил и расстояние между ними. Как определить угол наклона для разных кровельных материалов, пытаются понять многие, но эти значения давно уже вычислены.
Во время монтажа рулонных гидроизоляционных материалов, когда рубероид укладывается в два слоя, наклон покрытия не должен превышать 15 градусов. Многие хотели бы знать, как определить угол наклона крыши в градусах если она покрыта тремя слоями гибкой черепицы. В данном случае описываемый показатель может меняться от 2 до 5 градусов.
Обратите внимание на следующие нюансы устройства:
- Наплавляемый рубероид рекомендован к использованию при величине уклона до 25˚ в два слоя, от 0 до 10˚ – в три слоя. При наличии крыши с уклоном 10…25 градусов можно уложить один слой рулонных материалов, но лицевая поверхность такого покрытия должна иметь специальный защитный слой.
- Асбестоцементные листы используются на кровлях, имеющих уклон до 26˚.
- Минимальный уклон для натуральной черепицы составляет 33 градуса;
- Профлист или металлочерепица – 29 градусов и больше.
Расход кровельных изделий тоже зависит от рассматриваемого параметра. так конструкции с небольшими уклонами стоят гораздо дешевле аналогов, имеющих угол больше 45 градусов.
Что влияет на наклон
Все используемые кровли могут иметь различную форму и количество скатов. Например, у гаражей или других хозяйских построек может присутствовать всего один скат, у сараев таких плоскостей две, а вот кровли гражданских зданий состоят из двух или четырёх скатов.
Как определить угол наклона крыши в градусах недоумевают многие строители. По мнению экспертов, подобные расчеты можно проводить при помощи специальных матриц или графиков. Кроме этого, узнать угол наклона крыши можно из курса геометрии при помощи треугольника. Чаще всего описываемый конструкционный элемент напоминает именно эту фигуру.
На этапе проектирования кровли нужно выбрать необходимые изделия и провести необходимые расчёты. Замечено, что тип покрытия берётся во внимание при расчёте угла любой скатной конструкции. Если хозяин постройки не знает, как посчитать наклон правильно, то эта величина находится в пределах 9-20 градусов. При проектировании кровли здания учитывайте следующие нюансы:
- предназначение постройки;
- материал, из которого изготовлено покрытие;
- климатические особенности региона строительства.
Если планируется монтаж крыши с двумя или большим количеством скатов нужно обратить внимание не только на перечисленные требования, но и на район строительства.
Также необходимо брать во внимание предназначение чердачного помещения. Если мансарда будет использоваться для хранения ненужных вещей, то делать ее высокую и повышать расход кровельного материала нет смысла. При использовании жилого чердачного помещения необходимо выбирать стропила с максимальным сечением и размещать их на небольшом расстоянии друг от друга.
Зависимость угла от места строительства
В регионах с постоянными сильными ветрами необходимо делать уклон минимальным. В связи с этим нагрузка от потоков воздуха на кровлю будет небольшой. Высокие крыши страдают от ветра гораздо больше, чем низкие. Нельзя сказать, что ветер не срывает покрытие с крыш, имеющих небольшой уклон. Далее узнаем, как найти угол наклона кровли для зданий, построенных в регионах с постоянными ветрами:
- При небольшой интенсивности воздушных потоков уклон имеет значение 34-40 градусов;
- При наличии сильных ветров этот показатель уменьшают до 15…25 градусов.
В местности с большим количеством атмосферных осадков наклон желательно увеличивать до параметров в 60˚.
Такой уклон позволит быстро выводить снег и воду за пределы покрытия. Уклон крыши обычно меняется в диапазоне 9…60˚, но самыми распространёнными вариантами уклона считается диапазон 19…44 градуса.
Пример расчёта
А теперь ознакомимся, как рассчитать угол наклона крыши на конкретном примере. Для начала необходимо узнать высоту конька по отношению к основанию. Этот параметр зависит от предназначения чердака. Если это помещение будет использоваться в качестве мансарды, то нам понадобится ещё одна величина – длина фронтона или основания.
Как измерить угол наклона, если высота от основания кровли до конька составляет 1,8 метра, а длина фронтона принимается кратной 6 метрам. Для начала необходимо разделить «подошву треугольника» на две части, а затем вычисляют синус угла по теореме Пифагора.
В нашем случае, это значение синуса угла, который находится из соотношения прилежащей стороны к противолежащей. Сначала делим треугольник на две равные части 6/2=3. Теперь вычисляем синус нужного угла 3/1,8= 1,6.
Заглядываем в таблицу Брадиса и видим, что это значение соответствует углу в 59 градусов.
Как рассчитать угол наклона крыши с примерами
Крыша дома должна быть надежной и красивой, а возможно это при правильном определении ее угла наклона для данного вида кровельного материала. Как рассчитать угол наклона крыши — в статье.
Содержание статьи
- 1 Назначение подкровельного пространства
- 2 Угол наклона в зависимости от кровельного материала
- 3 Влияние климатических факторов
- 3. 1 Расчет снеговых нагрузок
- 3.2 Расчет ветровых нагрузок
- 3.
1 Расчет снеговых нагрузокНазначение подкровельного пространства
Перед расчетом угла наклона крыши надо определиться с тем, как будет использоваться чердачное помещение. Если вы планируете сделать его жилым, угол наклона придется делать большим — чтобы помещение было просторнее, а потолки выше. Второй выход — делать ломанную, мансардную кровлю. Чаще всего такую крышу делают из двухскатной, но может она иметь и четыре ската. Просто во втором варианте очень уж сложной получается стропильная система и без опытного проектировщика просто не обойтись, а большинство предпочитает делать все самостоятельно, своими руками.
Чем выше конек, тем больше полезная площадь подкровельного пространства. Но одновременно увеличивается и площадь крышиПри увеличении угла уклона кровли стоит помнить несколько вещей:
Это не значит, что крыши с малым уклоном лучше. Они обходятся по материалам дешевле — меньше площадь кровли, но имеют свои нюансы:
- Требуют мер по снегозадержанию чтобы предотвратить лавинообразный сход снега.
- Вместо снегозадержателей можно сделать обогрева кровли и водосточной системы — для постепенного таяния снегов и своевременного отвода воды.
- При малом уклоне велика вероятность того, что влага будет затекать в стыки. Это влечет за собой усиленные меры по гидроизоляции.
Так что кровли с малым уклоном — тоже не подарок. Вывод: рассчитать угол наклона крыши надо так, чтобы найти компромисс между эстетической составляющей (дом должен смотреться гармонично), практической (при жилом подкровлельном пространстве) и материальной (расходы необходимо оптимизировать).
Угол наклона в зависимости от кровельного материала
Крыша на доме может иметь практически любой вид — может иметь низкие скаты, может — почти отвесные. Важно при этом правильно рассчитать ее параметры — сечение стропильных ног и шаг их установки. Если вы хотите уложить на крышу определенный вид кровельного материала, принимать во внимание надо такой показатель, как максимальный и минимальный угол наклона для данного материала.
| Наименование кровельного материала | Минимальный угол наклона (в градусах) |
|---|---|
| Асбоцементный шифер и ондулин | 6° |
| Цементно-песчаная и керамическая черепица | 10° |
| Гибкая битумная черепица | 12° |
| Металлочерепица | 6° |
| Асбо-цементные или сланцевые плиты | 27° |
| Стальные оцинкованные, медные, цинк-титановые листы | 17° |
| Профнастил | 6° |
Минимальные углы прописаны в ГОСТе (смотрите таблицу выше), но часто производители дают свои рекомендации, так что желательно определиться с конкретной маркой еще на стадии проектирования.
Чаще угол ската крыши часто определяют исходя из того, как сделаны они у соседей. С практической точки зрения это правильно — условия у близлежащих домов аналогичны, и, если соседские крыши стоят хорошо, не текут, можно взять за основу их параметры.
Если же по соседству нет крыш с тем кровельным материалом, который вы планируете использовать, можно начать расчеты со средних значений. Они приведены в следующей таблице.
| Тип кровлеьного материала | Рекомендуемый угол наклона минимальный/максимальный | Какой наклон ската делают чаще всего |
|---|---|---|
| Кровля из толя с посыпкой | 3°/30° | 4°-10° |
| Двухслойная толевая | 4°/50° | 6°-12° |
| Цинковая с двойными стоячими фальцами | 3°/90° | 5°-30° |
| Шпунтованная черепица с 4-мя желобками | 18°/50° | 22°-45° |
| Голландская черепица | 40°/60° | 45° |
| Обычная керамическая черепица | 20°/33° | 22° |
| Профнастил и металлочерепица | 18°/35° | 25° |
| Асбоцементный шифер | 5°/90° | 30° |
| Искусственный шифер | 20°/90° | 25°-45° |
| Солома или камыш | 45°/80° | 60°-70° |
Как видите, в графе «как делают» в большинстве случаев есть солидный диапазон.
Так что имеется возможность варьировать внешний вид здания даже с одинаковой крышей. Ведь кроме практической роли крыша еще и украшение. И при выборе угла ее наклона немаловажную роль играет эстетическая составляющая. Сделать это проще в программах, дающих возможность отобразить объект в объемном изображении. Если воспользоваться этой методикой, то рассчитать угол наклона крыши в данном случае — выбрать его из определенного диапазона.
Влияние климатических факторов
На угол наклона кровли влияет количество снега, выпадающее за зиму в конкретном регионе. Также при проектировании учитываются ветровые нагрузки.
Карта снеговых нагрузок РФВсе более-менее просто. По данным многолетних наблюдений вся территория РФ разделена на зоны с одинаковой снеговой и ветровой нагрузкой. Эти зоны нанесены на карты, закрашены разными цветами, так что ориентироваться несложно. По карте определяете местоположение дома, находите зону, по ней — значение ветровой и снеговой нагрузки.
Расчет снеговых нагрузок
На карте снеговых нагрузок стоит две цифры.
Первая используется при расчете прочности конструкции (наш случай), вторая — при определении допустимого прогиба балок. Еще раз: при расчете угла наклона кровли пользуемся первой цифрой.
Основная задача расчета снеговых нагрузок — учесть планируемый уклон кровли. Чем круче скат, тем меньшее количество снега может на нем удержаться, соответственно, меньшее сечение стропил или больший шаг их установки потребуется. Для учета этого параметра вводятся поправочные коэффициенты:
- угол наклона менее 25° — коэффициент 1;
- от 25° до 60° — 0,7;
- на крышах с уклоном более 60° снеговые нагрузки не учитываются — снег не удерживается на них в достаточных количествах.
Как видим из списка коэффициентов, изменяется значение только на крышах с углом наклона 25° — 60°. Для остальных это действие смысла не имеет. Итак, чтобы определить действительную снеговую нагрузку на планируемую крышу, берем значение, найденное по карте, умножаем на коэффициент.
И все это крыша должна выдержатьНапример, рассчитываем снеговую нагрузку для дома в Нижнем Новгороде, угол уклона кровли — 45°. По карте это 4-ая зона, со средней снеговой нагрузкой 240 кг/м2. Крыша с таким скатом требует корректировки — найденное значение умножаем на 0,7. Получаем 240 кг/м2 * 0,7 = 167 кг/м2. Это — только часть расчета угла наклона крыши.
Расчет ветровых нагрузок
Влияние снега высчитать просто — чем больше снега в регионе, тем больше возможные нагрузки. Предсказать поведение ветра намного сложнее. Можно только ориентироваться на преобладающие ветра, местоположение дома и его высоту. Эти данные при расчете угла наклона кровли учитываются при помощи коэффициентов.
Карта ветровых нагрузок РФ
Положение дома относительно роза ветров имеет большое значение. Если дом стоит между более высокими зданиями, ветровые нагрузки будут меньше, чем в том случае, когда он находится на открытой местности. Все дома по типу расположения делят на три группы:
- Зона «А». Дома, находящиеся на открытой местности — в степи, пустыне, тундре, на берегах рек, озер, морей и т. п.
- Зона «Б». Дома находятся в лесистой местности, в небольших городках и поселках, с препятствием для ветра высотой не более 10 м.
- Зона «В». Здания, которые находятся в районах плотной застройки, высотой не менее 25 м.
Дом считается принадлежащим к данной зоне, если указанное окружение находится на расстоянии не менее 30-кратной высоты дома. Например, высота дома 3,3 метра. Если на расстоянии 99 метров (3,3 м * 30 = 99 м) находятся только небольшие одноэтажные дома или деревья, он считается принадлежащим к зоне «Б» (даже если территориально находится в крупном городе).
В зависимости от зоны, вводятся коэффициенты, учитывающие высоту здания (приведены в таблице). Потом их используют при расчете ветровой нагрузки на крышу дома.
| Высота здания | Зона «А» | Зона «Б» | Зона «В» |
|---|---|---|---|
| менее 5 метров | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| от 5 м до 10 м | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| от 10 м до 20 м | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
Например, рассчитаем ветровую нагрузку для Нижнего Новгорода, одноэтажный дом находится в частном секторе — относится к группе «Б».
По карте находим зону ветровых нагрузок — 1, ветровая нагрузка для нее 32 кг/м2. В таблице находим коэффициент (для зданий ниже 5 метров), он равен 0,5. Перемножаем: 32 кг/м2 * 0,5 = 16 кг/м2.
Но это еще не все. Надо еще учесть аэродинамические составляющие ветра (при определенных условиях он стремиться сорвать крышу). В зависимости от направления ветра и его воздействия кровлю, ее делят на зоны. В каждой из них возникают разные нагрузки. В принципе, в каждой зоне можно ставить стропила разного размера, но так не делают — это неоправданно. Для упрощения расчетов рекомендуют брать показатели из самых нагруженных зон G и H (смотрите таблицы).
Коэффициенты для учета аэродинамической составляющей ветровой нагрузкиНайденные коэффициенты применяют к рассчитанной выше ветровой нагрузке. Если коэффициента два — с отрицательной и положительной составляющей, считается оба значения, а потом они суммируются.
Найденные значения ветровых и снеговых нагрузок являются основой для расчета сечения стропильных ног и шага их установки, но не только.
Суммарная нагрузка (вес конструкции кровли + снеговая + ветровая) не должна превышать 300 кг/м2. Если после всех расчетов сумма у вас получилась больше, надо или выбирать более легкие кровельные материалы, или уменьшать угол наклона кровли.
Итак, выводы. Рассчитать угол наклона крыши — это, Скорее, выбрать один из возможных вариантов. Важно только чтобы выбор этот оказался правильным.
AN 1005: Преобразование угла наклона в градусы
ОписаниеВ данных указаниях по применению объясняется, как преобразовывать необработанные выходные данные электролитического датчика наклона в градусы.
Линейный диапазон и рабочий диапазон датчиков наклона Диапазон измерения электролитического датчика наклона можно описать двумя способами: линейный диапазон и рабочий диапазон. Рабочий диапазон — это диапазон, в котором датчик будет давать монотонный выходной сигнал, но в остальном он не имеет определенных характеристик (он нелинейный).
Линейный диапазон — это часть рабочего диапазона, в которой выходной сигнал является линейным с точностью до определенного процента. На рис. 1 показана разница между двумя диапазонами.
Рисунок 1 Линейный диапазон (слева) и эксплуатационный диапазон (справа).
Линейная аппроксимацияЧтобы найти угол наклона в пределах линейного диапазона, необходимо найти линейную функцию, которая соответствует выходному сигналу датчика. Это будет функция линии на левом графике на рисунке 1. Эта функция приведена ниже:
Необработанный выходной сигнал датчика в этой формуле является выходным сигналом датчика. Обычно это количество, но могут использоваться и другие единицы в зависимости от того, как считывается выходной сигнал датчика.
Другие два значения потребуют взятия образцов датчика под определенными углами. Эти углы можно определить с помощью другого датчика, цифрового транспортира или любого другого метода определения углов.
Необработанный выходной сигнал датчика при 0° — это просто выходной сигнал, когда датчик выровнен.
Количество импульсов на градус (наклон линии) рассчитывается по следующей формуле:
Линейный диапазон взят из технического описания датчика. Необработанными выходными данными будут выходные данные датчика на краях линейного диапазона. Например, для датчика с линейным диапазоном ±25° необработанные выходные данные будут дискретизированы при +25° и -25°. Обратите внимание, что эти образцы нужно будет взять только один раз, чтобы создать функцию; затем преобразование наклона может быть выполнено с использованием выборочных значений.
Допустим, у нас есть датчик 0717-4319-99 с 16-битным (от 0 до 65535) выходом, который мы хотели бы преобразовать в градусы. Это двухосевой датчик с линейным диапазоном ±20°. Поскольку это датчик с двумя осями, нам понадобятся 2 формулы: одна для оси X и одна для оси Y. Сначала найдем формулу оси X. Мы начинаем брать пробы при 0° и ±20° и находим следующие измерения.
Наклон оси X при -20° = 26055
Наклон оси X при 0° = 33234
Наклон оси X при ±20° = 40379 90 на градус:
Количество отсчетов на градус и нулевую выборку затем можно подставить в формулу, чтобы получить приведенное ниже преобразование:
Если необходимо измерение по оси Y, выполните эти шаги еще раз с выборками по оси Y.
Теперь всякий раз, когда у нас есть показания этого датчика, которые мы хотели бы преобразовать в градусы, мы можем использовать эту новую формулу. Например, если у нас есть выход X 29655, мы можем использовать формулу для определения угла наклона:
Приблизительное количество импульсов на градус Из-за незначительных отклонений, вызванных производственным процессом, функцию преобразования следует рассчитывать для каждого конкретного датчика. Однако это не всегда осуществимо. В таблице ниже приведены средние значения на градус и 0°, которые можно использовать в расчетах.
Обратите внимание, что использование этих значений приведет к менее точным измерениям, чем создание функции для конкретного датчика. Все значения указаны для 16-битного (0-65535) выхода. Датчики, не указанные в таблице, потребуют от пользователя выполнения описанной выше процедуры, чтобы найти преобразование.
Метод многоточечной интерполяции использует выборки, взятые заранее, для получения измерения в градусах. Точность этого метода будет зависеть от количества и распределения образцов; однако даже взятие трех образцов обычно дает лучший результат, чем линейная аппроксимация.
Распределение выборки является одним из наиболее важных факторов для достижения точного преобразования. Преобразования, близкие к образцам, будут более точными. Из-за этого выборки, взятые ближе друг к другу, приведут к более точным преобразованиям. Эти пробы следует брать во всем диапазоне датчика. В зависимости от приложения они могут быть равномерно распределены по всему диапазону или сфокусированы в одной области, где необходима точность.
Чтобы преобразовать необработанное значение в градусы, определите два эталонных образца. Это две выборки, наиболее близкие к измерению в каждом направлении. Затем найдите линейное приближение между двумя выборками и сопоставьте исходный результат с этим приближением. Точка на этой линии даст угол наклона датчика в градусах. График на рисунке 2 иллюстрирует эту концепцию.
Рисунок 2 График, отображающий образцы, эталонные образцы и измерения.
Формула для этого преобразования показана ниже.
Допустим, у нас есть необработанные измерения 56412 от датчика наклона с рабочим диапазоном ±60°. Кроме того, предположим, что мы уже взяли образцы с интервалом в 5°, чтобы использовать их для преобразования. Сравнивая 56 412 с образцами, мы определяем, что наши две контрольные точки будут находиться под углами 50° (54 213) и 55° (57 878). Затем мы можем использовать формулу для вычисления угла:
Таким образом, наше окончательное измерение равно 53°.
Этот метод можно использовать для преобразования измерений из любого места в пределах рабочего диапазона датчика в градусы. Это также обеспечит лучшую точность, чем линейное приближение. Однако для достижения наилучших результатов требуется большое количество точных образцов.
Полиномиальная интерполяцияПолиномиальная интерполяция может использоваться для достижения точных измерений без большого количества выборок. Этот метод будет использовать выборки для нахождения полиномиального уравнения, которое обеспечит точное преобразование во всем рабочем диапазоне датчика.
Взятые образцы будут использованы для построения полиномиального уравнения, описывающего выходные данные датчика. Как минимум, вам потребуется N-1 выборка для получения полинома степени N. Например, 7 выборок создадут полином степени 6. Вы также можете использовать больше выборок для создания полинома более низкой степени, но это, как правило, будет иметь более низкую точность, чем создание полинома более высокой степени с теми же точками.
Можно использовать любое количество образцов, но мы рекомендуем брать как минимум 3 образца. Использование 2 выборок будет работать, но приведет к линейному приближению. Обратите внимание, что при использовании полиномов степени 7 и выше повышение точности незначительно.
Хотя полином можно определить вручную, его гораздо проще вычислить с помощью программного обеспечения. Один из простых способов — использовать строку наилучшего соответствия Microsoft Excel; однако это может быть недостаточно точным для полезного преобразования. Wolfram Alpha — более точный вариант, но уравнение все равно придется решать вручную. Лучший вариант — использовать библиотеку для программирования. Например, можно использовать метод Polynomial.fit() из библиотеки Python NumPy. В приведенном ниже коде показано, как это может сгенерировать полином 6-го порядка из 7 точек:
импорт numpy.polynomial.polynomial коэффициенты = numpy.polynomial.polynomial.Polynomial.fit( [56668, 46553, 36140, 32845, 31207, 21913, 9586], # исходных значений [60, 42, 12, 0, -6, -36, -60], # соответствующие значения угла необработанным значениям 6) # порядок полинома печать (коэффициенты) # Выход: # [-7,88427627e+01 2,57631617e-03 -7,71958174e-08 -1,75354175e-13 # 2.
17551410e-16 -5.89635260e-21 4.45379575e-26]
Обратите внимание, что при использовании такой функции важно правильно указать порядок. Например, 4 выборки будут генерировать полином 3-го порядка. Однако, если в качестве порядка задано 4, библиотека сделает случайное предположение, чтобы создать уравнение. Это приведет к менее точным преобразованиям.
Массив, возвращаемый функцией Polynomial.fit(), представляет собой коэффициенты многочлена. На основании вышеприведенного результата уравнение будет таким:
Угол = (4,45e-26) x 6 – (5,89e-21) x 5 + (2,17e-057) x 4 -(1,75E-13) x 3 -(7,72E-8) x 2 + (2,57E-3) x 1 –7846 x 1 – 784469
9 1 –7846 1 –7846 . затем можно использовать для решения неизвестных углов, подставляя необработанное значение для x.
Например, предположим, что у нас есть функция, описанная выше, и исходное измерение равно 41643. Мы можем найти угол, используя следующие вычисления:Угол = (4,45e-26)(41643) 6 – (5,89e-21)(41643) 5 + (2,17e-16)(41643) 4- – (1,75e )(41643) 3 – (7.72e-8)(41643) 2 + (2.57e-3)(41643) 1 – 78.84
Angle = 232.264 – 738.402 + 654.227 – 12.663 – 133.868 + 107,285 – 78,842 = 30,002°
При использовании показанной выше библиотеки NumPy это можно сделать с помощью метода polyval().
печать (numpy.polynomial.polynomial.polyval (41643, коэффициенты.convert (.coef)) # Вывод: 30.001695321007
Обратите внимание, что результат этого расчета очень чувствителен к любым изменениям ввода. Например, если приведенные выше коэффициенты округлить до 3 значащих цифр (как написано), результатом уравнения будет 31°. Из-за этого важно не округлять значения при расчете угла этим методом.
Как рассчитать угол наклона панели солнечных батарей
При установке солнечной системы освещения или любой другой системы, которая получает энергию от солнца, первый вопрос, который приходит на ум, это то, что будет
0003 направление солнечной панели и ее угол . Солнечная панель будет работать с пиковой эффективностью , когда она полностью направлена на солнце. Итак, , в каком направлении мы должны расположить солнечную панель?
Когда мы смотрим вокруг, мы видим солнечные панели , 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 мыслью направить солнечную панель на солнце. Но мы должны иметь в виду, что солнце находится в различных положениях в различных часовых поясах в течение 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 северное полушарие , солнечная панель направлена на юг . В странах, расположенных в южном полушарии , оно направлено в сторону северного . Приложения, которые мы привыкли видеть в нашей стране (Турция) , где солнечная панель направлена на восток или запад , неверны. В каждом городе нашей страны солнечная панель должна быть обращена к югу .
При размещении с оптимальный угол наклона , солнечная панель потребляет максимальную солнечную мощность в течение дня. Угол наклона солнечной панели зависит от вашего местоположения и в какое время года вы находитесь.
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 , оно равно , умноженному на 0,87 и , добавленному к результату 3,1 градуса. 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 градусов , если значение широты равно 50 градусов и выше.
Вы можете использовать следующую формулу для расчета угла наклона солнечной панели для использования во всех городах 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 полное горизонтальное позиционирование. 90-градусный наклон панели соответствует полному вертикальному позиционированию.
Широта Значение вашего местоположения можно легко найти с помощью Google Maps. Выберите точку на карте, и Google покажет вам широты и долготы. первое из двух чисел , разделенных запятыми, равно широте .
Например, сделаем расчет для Анкара . Значение широты и долготы для Анкары составляет 39,911817, 32,809245 .
Расчет можно произвести следующим образом.
39,9 x 0,87 + 3,1 = 37,8
В результате этого расчета можно сказать, что солнечная панель должна быть направлена на север под углом 38 градусов для использования в течение года в Анкаре позиции.
Значение широты и долготы для Стамбула равно 41.0082376, 28.9783589 . Расчет можно произвести следующим образом.
41 x 0,87 + 3,1 = 38,8
Другими словами, солнечная панель в Стамбуле должна иметь угол наклона 39 градусов . Для Измир это будет 37 , для Анталия 35 и для Трабзон это будет 39 градусов
Все вышеприведенные расчеты были сделаны в соответствии с фиксированным углом наклона панели 4 в течение года 9000. Вы можете использовать солнечную панель под фиксированным углом в течение всего года.
Кроме того, вы можете сделать отдельные расчеты для летнего и зимнего сезонов и изменение угла наклона солнечной панели в течение года.
Существует специальное напоминание на зиму . Если в вашем районе есть снег , вы можете предотвратить накопление снега, увеличив угол наклона солнечной панели. Таким образом, вы можете получить больше пользы от солнца.
Автор Эмре Йылмаз – Портал Айдынлатма, Asya Traffic Inc.
Как рассчитать угол наклона солнечной панели?
Солнечные батареи преобразуют солнечный свет в электричество. Когда солнечные лучи попадают на поверхность фотоэлектрических панелей, солнечный свет поглощается фотоэлектрическим материалом внутри солнечных панелей. А поглощенная солнечная энергия преобразуется в тип электричества. В случае с солнечными тепловыми панелями мы получаем тепловую энергию вместо электричества.
Это поглощение солнечного света панелями максимально, когда солнечные панели ориентированы под определенным углом, который мы назвали оптимальным углом для солнечных панелей.
В следующей части статьи мы узнаем об угле наклона и методах расчета угла наклона.
Если вы не хотите утруждать себя чтением этой статьи, вы можете быстро найти оптимальный угол наклона с помощью калькулятора угла наклона SolarSena. Калькулятор дает более точную оценку оптимального угла, чем рассмотренные ниже методы.
Что такое угол наклона солнечных батарей и почему он так важен?
Прежде чем перейти непосредственно к разделам расчетов, давайте разберемся, что мы подразумеваем под углом наклона и почему необходимо найти оптимальный угол наклона.
Угол наклона солнечной панели — это угол, образуемый панелями с поверхностью земли. Это положительное число, выраженное в градусах. Когда угол равен 0°, это означает, что панели полностью плоские и параллельны земле. А 90° указывает на то, что солнечные панели расположены строго вертикально, перпендикулярно земле.
Угол наклона (t) — это угол между панелями и землей.Зачем оптимизировать угол наклона солнечной панели?
Как было сказано ранее, солнечные панели поглощают падающую солнечную энергию и преобразуют ее в электрическую энергию.
Итак, если мы хотим максимизировать производство электроэнергии, мы должны максимизировать поглощение солнечной энергии. Это происходит, когда солнечные лучи падают перпендикулярно поверхности солнечных панелей.
Таким образом, становится ясно, что панели должны быть наклонены под таким углом, чтобы поверхность панелей оставалась перпендикулярной солнечным лучам. Однако это не так просто, как кажется, поскольку положение солнца меняется каждый час и каждый месяц. Хотя мы можем определить положение солнца на небе с помощью угла возвышения солнца, мы не можем всегда смотреть на панели перед солнцем, если только вы не используете солнечные трекеры. Солнце движется с востока на запад в течение дня, а также меняет свое положение в зависимости от времени года. Например, в ясные жаркие летние дни солнце будет находиться над головой, посредине неба, а в холодное зимнее время оно будет у горизонта.
Если вы живете в Соединенных Штатах, вы бы заметили, что в летние месяцы (с мая по август) в полдень солнце находится над головой. И это было бы в южном небе зимой (с декабря по февраль).
Сезонное движение СолнцаЭти ежечасные и сезонные изменения не позволяют нам всегда ориентировать панели лицом к солнцу. Вот почему нам нужен оптимальный угол наклона, который может учитывать как часовые, так и сезонные изменения.
Расчет оптимального угла наклона стационарных солнечных панелей
Стационарные солнечные панели постоянно устанавливаются под определенным углом. После установки регулировок нет. Они являются наиболее распространенным и удобным выбором для частных лиц и малого бизнеса.
Как правило, для стационарных солнечных панелей оптимальный угол наклона равен широте местоположения. Например, если вы живете в Лос-Анджелесе (34,05° северной широты), оптимальный угол наклона ваших солнечных панелей будет равен 34°.
Этот угол наклона учитывает как ежечасные, так и сезонные изменения положения солнца. Ваши панели будут производить солнечную энергию утром и вечером, но большая часть энергии будет производиться около полудня. Панели будут работать в любое время года, при этом летом они дают наибольшую мощность. Рекомендуемое направление для панелей в Лос-Анджелесе — юг. Вы можете использовать калькулятор направления SolarSena, чтобы найти лучшее направление для ваших солнечных батарей.
В таблице ниже указаны оптимальные углы наклона солнечных батарей в некоторых известных местах по всему миру.
| Location | Latitude | Optimal tilt angle |
|---|---|---|
| New York, US | 40.71° N | 41° |
| Los Angeles, US | 34.05° N | 34° |
| Торонто, Канада | 43,65° с.ш. | 44° |
| Лондон, Великобритания | 51. 50° N | 52° |
| Berlin, Germany | 52.52° N | 53° |
| Madrid, Spain | 40.41° N | 40° |
| Tokyo, Japan | 35.67° N | 36° |
| Seoul, South Korea | 37.56° N | 38° |
| Sydney, Australia | 33.86° S | 34° |
| Wellington, New Zealand | 41.27° S | 41° |
| Hong Kong, China | 22.31° N | 22° |
| Istanbul, Turkey | 41.00° N | 41° |
Latitude increases as мы удаляемся от экватора, к полюсам. При этом увеличивается и оптимальный угол наклона. Это мы можем видеть на приведенной ниже диаграмме. Таким образом, страны ближе к экватору имеют меньший угол наклона, чем страны ближе к полюсам. На экваторе оптимальный угол будет 0°, а на полюсах, хотя там никто не живет, 90°.
Оптимальный угол наклона для стационарных солнечных панелей в США
Судя по предыдущей карте, большая часть территории США находится между 30° и 45° северной широты. Таким образом, оптимальный угол для большинства США будет между 30° и 45° . В таблице ниже приведены некоторые примеры.
| Местоположение | Широта | Оптимальный угол наклона |
|---|---|---|
| Бостон | 42,36° N | 42° |
| New York City | 40.71° N | 41° |
| Raleigh | 35.77° N | 36° |
| Miami | 25.76° N | 26° |
| Salt Lake City | 40.76° N | 41° |
| Austin | 30.36° N | 30° |
| Denver | 39.73° N | 40° |
| Phoenix | 33. 44° N | 33° |
| Las Vegas | 36.17° N | 36° |
| Los Angeles | 34.05° N | 34° |
| San Diego | 32.71° N | 33° |
| San Francisco | 37.77° N | 38° |
| Seattle | 47.60° N | 48° |
For an exhaustive list of all major US cities, follow this ссылка на сайт.
Расчет оптимального угла наклона для солнечных панелей с сезонной поправкой
Иногда производительность стационарных солнечных панелей неудовлетворительна, и требуется дальнейшая оптимизация угла наклона. Или они хотят увеличить солнечную энергию в течение определенного периода года, например, летом или зимой. В таких случаях мы хотим оценить оптимальный угол наклона для этой части года. В этом разделе мы рассчитаем оптимальный наклон в зависимости от времени года.
Времена года и месяцы зависят от вашего географического положения. В следующей таблице представлены времена года и месяцы для обоих полушарий.
| Months | Northern hemisphere | Southern hemisphere |
|---|---|---|
| March to May | Spring | Fall |
| June to August | Summer | Winter |
| September to November | Fall | Весна |
| С декабря по февраль | Зима | Лето |
Летом и зимой солнце находится над головой, близко к горизонту. В результате оптимальный угол наклона плитки в ясные летние дни меньше, а солнечные панели располагаются горизонтально, параллельно земле. С другой стороны, зимой солнце находится на более низких высотах. Следовательно, нам приходится наклонять наши солнечные панели вертикально, под большим углом наклона.
Для остальных двух сезонов (весна и осень) угол находится между ними.
Угол наклона весной и осенью
Весной и осенью (или осенью) выполняется общее правило. Поэтому оптимальный угол наклона в эти сезоны равен широте места. Для Лос-Анджелеса (34,05° с.ш.) оптимальный угол наклона весной и осенью равен 34°.
Угол наклона летом
Летом панели почти плоские. Существует два метода расчета угла. Оба они следующие:
Метод 1
Метод 1 проще, но оценка менее точна.
Оптимальный угол наклона солнечных батарей летом равен широте места минус 15°. Для Лос-Анджелеса (34,05° с. ш.) угол наклона летом равен 34−15 = 19° .
Метод 2
Метод 2 дает более точную оценку.
Оптимальный угол наклона солнечных панелей летом равен широте места, умноженной на 0,9 и минус 23,5°. В примере Лос-Анджелеса (34,05° с.ш.) угол наклона составляет 34×0,9°.
−23,5° = 7,1° ≈ 7° .
Как видим, разница между обоими методами составляет 12°.
Даже метод 2 неэффективен. Из калькулятора угла заголовка SolarSena более точное значение угла составляет 13°.
Угол наклона зимой
Зимой панели имеют самый крутой наклон.
Способ 1
Оптимальный угол наклона солнечных панелей зимой равен широте места плюс 15°. Для Лос-Анджелеса (34,05° северной широты) угол наклона зимой равен 34+15 = 49°.°.
Метод 2
Оптимальный угол наклона плитки для солнечных батарей зимой равен широте места, умноженному на 0,9 плюс 29°. В случае Лос-Анджелеса (34,05° с.ш.) угол составляет 34×0,9+29° = 59,6° ≈ 60° .
Согласно калькулятору угла наклона SolarSena, угол составляет 55°.
В таблице ниже приведены все формулы.
| Сезон | Угол наклона (способ 1) | Угол наклона (способ 2) |
|---|---|---|
| Spring/fall | =latitude | =latitude |
| Summer | =latitude−15° | =latitude×0. |