■太陽光発電工事の実際

• 工法の概要
  
  
• 鉄板横一文字葺・スレート葺編
  
  
• 瓦棒葺編
  
  
• 瓦葺編
  
  
• 陸屋根編
  
  
• 電気工事（住宅系統連系編）
  
  
• 独立システム編
  
  
• TOPへ
  

系統連系型の太陽光発電をシステムとして機能させる場合、多くの場合屋根の上に太陽電池を設置することになります。
太陽電池の設置方法には大きくわけて二種類あります。
ひとつが傾斜屋根への設置でもう一つが陸屋根をはじめとした平坦な場所への設置です。
その他に壁面やポールへの設置もありますが、ここでは割愛します。
住宅をはじめ現在大多数を占めるのが傾斜屋根への設置ですので、以下、これを代表的な例としてお話します。

1. 屋根に墨を打ち図面に従って金具位置を決めます。
   
2. 金具をビスで固定します。
   
3. 金具の上にボルトで縦材を取り付け、次に横材を取り付けます。
   
4. 一枚一枚の太陽電池モジュールの設置位置が確定したところで、太陽電池アレイの配線をします。
   この際に接続箱の電気工事が済んでいれば感電の危険を軽減することができます。
   
5. 配線を行いながら横材間に太陽電池モジュールをはめ込みます。
   
6. 並べた太陽電池モジュールを落下防止のカバーで押えます。
   
7. 点検、動作確認を行って終了。
   

上図がおおまかな流れですが詳細を見てみると

詳細をごらんいただけるとおわかりのように、屋根面と架台との締結が工法の要となっています。太陽電池モジュールは切り貼りができません（結晶系汎用品）ので、架台の寸法精度たるや、大変なものです。
したがって寸法に関わる詳細な設計が欠かせません。
また、不用意な配線は日射による劣化や断線をもたらしますので配線計画も重要です。
またこの例のように屋根面が急勾配の場合、積雪が一気にすべり落ちるため、安全への配慮が必要となります。ここでは、アレイ面または屋根面の軒近くに雪止めを設けるといった方法で対処しています。

屋根設置架台の例です。
写真は鉄板横一文字葺への設置ですが、スレートも同様の工法になります。
既築住宅の場合、メーカー純正の架台を用いることで廉価に設置できる場合が多くあります。

• 既築住宅の鉄板横一文字屋根や、スレート屋根の場合、ビスで金具を屋根に縫い付けて、この上に架台を組みます。多くの場合メーカーのキットを使用します。架台の材質は溶融亜鉛メッキ鋼材またはアルミ材の場合があります。
  アルミの場合は重量が軽く、屋根への負担が少ないのが特長です。
  
  
• 屋根にじかに金具を縫うために防水処理が必要となります。
  多くのメーカーは専用のシリコンコーキング（変性シリコンシーラントまたはブチルコーキング）を用意していますが、アスファルト防水を施す場合もあります。しばしばその耐候性が問題となりますが、防水を施した金具の部分はちょうど太陽電池の下になりますので、直射日光による紫外線劣化は少ないと見られます。
  
  
• この他に、新築住宅など屋根を葺きながら金具を留めることが可能な場合は屋根材と屋根材の隙間から雪止め金具を伸ばし、この上に架台を締結するという工法を採ります。一方、この場合は屋根材の寸法やメーカーによっては特別な金具を調達する必要が生じることもあり、割高となる傾向があります。
  強度と価格への配慮も欠かせません。

屋根設置架台の例です。
写真は瓦棒葺への設置です。
既築住宅の場合、状況がよければ縦材が不用となるため廉価に設置できる場合があります。

• さまざまな工法がありますが、雪止め金具という、積雪地固有の金具を使用するのが一般的です。
  
  
• 屋根の瓦棒（左の写真で高くなっている桟の部分）を金具がつかむ格好になります。
  いわば摩擦力で架台や太陽電池が固定されるわけですが、その摩擦力たるや豪雪地の雪を屋根から落とさずに耐える力があるのですから太陽電池固定には十分な性能をもっているといえます。
  しかしメーカーと型番の選定をしっかりしないと強度的に怪しいものも見受けられます。
  
  
• この他に瓦棒に金具をビス留めして防水処理するものもあります。
  瓦棒にも寸法が各種ありますので、この工法は寸法を問わずに既製品を使用できるメリットがあります。

屋根設置架台の例です。
写真は平瓦の場合ですが、和瓦も同様の工法となります。
下の図のように、金具が瓦の上に乗る格好になりますので、瓦にアレイ重量を負担させないため丈夫なステンレス金具を用います。したがって架台全体の価格がやや高めになるのが通例です。

• 新築既築を問わず、瓦の下から金具を伸ばして架台を載せるというのが昨今では一般的な工法になってきました。上のアニメーションは金具をビスで野地板に縫い付ける様子です。

• 一方、瓦に穴をあけてボルトを立てる工法が上の写真。安価なため、古くからある工法です。しかし寒冷地においては、加工部は素焼きの部分が外気に触れますので結露を原因とする凍結破砕への注意が必要と思われます。（管理人の私的な考えです）
  
  
• 他に定番として金属瓦による工法があります。
  金属瓦はアルミダイキャスト（鋳物）ですので高価でしたが、住宅用系統連系の普及に伴い低価格化がすすんでいます。また、大変丈夫なのも利点です。
  

陸屋根設置の例です。
住宅の屋根であっても地面であっても、基礎を設けてその上に鋼構造物で傾斜架台を作ります。
この場合の最適傾斜角（年間を通じてもっとも発電量が多くなる角度）は地域により異なります。また、独立系として用いるのか系統連系として用いるのか用途によっても必要な傾斜角は異なります。
系統連系であれば、年間を通じて総積算発電量が多くなるように設計したいところですが、形状が複雑になればなるほど設計費や材料費・工事費が増大するので折り合いを考える必要があります。
独立系として用いる場合は、常時使用する電力を平均して得られるような傾斜角を採択します。日本では冬に太陽高度が低くなりますので、冬に安定動作させるためには５０度６０度といった急傾斜を設けて季節を問わず最低限度の発電量が得られるように設計します。
こうすることで、モジュール面に雪が積もらないようにする目的もあります。
このように陸屋根式の設置方法は、目的に応じた傾斜角を設けることができる分、基礎と架台の設計・材料・工事費がかかります。

• 既築建築物であれば、置基礎（コンクリートの重量ブロック）に鋼材をアンカー締結します。
  この場合は架台背後からの風による転倒への配慮が必要です。
  もちろん、予算が許す限り屋根にアンカー打設して防水層を作り直すのが一番です。
  つまり、強度を向上させると費用が増大し、安易に製作すると壊れてしまうというジレンマがあります。そのため、架台全般の設計指針として「太陽電池アレイ用指示物設計標準」がありますのでこれを参考に設計すると良いでしょう。
  この他建築基準法への配慮も欠かせません。
• 新築建築物であれば、屋根工事の段階から基礎をアンカーで立ち上げておく必要があります。しかし工程管理の費用と防水費がかさみますので、建築業者との相談が必要です。一方この工法によれば架台の安定性は抜群によくなります。
  
  

天井裏点検口がない場合、あるいは既存の点検口が配線経路としてつかえない場合には露出配線となることが多くなります。
電気工事の性能として露出工事は点検がし易いことから安全性が高いと考えますが、築後年数が少ない綺麗な内装を持つ家では見栄えよく仕上げるため隠蔽工事をしたいものです。
建築時に太陽光の電気工事をしてあればややこしい心配は無用なのですが、既に立っている建物の新規配線を隠すことは容易ではありません。
旧来の木造家屋では押し入れから登ってすべてを隠蔽配線できる可能性が高いのですが昨今のプレハブ住宅や2*4住宅での隠蔽工事は困難を極めます。または、不可能であるか、です。

そこで私どもでは下記のような工夫をすることで出来る限り配線を隠すよう努力していますがいかがなものでしょうか。（現場状況が悪く、無理な場合は誰がやっても本当に無理です）


まずパワコンとブレーカが並ぶ天井にハンドホールを設けます。
天井に手のひら大の穴があいているのがおわかりになるでしょうか。
ここから手を入れて配線を壁の中までとりまわします。
すると既築2*4でも配線のすべてを隠せる場合が多くなります。

配線が終わったら枠を入れます。
枠完了
フタを閉めます
フタ完了

内線工事完了

もちろん、天井点検口が理想的な場所にある場合はこのような小細工を行わなくとも隠蔽工事できることが多いです。
一方、構造材の貫通は建物の強度上好ましくありませんのでやむを得ずモールを使用する場合もあります。
これは若干モールを使用した場合。

独立型システムの例です。
屋根の工事はメーカーのキットが使える場合はさしたる苦労はありません。ただし、直列数が電圧系によって大きく異なり、並列が多くなる傾向ですので配線工事の手数は多くなります。
また、ほとんどの独立システムは太陽光の電力を一旦、蓄電池に蓄えます。
この蓄電池が価格のメインであり、重量物であることもあって、工事の手間の半分を占めます。
蓄電池の接続はメーカー純正の銅バーによります。大電流に対する安全上の配慮です。
太陽光の出力はコントローラとインバータを内蔵した制御盤に接続し、端子台から直流、交流いずれも得られるようにすると後々便利です。
これらは採算性の都合でメーカーはあまり熱心ではなく、キットめいたものはありません。
システム設計・工事・盤の制作・取扱説明書の作成と手作りの工程がほとんどとなります。