Fotovoltaickým panelům se daří na plochých střechách

Ing. Jaroslav Brychta, CSc.
Fotovoltaickým panelům se daří na plochých střechách - Náhledový obrázek
Ploché střechy získávají na významu, protože poskytují prostor pro výstavbu fotovoltaických elektráren. V současné době nastává velký rozmach výstavby zařízení, která získávají energii z přírodních zdrojů. To souvisí především se současnou situací s dodávkami a vývojem cen elektrické energie a plynu.
Fotovoltaická zařízení, solární panely na ohřev vody a technická zařízení související s rekuperací tepla mění pohled na ploché střechy. Výstavba střech směřuje jednoznačně k jejich maximálnímu využití. Při výrobě elektrické energie z fotovoltaických zařízení nevznikají žádné exhalace, jako je tomu u tepelných elektráren. Fotovoltaické elektrárny jsou v porovnání s dalšími typy elektráren včetně větrných tiché.

Základní technické požadavky na střechy s fotovoltaickým zařízením
Povlaková krytina na ploché střeše by měla zajišťovat vodotěsnou funkci po dobu předpokládané životnosti technických solárních zařízení. Důraz na kvalitní hydroizolace a na jejich kvalitní montáž je v případě střech s fotovoltaickými elektrárnami zcela pochopitelný.

Únosnost stavebních konstrukcí
Stavební konstrukce střechy a budovy musí být odpovídajícím způsobem navržené a provedené i na zatížení od fotovoltaického zařízení a zatížení větrem.

Obr. 1
Obr. 1 Pohled na střechu s modifikovanými asfaltovými pásy s bílým posypem, pomocné konstrukce pro montáž fotovoltaické elektrárny

Obr. 2
Obr. 2Detail, opracování prostupu

Odborný návrh a montáž fotovoltaických zařízení
Návrh a montáž fotovoltaických zařízení musí provádět odborníci s příslušnou kvalifikací. Podle zákona č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií může instalaci fotovoltaického zařízení provádět pouze oprávněná osoba, která je držitelem živnostenského oprávnění v oboru montáž, opravy, revize a zkoušky elektrických zařízení. Další podmínky k návrhu a montáži fotovoltaických zařízení jsou například v zákonu 250/2021 Sb. a v nařízení vlády 194/2022 Sb.

Střecha s klasifikací do požárně nebezpečného prostoru
Střecha s fotovoltaickým zařízením má mít takové parametry, aby ji bylo možné klasifikovat v požárně nebezpečném prostoru. Nejen střešní povlaková krytina, ale také celá skladba střechy by měla mít takové technické parametry a požární zkoušky, aby ji bylo možné klasifikovat do požárně nebezpečného prostoru, tedy BROOF(t3). Skladby nových střech u budov je možné odpovídajícím způsobem navrhnout a navrhované řešení doložit celou řadou požárních zkoušek, ale u stávajících střech je to s ohledem na obrovské množství různých variant skladeb střech o poznání těžší. 

Jednou z možností, jak docílit klasifikace střechy BROOF(t3), je na povrch ploché střechy položit zatěžovací vrstvu z kameniva, štěrku o tloušťce nejméně 50 mm nebo o hmotnosti ≥ 80 kg/m2 (minimální velikost zrn 4 mm a maximální 32 mm), viz ČSN EN 13501-5+A1, Tab. A.10.

U stávajících budov je jednou z možností, jak provést skladbu střechy BROOF(t3), položit nejprve vrstvu tepelné izolace z minerálních vláken o minimální tloušťce 40 mm a další vrstvy izolací nového střešního pláště vybudovat na základě podmínek stanovených v protokolech a rozšířených aplikacích podle příslušných požárních zkoušek. Před plánováním fotovoltaického zařízení je pochopitelně potřeba provést průzkum stávajícího stavu střechy.

Jak probíhá provoz fotovoltaického zařízení?
Pokud na polovodičové materiály fotovoltaických panelů dopadá sluneční záření, tak dochází k jeho přeměně na stejnosměrný elektrický proud. Výkon fotovoltaických zařízení se v průběhu roku i dnů mění. V nočních hodinách solární zařízení elektrickou energii prakticky nevyrábí.

I připojení fotovoltaické elektrárny na veřejnou elektrickou síť má určité požadavky na regulaci dodávané elektrické energie z takových zařízení. „Regulovat“ je potřeba jejich výkon a napětí, aby nedošlo k přetížení elektrické sítě a nevzniknul výpadek dodávek elektrické energie z důvodů selhání přenosové soustavy.

Například u obytných budov je zpravidla nutné k fotovoltaickému zařízení na střeše pořídit baterie, které dokážou elektrickou energii, jež se okamžitě nespotřebuje, uchovat do doby, kdy je možné a potřebné ji využít. Fotovoltaické zařízení je také možné kombinovat se solárními kolektory pro ohřev vody nebo s akumulační nádrží anebo s výměníky pro ohřev vody.

Obr. 3
Obr. 3 Fotovoltaické zařízení na střeše se zatěžovacími deskami

Upevnění fotovoltaického zařízení
Fotovoltaické panely mohou být mechanicky přimontované k pomocné konstrukci, která je přikotvená k nosné konstrukci střechy (obr. 1), nebo mohou být přimontované k těžkým volně položeným betonovým konstrukcím (obr. 3). V případě střechy s fóliovou krytinou mohou být pro připevnění pomocných konstrukcí také využity speciální plastové držáky, které se pomocí horkovzdušného agregátu svaří s fóliovou hydroizolací (obr. 4).

Ploché střechy obytných budov se zpravidla budují zateplené pěnovým polystyrenem nebo minerálně vláknitou izolací. Minerálně vláknité tepelné izolace jsou vysoce požárně odolné, ovšem v porovnání s pěnovým polystyrenem mají obvykle nižší pevnost v tlaku. Pěnový polystyren není zdaleka tak požárně odolný, ale ve skladbách plochých střech se už více let používá tzv. samozhášivý polystyren.

Na plochých střechách je ovšem potřeba provádět kontrolu a údržbu. Především je důležité odstraňování nečistot na povrchu střechy v okolí vpustí a žlabů a někdy i provádění odstraňování náletových rostlin z povrchu střechy. Pravidelnou údržbu vyžadují různá technická zařízení umístěná na střeše, což jsou nejen fotovoltaické elektrárny, ale také například telekomunikační zařízení.

Převažující většina tepelných izolací z minerálních vláken, určených pro použití pro ploché střechy, má v porovnání s pěnovým polystyrenem EPS 150 nižší pevnost v tlaku. Pevnost v tlaku minerálních tepelných izolací 100 kPa patří v praxi spíše mezi ojedinělé případy. Minerálně vláknité izolace se ve skladbách plochých střech častěji používají o pevnosti v tlaku 70 až 80 kPa, eventuálně až 90 kPa.

Na plochých střechách s fóliovou krytinou je možné vytvořit trasy z pochozích pruhů, které chrání  hydroizolaci proti mechanickému poškození. Současně mají příznivý vliv na tuhost skladby střešního pláště (obr. 5).

Obr. 5
Obr. 5Pochozí pruhy z TPO fólie Sarnafil® T Walkway Pad

Příklady skladeb střech s fotovoltaickým zařízením s klasifikací BROOF(t3):

Varianta 1
  • Sikaplan VG-15, PVC fólie o tloušťce 1,5 mm
  • Skelná rohož min. 120 g/m2
  • EPS 150, desky pěnového polystyrenu ve spádu 3 %
  • EPS 150–240 mm, desky pěnového polystyrenu
  • Sklodek 40 standard mineral, modifikovaný asfaltový pás
  • ALP penetrační nátěr na železobetonové podkladní konstrukci
Varianta 2
  • Sarnafil TS77-15E, TPO fólie o tloušťce 1,5 mm
  • MW desky z minerálních vláken pro ploché střechy ve spádu 3 %
  • MW - 240 mm, desky z minerálních vláken pro ploché střechy
  • Sklodek 40 standard mineral, modifikovaný asfaltový pás
  • ALP penetrační nátěr na železobetonové podkladní konstrukci
Varianta 3
  • PARAELAST ANTIFIRE GS40, modifikovaný asfaltový pás
  • PARAELAST FIX G30, samolepicí asfaltový pás
  • EPS 150, desky pěnového polystyrenu ve spádu 3 %
  • EPS 150–240 mm, desky pěnového polystyrenu
  • Sklodek 40 standard mineral, modifikovaný asfaltový pás
  • ALP penetrační nátěr na železobetonové podkladní konstrukci
Obr. 6
Obr. 4 – Přikotvení fotovoltaických panelů k PVC fólii pomocí systému SolarMount

U plochých střech, kde není povlaková krytina zakrytá vrstvou kameniva, je optimální použít vrchní krytinu s bílým povrchem, tedy s co nejvyšší odrazivostí. Vysoká odrazivost povrchu střechy má příznivý vliv na výkon fotovoltaických zařízení.

Článek je zařazen v kategoriích

Zveřejněno: 9.9.2023