[Fotovoltaika a střecha] Od projektu až po ochranu před požárem

K tématu správného návrhu a instalace panelů jsme natočili speciální díl seriálu Posviťme si na soláry. Ještě než se začtete do článku, pusťte si ho.

Abyste se v článku lépe zorientovali, sepsali jsme jeho hlavní kapitoly:

• Jak na správný projekt fotovoltaiky
• Sklon a orientace panelů rozhodne o výnosnosti vaší elektrárny
• Pro bezpečné kotvení zohledněte větrná a sněhová data
• Na jaký druh krytiny fotovoltaiku instalujeme?
• S precizními postupy kotvení panelů vám do střechy nezateče
• Jak předcházet požárům solárních panelů?

Správný projekt panelů znamená půl úspěchu

Pro provoz efektivní a bezpečné fotovoltaické elektrárny je rozhodující kvalitní projekt včetně přípravy návrhu panelů na střeše. K němu je potřeba několik zásadních dat. My k němu používáme:

• zaměření stávajícího stavu domu pomocí fotogrammetrie dronem (nejméně 100 snímků, díky kterému se zaznamená 3D model objektu s přesností na milimetry),
• informace o typu a kvalitě střešní krytiny, které zjistíme při konzultaci u vás doma,
• půdorysy domu a výkresy střechy i krovu, které si od vás vyptáme,
• data o povětrnostních podmínkách ve vaší lokalitě z větrných a sněhových map,
• informace o množství a rozložení spotřeby domácnosti během dne
• a vaše estetické požadavky na rozložení panelů.

„K zaměření objektu fotogrammetrií používáme dron DJI Mavic 3 Enterprise. Má skvělé rozlišení kamery, přesnou lokalizaci GPS dat i termokameru. Navíc se skvěle ovládá. Fotografie z něj pak zpracováváme v modelovacím prostředí nástroje Agisoft Metashape pro tvorbu přesného 3D modelu domu,“ vysvětluje Pavel Pešek, projektant fotovoltaických systémů firmy Pešek & Mudra.

Ze záběrů vytvoříme v nástroji Agisoft věrný 3D model domu s přesnými rozměry a značkami, které používáme k dalšímu rýsování. V tomto případě jsme zvýraznili výšku střechy 3,03 metrů.

„V dalších krocích projekt posouváme do softwaru Archicad 26, kde rýsujeme a modelujeme 3D model domu. V posledním kroku vytváříme fotozákres a rozpohybovaný 3D model domu v programu Lumion. Z něj vám posíláme věrnou vizualizaci návrhu panelů k posouzení,“ objasňuje Pavel Pešek.

Výsledkem, který vám přistane do e-mailu, je hotový půdorysný projekt a fotozákres včetně fotky z dronu, na které přesně vidíte, jak budou panely na střeše rozložené.

Pokud to podmínky vaší nemovitosti umožňují, počítáme v návrhu i s tím, že do budoucna elektrárnu rozšíříte. Třeba kvůli novému přírůstku v rodině nebo stavbě bazénu, se kterými vždy přichází další spotřeba energie. „V projektu, který vám dorazí, proto uvidíte i vytečkovaný prostor, který počítá s doplněním dalších kusů panelů. Nestane se tedy, že by byly další panely nevkusně nebo neefektivně rozmístěné na jiných částech střechy,“ říká Pavel Pešek.

Sklon a orientace panelů rozhodne o výnosnosti vaší elektrárny

Abychom celý návrh správně vyprojektovali, potřebujeme znát data o sklonu a poloze střechy vůči světovým stranám. „K posouzení sklonu používáme už zmíněnou metodu fotogrammetrie. Orientaci střechy pak určujeme podle geolokačních map,“ říká Pavel Pešek.

Pro největší výnosnost fotovoltaiky doporučujeme instalaci panelů na jižní stranu. V případě hybridního fotovoltaického systému s ukládáním energie do baterií je ideální i východní a západní strana. To proto, že na panely slunce svítí po celý den a kopírují tak spotřebu i potřebu postupného ukládání energie.

„Pokud bychom se bavili v číslech, tak orientace na jih nám zajistí výnosnost až 99 %. Když rozdělíme elektrárnu na východ a na západ, tak docílíme přibližně 85% výnosnosti,“ objasňuje Pavel Pešek.

Velmi důležitý je z hlediska výnosnosti i sklon střechy. „V závislosti na množství slunečních paprsků a jejich náklonu v průběhu dne je v České republice nejvýhodnější sklon panelů 35 stupňů. Soláry je ale možné instalovat od 20 až do 50 stupňů, což pokrývá parametry většiny sedlových střech v Česku. Na plochých střechách instalujeme panely pod sklonem 15 stupňů kvůli ochraně před silným větrem,“ uvádí Pavel Pešek.

Prohlédněte si, jak v Česku klesá výnosnost panelů v závislosti na jejich instalaci vůči světové straně a sklonu montáže.

Instalaci solárních panelů na fasádu nedoporučujeme. Jakmile se totiž blížíte úhlu 90 stupňů, výnosnost elektrárny se pohybuje mezi 50 až 60 %, což je pro výrobu v České republice dlouhodobě nevýhodné.

TIP: Výjimky jsou vysokohorské oblasti, kde se během zimních měsíců odráží slunce od sněhové pokrývky. Známým příkladem je velký hotel v rakouském Weißsee.

Pro efektivní využití panelů je také nutné znát vaši denní rutinu a na ní navázané využití elektřiny. „Pokud pracujete z domu, je pro vás ideální návrh panelů na východní a západní stranu. Využijete totiž aktuálně vyrobenou elektřinu po celý den a nemusíte většinu směřovat do baterií. Pokud byste měli hlavní spotřebu ráno a večer, můžete mít panely jen na jih a uchovat si energii na čas spotřeby v akumulátorech,“ vysvětluje Pavel Pešek.

Pro bezpečné kotvení zohledníme větrná a sněhová data

Fotovoltaiku montujeme podle stavebních norem, proto zvládne poryvy větru i zátěž sněhové pokrývky, které jsou typické pro Česko. „Na každou instalaci používáme 100 až 150 spolehlivých ocelových kombivrutů. Pokud by tedy přišlo tornádo, odletí vám pravděpodobně celá střecha, a na to už nemá fotovoltaika vliv. Horší situace nastává u plochých střech,“ vysvětluje Petr Pešek, jednatel firmy Pešek & Mudra a expert na energetiku.

Mapu větrných oblastí pro stavební účely vypracoval Český hydrometeorologický ústav. Pokud si chcete větrná data ve své lokalitě ověřit, vyzkoušejte placený nástroj Dlubal nebo se proklikněte na mapu extrémních poryvů větru Ústavu fyziky atmosféry AV ČR, kde ale už neuvidíte jednotlivé třídy pro použití ve stavebnictví.

Nejvíce fouká typicky nad lesy a městy, o něco menší drsnost větru najdete na polích a loukách. Nejklidnější vítr pocítíte nad vodními hladinami.

Český hydrometeorologický ústav zařadil na větrné mapě ČR jednotlivé oblasti do 5 tříd. Na základě technických výpočtů do těchto oblastí navrhujeme různý počet kombivrutů ke kotvení panelů, aby držely na svém místě. (Zdroj: ČHMÚ)

Data o zatížení střech sněhem zjistíte také v nástroji Dlubal.

Zatížení střechy sněhem ukazuje i oficiální sněhová mapa Českého hydrometeorologického ústavu. Nejvíce sněhu leží v 7. třídě, kterou na mapě najdete v typicky horských oblastech. (Zdroj: ČHMÚ)

Podle větrné a sněhové mapy dimenzujeme pevnost konstrukce panelů pro sedlové i ploché střechy. „Na sedlové střechy provádíme kotvení do krokví, v případě ploché střechy využíváme betonové bloky k zátěži, u kterých ale nejprve provádíme výpočet zátěže. Slouží nám k tomu výpočtový nástroj K2 Base přímo od K2 systems. Jde o software německého výrobce konstrukcí, které používáme,“ objasňuje Pavel Pešek.

Na jaký druh krytiny fotovoltaiku instalujeme?

Fotovoltaiku nedoporučujeme instalovat na bobrové tašky, starý azbestový eternit a ani na jeho novější typy jako beternit nebo cembrit.

„Při montáži na těchto materiálech hrozí jejich praskání a u starých variant nastává i problém s jejich zdravotní závadností a problematickou likvidací. Fotovoltaiku neinstalujeme ani na střechy v žalostném stavu a křivé tašky. Jeden solární panel totiž váží přibližně 20 kilogramů a stará střecha by nemusela zátěž montáže a několika panelů zvládnout,“ vysvětluje Petr Pešek.

S precizními postupy kotvení panelů vám do střechy nezateče

K montáži panelů používáme konstrukce, stavitelné háky a kombivruty značky K2 systems. „Tyto systémy jsou vyrobené z kvalitní oceli třídy A2, a i když na první pohled vypadají stejně jako jejich levné varianty původem z Číny, jsou mnohem těžší a tedy i pevnější,“ potvrzuje Petr Pešek. Sortiment německé firmy K2 system navíc pokrývá nároky všech typů střech, na které lze fotovoltaiku montovat.

„U klasických betonových tašek nejprve lokalizujeme krokve, sundáme z ní na daném místě tašku a uchytíme na ní stavitelný hák s ploškou na 3 vruty, kterými ho připevníme ke krovu. Následně nastavíme jeho výšku a obrousíme tašku, která byla nad hákem a položíme ji na původní místo. Pro lepší izolaci místo okolo háku zatmelíme. Na háky pak precizně, do jedné výšky, kotvíme profily, na které přijdou panely,“ popisuje přesný postup Michal Přibyl, střechař firmy Pešek & Mudra.

Takto vypadá odhalený krov při kotvení háku pomocí 3 vrutů.

Na dalších typech střech postupujeme velmi podobně. Například:

• na plechové střeše si nejprve díru předvrtáme a následně navrtáme kombivrut, na jehož trn pak fixujeme profily (tzv. raily),
• u falcovaného plechu nevrtáme do krytiny, ale používáme speciální falcové kotvy, které šetrně a velmi pevně spojí raily s krytinou,
• u asfaltového šindele hledáme nejprve krov pomocí chytrého detektoru, poté jej navrtáme, díru zalijeme pro maximální utěsnění bitumenem a navrtáme kombivrut,
• a na ploché střechy pokládáme hotovou konstrukci se zatížením bez nutnosti vrtání do střechy, ale po individuální konzultaci s projektantem můžeme použít i konstrukci s pevným spojením s krovy.

„Pokud montáž provede odborník, riziko zatékání do krovů je minimální. Svým klientům ale po prvním dešti nebo sněhu, pro všechny případy, doporučujeme střechu vždy zkontrolovat,“ dodává Michal Přibyl.

Když si vyberete k montáži panelů profíky, nezanikne vám ani záruka na střechu. „Veškeré zásahy do střechy děláme v souladu s deklarací záruky výrobců a děláme do ní minimální zásahy. Pokud byste měli u své krytiny pochybnosti, ověřte si záruku raději u svého dodavatele střechy,“ vyzývá k opatrnosti Petr Pešek.

Jak předcházet požárům solárních panelů?

Neodborně instalovaná fotovoltaika může způsobit životu ohrožující stav nebo požár. My těmto situacím předcházíme instalací, kterou provádíme dle norem s nadstandardními pasivními ochranami systému. Jedině tak zajistíme dlouhodobou životnost a bezpečnost panelů.

V naší firmě například:

• používáme jen elektroinstalaci, která je přímo určená pro venkovní použití,
• přivazujeme všechny kabely a konektory ke konstrukcím, aby se do nich nedostala vlhkost a neležely na přímém slunci,
• precizně vyvazujeme, lisujeme a izolujeme MC4 konektory, které propojují panely navzájem (díky profi nářadí, na kterém nešetříme),
• kabely při prostupu do střechy dáváme do odpovídajících UV chrániček,
• propočítáváme u každého projektu vzdálenost panelů od hromosvodů, aby nedošlo při úderu blesku k indukci a požáru technologií,
• a doporučujeme klientům po 3 letech provozu elektrárny pravidelné revize včetně kontroly termokamerou, která může odhalit později vzniklé závady na panelech (tzv. hotspoty).

TIP: Hotspot v panelu vznikne vlivem vadného článku, který se při provozu v sérii dalších článků projevuje vysokou teplotou. Ta dosahuje takové výše, že klidně propálí zadní plast panelu a může zažehnout i celý systém. U betonových střech se často propálí jen panel a závadu zjistíte výpadkem výroby elektrárny. U střech z polymerové folie ale hrozí i její zažehnutí a zničení elektrárny i střechy. Proto všechny panely prochází po výrobě přísnými testy. Závada se ale může projevit až po delším období, zejména vlivem mechanického zatížení panelu, ke kterému došlo před montáží, během ní nebo později, třeba:

• při velmi silném krupobití,
• vlivem tepelné dilatace konstrukce panelu
• nebo kvůli průniku vlhkosti pod sklo ke křemíkovým článkům.

Proto doporučujeme revizi elektrárny minimálně každé 2 roky po uplynutí 3 let od jejího provozu.

Pod instalací panelů by měl být perfektní pořádek. Veškeré kabely a MC4 konektory by měly být přivázané a schované před počasím.

„U konkurence se setkáváme mnohdy s naprostým opakem. Nejzranitelnější místa instalace, tedy konektory MC4 a kabely, se válí po střeše a jednoduše se k nim dostává voda. V takových situacích ale může vznikat skrytý problém, tedy zahřívání, přechodový odpor a v nejhorším případě dojde i k požáru. U jedné instalace jsme se také setkali s CYA vodiči pro použití v interiérech. Ty během 10 let vlivem počasí přijdou o izolaci a způsobí minimálně zkrat,“ vyslovuje obavy Tomáš Fišer, elektrotechnik firmy Pešek&Mudra.

Pro bezpečnou vzdálenost fotovoltaiky od hotového hromosvodu používáme výpočet pro přeskokovou vzdálenost. Její náležitosti najdete i v normě ČSN EN 62305-3 ED.2 a v její aktualizované 3. části: Hmotné škody na stavbách a ohrožení života.

Pokud byste chtěli vidět jednu z našich realizací, neváhejte nám napsat na info@pesekmudra.cz nebo rovnou zavolejte našemu obchodně-technickému zástupci Janu Sobotkovi na číslo: +420 775 086 588. Rádi vám domluvíme obhlídku co nejblíže vašemu domovu.

Chci nezávaznou nabídku