Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne – jakie uwarunkowania montażowe mają konstrukcje fotowoltaiczne?

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne to jeden z najważniejszych elementów, jakie posiadają instalacje fotowoltaiczne. Co warto wiedzieć, konstrukcje fotowoltaiczne różnią się od siebie w zależności od konstrukcji dachu, a także jego pokrycia. Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne wygląda nieco inaczej w przypadku dachu pokrytego dachówką, blachą trapezową lub gdy dominującym materiałem jest blachodachówka. Ważnym elementem jest również kąt nachylenia dachu. Konstrukcje fotowoltaiczne na dachu płaskim, co naturalne, różni się od tych, które trzymają panele fotowoltaiczne na dachu skośnym. Jeszcze inaczej wygląda konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie, której montaż zależy od jego nośności. 

Na jakie rodzaje dzielą się konstrukcje fotowoltaiczne? Istnieje wiele różnic, z którymi warto zapoznać się przed zainstalowaniem paneli fotowoltaicznych. Sam budynek, który ma zasilać fotowoltaika, stawia wiele uwarunkowań, jaki typ konstrukcji fotowoltaicznych może zostać zainstalowany, a jaki nie powinien. Każda konstrukcja pod panele fotowoltaiczne to również inne koszty wykonania.

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne – podstawowy podział

Jak napisaliśmy wyżej, konstrukcje fotowoltaiczne dzielą się na wiele typów ze względu na rodzaj i pokrycie dachu lub nośność gruntu (jeśli brane są pod uwagę naziemne konstrukcje fotowoltaiczne). Każde z rozwiązań warunkuje również różnice w montażu, którego wymaga np. konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie – cena za konstrukcje naziemne przeważnie jest inna niż tak, którą oferuje się w przypadku konstrukcji na dachu.

Podstawowy podział konstrukcji fotowoltaicznych wygląda następująco:

Dach skośny:

• haki – konstrukcje fotowoltaiczne dla dachów pokrytych dachówką,
• szpilki wkręcane do krokwi – dla dachów pokrytych blachodachówką,
• mocowanie bezpośrednie – konstrukcje fotowoltaiczne dachów pokrytych blachą trapezową. 

Dach płaski:

• mocowanie do konstrukcji dachu,
• systemy dociążane (balastowe),
• systemy samonośne.

Naziemne konstrukcje fotowoltaiczne:

• systemy wbijane / wkręcane,
• mocowane do fundamentów,
• systemy dociążane.

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na dachu skośnym

Po zapoznaniu się z poszczególnymi konstrukcjami fotowoltaicznymi warto dowiedzieć się, jak w praktyce przebiega proces ich montażu oraz uwarunkowania kosztowe. Poniżej przedstawiamy, co wyróżnia różne rodzaje poszczególnych konstrukcji fotowoltaicznych.

Dach pokryty dachówką

Cechą konstrukcji fotowoltaicznych na dachach skośnych pokrytych dachówką jest stosunkowo mała ingerencja w pokrycie dachowe. Odwiert wykonywany jest jedynie do krokwi pod dachówką, która zostaje nienaruszona. Wykonanie tego typu konstrukcji musi być wysoce precyzyjne, dlatego nakład czasu potrzebnego do wykonania całej inwestycji jest większy niż w przypadku innych inwestycji. Precyzja dotyczy w tym przypadku samego haka, który musi zostać zainstalowany z uwzględnieniem odstępu separacyjnego między samym hakiem a dachówką. 

Odległość separacyjna powinna wynosić ok. 7-10 mm. Nie zawsze jednak zastosowanie odstępu jest możliwe i wskazane. W przypadku dachów pokrytych dachówką karpiówką, układaną gęsto i ciasno, odstęp separacyjny jest niemożliwy do zastosowania. W celu ograniczenia naprężeń i obniżenia ryzyka pęknięcia dachówki warto zastosować metalową atrapę w miejscu, w którym mocowania będzie konstrukcja pod panele fotowoltaiczne.

Blachodachówka na dachu skośnym

Gdy dach pokryty jest blachodachówką lub inną cienką blachą, mocowanie paneli fotowoltaicznych odbywa się przy pomocy szpilek wkręcanych do krokwi. Wiercenie w blasze pokrywającej dach naszego budynku powoduje, że rośnie ryzyko powstania nieszczelności lub – co gorsza – korozji. Wystąpienie tego typu wad może powodować bardzo kosztowne naprawy, które będą wymagały demontażu instalacji, naprawy dachu oraz ponownego montażu paneli fotowoltaicznych. Aby temu zapobiec, miejsca, w których konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na dachu jest połączona, należy dokładnie zabezpieczyć antykorozyjnie i uszczelnić gontem bitumicznym.

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na dachu pokrytym blachą trapezową

W tym przypadku montaż konstrukcji wsporczej następuje najczęściej do boków trapezu, gdzie mocuje się specjalne uchwyty. Możliwa jest również opcja montażu paneli fotowoltaicznych do krótkich profili lub długiej szyny montowanej na górze trapezu. System ten warunkuje również użycie specjalnych materiałów uszczelniających jak np. metalowo-gumowych podkładek uszczelniających EPDM.

Kalkulator fotowoltaiczny Sunergo to narzędzie, dzięki któremu oszacujemy koszty naszej instalacji. Uwzględniona jest tam również konstrukcja fotowoltaiczna, na której znajdują się panele. Dzięki temu narzędziu sprawdzisz również, ile mogą kosztować Cię naziemne konstrukcje fotowoltaiczne.

Konstrukcje pod panele fotowoltaiczne na dachu płaskim

Montaż paneli fotowoltaicznych na dachu płaskim jest mniej skomplikowaną operacją pod kątem zaawansowania procesu montażu. Sam montaż konstrukcji fotowoltaicznych musi spełnić wszelkie wymagania, by panele PV mogły służyć przez długi okres bez zarzutu. Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na dachu płaskim służy również uzyskaniu odpowiedniego kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych, który powinien wynosić najlepiej 30-40 stopni. Konstrukcje te wykonane są najczęściej ze stali nierdzewnej lub aluminium. 

Panele fotowoltaiczne na dachach płaskich często są obiektem zainteresowania firm. Sprawdź nasz artykuł – fotowoltaika dla firm – i dowiedz się więcej.

Konstrukcje fotowoltaiczne mocowane do dachu

Jest to bardzo prosty system. Polega on na przymocowaniu dolnej części konstrukcji do dachu za pomocą śrub, wkrętów lub szpilek. Sama konstrukcja wykonana jest najczęściej ze stali nierdzewnej. Tego typu konstrukcje fotowoltaiczne, wymagają dużej precyzji podczas montażu oraz doszczelniania miejsc, w których występują miejsca wiercenia. Montaż tego typu systemu pociąga za sobą ryzyko uszkodzenia pokrycia dachowego. W tym przypadku dokładność i ostrożność w wykonywaniu tego typu przedsięwzięcia jest szczególnie istotna.

Konstrukcje dociążane

Konstrukcje dociążane są łatwiejsze i mniej ryzykowne w montażu. Niższe ryzyko spowodowane jest tym, że konstrukcja pod panele fotowoltaiczne nie musi być wkręcana w konstrukcję dachową. W tym przypadku liczy się nośność dachu, który musi poradzić sobie z dodatkowymi 50 kilogramami na jeden moduł fotowoltaiczny. Obciążenie, które zagwarantuje odpowiednie trzymanie konstrukcji, może być nieco inne, co warunkują takie czynniki jak np. wysokość budynku czy kąt pochylenia modułów.

Konstrukcje samonośne

Systemy samonośne nie wymagają przykręcania konstrukcji do powierzchni dachu, ani nie wymagają dużej ilości balastu dociążającego. Jak zatem się utrzymują? Ich aerodynamiczna budowa pozwala na zastosowanie dociążenia jedynie na obrzeżach instalacji. Szybkość montażu i największa mobilność systemu są niewątpliwymi zaletami tego rozwiązania. Wysoka aerodynamika związana jest z koniecznością zastosowania niskich kątów nachylenia, które powinny wynosić maksymalnie do 15 stopni. Zarówno w systemie samonośnym, jak i dociążanym, pokrycie dachowe wymaga występowania odpowiedniego współczynnika tarcia, który powinien być większy niż 0,5 (f > 0,5).

Jak zachowa się fotowoltaika w przypadku pożaru budynku? Na te i wiele innych pytań odpowiadamy w naszym wpisie: Pożar fotowoltaiki. Czy ryzyko pożaru instalacji fotowoltaicznej jest realne?

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie – cena a właściwości instalacji

Naziemne konstrukcje fotowoltaiczne są z pewnością droższe od tych, które umiejscawiane są na dachach płaskich lub skośnych. Ich koszt determinowany jest głównie przez wykonanie, które musi być solidne i w wysokiej jakości. Wybór odpowiedniej konstrukcji wsporczej uwarunkowany jest nośnością gruntu, który z kolei odpowiada za to, jaką kwotę będziemy musieli przeznaczyć na zainstalowanie konstrukcji wsporczej. Konstrukcje gruntowe mimo wyższych kosztów mają swoje niewątpliwe zalety – jedną z nich jest łatwiejsze mycie paneli fotowoltaicznych.

Naziemne konstrukcje fotowoltaiczne wbijane i wkręcane

Najszybsze w montażu są konstrukcje montowane poprzez wbijanie ocynkowanych profili w grunt. Tutaj również istotnym kryterium jest nośność gruntu. Jeśli konstrukcja pod panele fotowoltaiczne będzie znajdować się na gruncie o niskiej nośności np. na piasku, montaż konstrukcji wsporczej nie będzie niemożliwy, ale trudniejszy. Wtedy konieczne będzie zastosowanie dłuższych, ok. 4-metrowych profili, które wbijamy przy pomocy specjalnego sprzętu. Na gruntach o niższej nośności lepiej sprawdzą się systemy wkręcane, które określane są jako lepsze głównie ze względu na łatwiejszy proces montażu.

Konstrukcje fotowoltaiczne na fundamentach

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie wymaga dogłębnej analizy infrastruktury podziemnej, które może ulec uszkodzeniu, jeżeli zdecydujemy się np. na konstrukcję wbijaną lub wkręcaną. Sposobem na to, jak ograniczyć ryzyko uszkodzenia podziemnych instalacji jest zastosowanie systemu opartego na fundamentach wypełnianych betonem lub betonowych płytach.

Naziemne konstrukcje fotowoltaiczne dociążane

Analogicznie jak w przypadku konstrukcji na dachu płaskim, konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie może być także dociążana betonowymi bloczkami. Jest to system, który nie wymaga użycia ciężkiego sprzętu, ani szczególnej ingerencji w podłoże. Takie rozwiązanie dobre jest dla małych instalacji, które są lżejsze.

Konstrukcje fotowoltaiczne – o czym pamiętać?

Potrzeby, które należy spełnić, aby konstrukcja pod panele fotowoltaiczne okazała się stabilna, klient ustala indywidualnie na podstawie audytu fotowoltaicznego. Dzięki niemu stwierdzisz, czy lepiej sprawdzi się instalacja na dachu, czy konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na grucie – cena za system PV zależy od lokalizacji, materiałów konstrukcyjnych, a także typu mocowania. W każdym przypadku inaczej będzie wyglądało również dopasowanie nachylenia paneli do optymalnych wartości. Przyjmuje się, że najlepsze nachylenie instalacji fotowoltaicznej powinno wynosić 30-40 stopni. W wielu przypadkach np. na dachach skośnych o niskim kącie nachylenia lub w konstrukcjach samonośnych, nachylenie paneli fotowoltaicznych może wynosić ok. 20 stopni i pozwoli nadal na utrzymywanie wysokiej efektywności pozyskiwania prądu.

Odpowiednia konstrukcja pod panele fotowoltaiczne warunkuje prawidłowe działanie całej instalacji oraz zapobiega powstawaniu tzw. gorących punktów. Więcej o tym czym są i jak powstają, przeczytasz w naszym wpisie blogowym: „Hot Spot – Fotowoltaika. Czym są gorące punkty na panelach fotowoltaicznych„.