Montáž fotovoltaických panelů na zateplené střechy: Kompletní průvodce

Energetická náročnost Česka se řadí podle statistik do nejvyšších v Evropské unii. Jednou z možností aktivního přístupu k úsporám energií je využít „obálku“ stavby na výrobu tepelné, nebo přímo elektrické energie. Vzhledem k tomu, že je plocha střechy nejblíže ke slunci, právě ona se logicky už desítky let úspěšně využívá k instalaci solárních zařízení.

Typy solárních zařízení a jejich účinnost

Solární kolektory zachytávají sluneční záření a přeměňují je na teplo. K zachytávání slunečního záření dochází v absorpční vrstvě solárního kolektoru, která musí být povrchově upravena tak, aby bylo co nejvíce paprsků pohlcených a jen minimum se odrazilo zpět do okolí. Musí tedy vykazovat co největší absorpční schopnost (pohltivost) slunečního záření a má mít zároveň co nejmenší emisivitu (vyzařování tepla).

Fotovoltaické panely slouží k přeměně sluneční energie na elektrickou. Účinnost panelů je v reálném provozu v závislosti na typu v rozsahu 8-17 %. V praxi to znamená, že z dopadajícího slunečního záření, které má výkon cca 1000 W/m², vyprodukuje solární článek 80 až 170 W/m². Pokud tedy chceme získat 1kW energie ze slunce, potřebujeme k tomu přibližně 7 m² plochy fotovoltaických panelů.

Správně navržený systém solárních zařízení dokáže domácnosti ušetřit nemalé finanční prostředky z ohřevu teplé vody, podpory vytápění či výroby elektrické energie. Vzhledem k tomu, že typů solárních zařízení je velké množství, měli byste se už při výběru poradit s odborníky, kteří vám navrhnou zařízení optimální vašim potřebám, se zohledněním lokality i všech podmínek pro instalaci.

Příprava a plánování montáže

Rozhodnutí o použití solárních kolektorů i panelů na střeše by mělo padnout už v době její projektové přípravy. Nosnost krovu musí být přizpůsobena dodatečnému zatížení a případně ověřena statikem. Zároveň je nutné počítat s propojením kolektorů s dalšími technickými systémy zařízení budovy. To stejné platí i v případě dodatečné montáže solárních kolektorů na střechu anebo při jejich instalaci během rekonstrukce.

Čtěte také: Jak montovat Fermacell na OSB?

Před samotnou montáží fotovoltaických panelů je třeba zkontrolovat střešní krytinu. Pozvěte si technika, který přímo na místě zkontroluje stav střechy. Tento krok se týká pouze starých střech. Pokud máte nové krovy nebo třeba i starší, ale v dobrém stavu, není to problém. V opačném případě je možné vazbu dodatečně zpevnit třeba zesílením krokví. To se ale dělá jen ve výjimečných případech. Fotovoltaiku neinstalujeme ani na střechy v žalostném stavu a křivé tašky. Pokud vaše střecha vyžaduje opravu, proveďte ji ještě před instalací panelů.

Pro provoz efektivní a bezpečné fotovoltaické elektrárny je rozhodující kvalitní projekt včetně přípravy návrhu panelů na střeše. K němu je potřeba několik zásadních dat. K zaměření objektu fotogrammetrií používáme dron DJI Mavic 3 Enterprise. Má skvělé rozlišení kamery, přesnou lokalizaci GPS dat i termokameru. Ze záběrů vytvoříme v nástroji Agisoft věrný 3D model domu s přesnými rozměry a značkami, které používáme k dalšímu rýsování. 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. Abychom celý návrh správně vyprojektovali, potřebujeme znát data o sklonu a poloze střechy vůči světovým stranám. K posouzení sklonu používáme už zmíněnou metodu fotogrammetrie. Pokud to podmínky vaší nemovitosti umožňují, počítáme v návrhu i s tím, že do budoucna elektrárnu rozšíříte. V projektu, který vám dorazí, proto uvidíte i vytečkovaný prostor, který počítá s doplněním dalších kusů panelů.

Statický posudek

Statika střechy: Před instalací je nutné provést statický posudek, který ověří, zda střecha unese hmotnost panelů a konstrukce. Průměrná hmotnost jednoho panelu je cca 18-25 kg, přičemž celková zátěž na m² se může pohybovat mezi 15-30 kg včetně konstrukce a balastu. Přetížení střechy může vést k poškození konstrukce nebo dokonce k havárii. Přesná hodnota, o kolik je možné danou střechu dodatečně přitížit solárními panely se zjišťuje statickým posudkem. Tyto výpočty provádí autorizovaná osoba s "kulatým razítkem", která má na provádění statických posudků potřebnou kvalifikaci. Statika střechy se posuzuje v závislosti na sněhové a větrné oblasti, v níž se daná budova nachází. Cena statického posudku se pohybuje od 20 000 Kč bez DPH a výše. Při instalaci solárních panelů na rodinné domy se statický posudek obvykle neprovádí. Nosné konstrukce střech jsou u rodinných domů obvykle předimenzované. Naopak se statický posudek provádí vždy v případě průmyslových instalací.

Orientace a sklon panelů

Pro největší výnosnost fotovoltaiky doporučujeme instalaci panelů na jižní stranu. Odchylky do 30 stupňů od jižního směru se projevují jen minimálním snížením účinnosti. Přípustná je i orientace na východ či na západ, což ale vyžaduje odpovídající zvětšení plochy solárních kolektorů. Panely můžete orientovat i "neideálně", tedy směrem na východ nebo na západ. Pak vaše ztráta na energetickém výnosu (oproti optimální orientaci) bude do 20 %. Orientace panelů na západ sice negarantuje optimální výnos, avšak výroba panelů lépe kopíruje spotřebu vašeho domu. 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 bychom se bavili v číslech, tak orientace na jih nám zajistí výnosnost až 99 %. Velmi důležitý je z hlediska výnosnosti i sklon střechy.

Úhel sklonu střechy, respektive samotných kolektorů, má být v rozmezí 20-60° (některé zdroje uvádějí rozpětí až 15-70°). 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. Optimální sklon fotovoltaických panelů je 35° až 40°, ale panely lze bez obav umístit i do sklonů od 20° do 55°. Ztráta při sklonu 20° resp. 55° je do 5 % celoročního výnosu. Optimum pro celoroční využití vyrobené energie je sklon 45°. Optimální sklon panelů závisí na jejich orientaci. Čím jsou panely více orientovány směrem na východ nebo na západ, tím nižší by měly mít sklon. Se stále klesající cenou fotovoltaických panelů však pojem "optimální sklon" pomalu mizí. Jakékoliv technické řešení pro dosažení optimálního sklonu panelů je obvykle dražší, než panely samotné.

Čtěte také: Praktický návod: Montáž OSB

Stínění

Plocha s fotovoltaickými panely nesmí být zastíněna okolními stavbami nebo předměty na střeše. Problémem bývají komíny a vikýře. Vysoké komíny vrhají stín a vikýře zase zabírají moc místa. I částečné zastínění může výrazně snížit výkon celého systému. I malý stín může způsobit pokles výkonu celého stringu panelů. To, že musí být zajištěn maximální osvit (doba, kdy na střechu dopadá sluneční záření), je nutné brát v úvahu již při návrhu samotného projektu FVE.

Montážní systémy a postupy

Způsob upevnění kolektorů (typ hliníkové nosné konstrukce a její upevnění k střešní konstrukci je závislý na povětrnostních podmínkách (sněhové a větrné oblasti), v nichž se stavba nachází, na počtu hodin slunečného svitu, na druhu použité střešní krytiny a na dalších místních podmínkách.

Komponenty pro montáž

K montáži solárních panelů budete potřebovat nejen střídač pro přeměnu vyrobené elektřiny a baterii pro ukládání přebytečné energie, ale i spojovací materiál, střešní držáky nebo úchyty panelů.

• Nosné profily - slouží k překonání kotevních bodů na nosné nebo podkladní konstrukci a následné připojení solárních panelů.
• Střešní držáky - řeší instalaci na krytinách, které nejdou demontovat, a vytváří standardizovaný otvor, do kterého je možné jednoduše instalovat další součásti solárního systému.
• Střešní háky - slouží k instalaci na skládaných střešních krytinách, kotví se do konstrukce krovu.
• Úchyty panelů neboli svorky - to jsou hliníkové prvky sloužící pro ukotvení solárních panelů do nosných profilů.
• Kotevní materiál - zajišťuje kvalitní a trvalé připojení jednotlivých součástí fotovoltaiky k nosné konstrukci, ať už ke krovu, nebo střešní krytině.
• Spojovací materiál - matice pro držáky profilů, pryžové podložky pod kombinovaný šroub, šrouby pro úchyty panelů, T-šrouby.
• Doplňkové komponenty - spojky, klouby, koncové krytky a samolepicí gumový pás.

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.

Montáž na šikmé střechy

Solární zařízení se montují nad rovinu střešní krytiny, a to buď paralelně se střešní rovinou, anebo, pokud úhel střechy neodpovídá požadovaným hodnotám, se zdvihem o určitý úhel. U šikmých střech se panely obvykle umisťují na tu část střechy, která je orientovaná na jih, jihozápad nebo jihovýchod.

Čtěte také: Jak správně namontovat dřevěné palubky

Časová náročnost instalace solárních panelů záleží na typu střešní krytiny a materiálu krovů. Nejčastěji se jedná o střechu s dřevěnými krovy, kde bývá montáž fotovoltaiky rychlá a bezproblémová. Pokud je krov například ze železných trubek, je instalace složitější a její provedení se řeší individuálně podle potřeby.

Postupy pro různé střešní krytiny:

• Klasické střešní tašky (pálené nebo betonové): V místě montáže je dočasně vyndáme a háky pomocí vrutů upevníme přímo do krokví či trámů. Na taškách vybrousíme jen malý prostor pro průchod háku a naskládáme je zpět. Pro lepší izolaci místo okolo háku zatmelíme.
• Plechové střechy: Při montáži solárních panelů na plechovou střechu používáme držáky na falc. V žádném případě nevrtáme díry skrz střechu, abychom zachovali 100% funkčnost střešní krytiny. Držáky na falcovaný plech nenabízí tak pevné spojení jako háky navrtané přímo do trámů, ale nemusíte mít obavy, že by hrozilo odfouknutí panelů. Zpravidla se instaluje více držáků, aby byla zajištěna odolnost kotvicího systému při jakémkoliv počasí. Na plechové střeše si nejprve díru předvrtáme a následně navrtáme kombivrut, na jehož trn pak fixujeme profily.
• Šindel nebo plochá střecha: Věnujte maximální pozornost utěsnění prostupů, které poslouží k upevnění nosných lišt solárních panelů. K tomu se využívá střešní tmel okolo šroubů, které drží nosné lišty, a těsnicí guma.
• Eternitová střecha: Instalace je sice možná, ale nedoporučuje se kvůli křehkosti materiálu. Při montáži fotovoltaiky mohou popraskat. Konstrukci i panely je zapotřebí montovat z plošiny, což celý proces značně ztěžuje.

Montáž do střešního pláště je technologicky dokonale zvládnutá a výrobci dodávají panely s kompletním montážním systémem, který umožňuje jejich bezchybnou instalaci s perfektním výsledkem, i co se vzhledu týče. Jakmile jsou kotvy na svém místě, připevní se na ně hliníkové profily. Na hliníkovou konstrukci panely přišroubujeme pomocí úchytů.

Montáž na ploché střechy

Instalace solárních panelů na ploché střechy přináší specifické výzvy i výhody. Plochá střecha nabízí oproti šikmé několik výhod, které mohou být rozhodující při plánování fotovoltaického systému. Solární panely lze na ploché střeše orientovat optimálně vůči slunci, což zvyšuje jejich účinnost. Díky tomu, že nejsou vázány na sklon střechy, lze je instalovat pod ideálním úhlem (obvykle 30-35°) a směrem na jih, což maximalizuje výrobu energie. Další výhodou je snadnější přístup pro údržbu a servis. Navíc plochá střecha často nabízí větší využitelnou plochu, což umožňuje instalaci většího počtu panelů. Instalace je také méně invazivní, protože není nutné zasahovat do střešní krytiny jako u šikmých střech.

Pro instalaci kolektorů na plochou střechu jsou určeny konstrukce se zdvihem o optimálních 45°. Na rovnou střechu nejdříve instalujeme hliníkovou konstrukci se sklonem 15°. To je důležité hned z několika důvodů. Nakloněné panely dokážou efektivněji zachytit sluneční paprsky. Zároveň si zachovají svoji samočisticí funkci - neulpívají na nich nečistoty a průběžně se omývají deštěm. K efektivnímu výkonu budete v případě ploché střechy potřebovat speciální nosnou konstrukci, která solární panel nakloní do požadovaného úhlu. Nejčastěji se jedná o nastavování mezi třemi polohami, které využíváte v závislosti na tom, jaké je roční období. Díky správně nastavenému sklonu využijete maximální intenzitu slunečního svitu. Na jaře a na podzim je nejideálnější úhel v rozmezí 40-50°. V letních měsících doporučujeme sklon nastavit na 35°. V zimě se nebojte zvolit úhel vyšší, a to 60°.

Montážní systémy typu K2 S-Dome/D-Dome kotvení nevyžadují, pouze je třeba konstrukci zatížit balastem tak, aby elektrárna byla odolná vůči vlivům větru. Váha potřebného balastu závisí na dané větrné a sněhové oblasti, na výšce budovy, na výšce atiky, na svrchním materiálu střešní krytiny. Největší zátěž větrem musí snášet krajní panely. Na plochou střechu můžete panely umístit i vodorovně. Vodorovné solární elektrárny se nejčastěji budují z fotovoltaických fólií. Solární panely umístěné vodorovně však ztrácejí samočisticí schopnost.

Následující tabulka srovnává nejběžnější typy montážních systémů pro ploché střechy:

Montáž na zelené střechy

Pro umístění fotovoltaiky se hodí především extenzivní zelené střechy. Pokud mají solární panely a zelená střecha úspěšně koexistovat, pak instalace musí být provedena tak, aby rostliny měly dostatek přístupu světla. Fotovoltaické panely se proto umisťují relativně výše nad rovinu střechy v křídlovém uspořádání. Intenzivní zelené střechy se pro instalaci fotovoltaických panelů příliš nehodí. Vyšší traviny či keře mohou solární panely zastínit a tím snížit energetický výnos.

Elektrické propojení a uvedení do provozu

Jakmile jsou panely na střeše, následuje instalace elektroniky. Střídač a baterie umístíme do technické místnosti, sklepa nebo garáže. Teplota by se měla pohybovat ideálně v rozmezí 10 až 25 °C, v žádném případě nesmí klesnout k bodu mrazu. Místnost by měla být suchá s dobrou ventilací, aby se baterie nepřehřívaly. Otázkou ještě zůstává, kudy vést kabely od solárních panelů. Většinou je ukládáme do lišt. Pokud si přejete vést kabely přímo ve zdi, umístíme je do husích krků. U taškové střechy mohou kabely vést větrací taškou, u ostatních střech vás čeká provrtání otvoru, kterým se kabely propustí do domu. Buďte maximálně obezřetní při realizaci vodotěsnosti těchto otvorů. Kabely můžete vést i po fasádě domu. Celý systém se následně napojí na vnitřní elektrorozvody, a to pomocí hlavního domovního rozvaděče.

Když si představíte schéma zapojení fotovoltaické elektrárny, je následujícím krokem propojení střídače s hlavním domovním rozvaděčem (HDR). My přímo do HDR nezasahujeme a vytváříme vlastní rozvaděč, kam instalujeme všechny potřebné komponenty (např. wattrouter nebo smartmetr). Díky tomu máte veškeré ovládací a jisticí prvky k fotovoltaice na jednom místě. Z fotovoltaického rozvaděče se pak můžeme napojit buď na HDR nebo přímo do odběrného místa - sloupku.

Při zapojení panelů do série se spojují kladné a záporné kontakty sousedních panelů, vzniká tzv. string. Toto zapojení zvyšuje celkové napětí systému, zatímco proud zůstává stejný. Při paralelním zapojení se spojují všechny kladné kontakty panelů dohromady a všechny záporné kontakty dohromady. Toto zapojení zvyšuje celkový proud systému, zatímco napětí zůstává stejné. Při výpočtu napětí sériově spojených panelů (stringu) je nutné počítat s napětím panelů naprázdno (Voc) a připočítat rezervu 10 až 15 %. Jistící prvky jsou nezbytnou součástí každého solárního systému, protože zajišťují bezpečný a spolehlivý provoz jednotlivých stringů panelů. Jištění se obvykle skládá z pojistky, které chrání panely před nadměrným proudem, a odpojovače, který umožňuje bezpečné odpojení stringu pro účely údržby nebo v případě nouze. Vedle toho může být použita také přepěťová ochrana, která chrání systém před přepětím způsobeným například bleskem. Pro jištění fotovoltaických panelů se používají pojistky s charakteristikou gPV. Hodnota pojistky se stanoví na základě maximálního povoleného zkratového proudu FV panelu (Isc) a použije se nejbližší vyšší hodnota v řadě.

Instalace fotovoltaické elektrárny zabere obvykle 2-5 dní. Většinou trvá 1-3 dny montáž solárních panelů - záleží na velikosti a složitosti instalace. Pak se elektrikáři postarají o natažení kabelů a elektroinstalaci, což zabere 1-2 dny. Záleží samozřejmě také na počasí. Pak už zbývá jen elektrárnu uvést do provozu. K tomu budete potřebovat revizní zprávu - revizi vám zajistíme maximálně do 1-2 týdnů po instalaci. Dále následuje první paralelní připojení u vašeho distributora. Na jeho zpracování má distributor lhůtu 30 dní. Instalace fotovoltaiky nevyžaduje stavební povolení, pokud se jedná o elektrárnu do 50 kW.

Doporučení pro údržbu a bezpečný provoz

Pro dlouhodobý a bezproblémový provoz je důležitá pravidelná údržba:

• Čištění panelů: Prach, pyl a jiné nečistoty mohou snížit účinnost až o 5-15 %. Doporučuje se čistit panely alespoň 1-2× ročně.
• Kontrola konstrukce: Pravidelně kontrolujte spoje, šrouby a stabilitu konstrukce, zejména po silném větru nebo sněžení.
• Monitoring výkonu: Sledujte výrobu energie pomocí monitorovacího systému. Výpadky nebo pokles výkonu mohou signalizovat problém.
• Servis měniče: Měnič (invertor) je klíčovou součástí systému. Jeho životnost je obvykle 10-15 let, proto je důležité sledovat jeho stav a případně naplánovat výměnu.

Solární kolektory a fotovoltaické panely, tak jako hliníková nosná konstrukce, musí být případně napojeny na bleskosvodný systém (pokud je to potřeba). 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. Neodborně instalovaná fotovoltaika může způsobit životu ohrožující stav nebo požár. Proto doporučujeme klientům po 3 letech provozu elektrárny pravidelné revize včetně kontroly termokamerou, která může odhalit později vzniklé závady na panelech (tzv. hotspoty). 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.

tags: #montaz #ftv #panelu #zateplena #strecha #informace

Oblíbené příspěvky:

• Vše o vnitřním zateplení a plísních
• Podrobný návod kotvení SDK profilu
• Malování pokoje s Primalexem
• stavební materiály a obklady v Poříčí nad Sázavou
• Geotextilie na zeminu pod štěrk