Установка на крыше солнечных панелей

В Эстонии все чаще стали устанавливать солнечные панели и строить целые солнечные электростанции.

Солнечные панели становятся все более популярными в силу зеленого поворота, а также начавшегося в период волн пандемии и продолжающегося из-за геополитической ситуации подорожания электроэнергии.

В Европе и Северной Америке установка солнечных панелей на крышах является стандартным энергетическим решением на протяжении десятилетий. В Эстонии эта тенденция начала набирать обороты в основном благодаря зеленому повороту и энергоэффективности в последнее десятилетие.

Однако в предвкушении большого зеленого поворота нельзя забывать, что у каждого сооружения кроме начала и эффективного периода эксплуатация есть также и конец, который рано или поздно наступит. Как происходит хранение, утилизация или переработка все возрастающей массы солнечных панелей, достигших конца своего жизненного цикла, и каково воздействие на окружающую среду в конце их жизненного цикла, до сих пор не совсем ясно. То же самое относится к электрическим ветряным турбинам и их частям. Эта тема требует отдельного рассмотрения.

Установка на крыше солнечных панелей

Солнечная панель может быть установлена ​​как на скатных, так и на плоских крышах. На скатной крыше панель обычно можно устанавливать с одной или двух сторон. На плоских крышах можно использовать большую часть поверхности крыши. Именно поэтому на плоских крышах стали создаваться целые солнечные электростанции, фотографии которых можно увидеть и в Интернете, и в прессе.

Данная статья посвящена плоским крышам.

Установка солнечных панелей на крышу — это не высшая математика, но все же требует специальных знаний и навыков, также нужно учитывать многие нюансы.

Панели должны быть установлены таким образом, чтобы не подвергать опасности конструкции всего здания, покрытие крыши, не препятствовать отводу с крыши дождевой воды и обеспечивать безопасное движение для обслуживания как самой крыши, так и панелей.

В развитых странах в этих целях разработаны специальные решения, с которыми мы, к сожалению, пока мало знакомы или намеренно их игнорируем из соображений экономии.

В Эстонии на многих крышах, а также на различных фото можно увидеть, как установленные панели уже не позволяют безопасно передвигаться по крыше, существенно мешают отводу дождевой воды, обслуживанию и наносят вред крыше, ее функционированию и особенно покрытию.

На плоской крыше солнечные панели можно установить практически по всей поверхности. У нас склонны устанавливать на крыше как можно больше солнечных панелей, игнорируя при этом даже правила элементарной безопасности.

Солнечные панели являются значительным дополнительным весом для крыши, ее опорных конструкций и для всего здания, что необходимо учитывать уже при проектировании. В новостройках этим занимаются проектировщики строительных конструкций.

Так как наши здания устойчивы и не разрушаются, наши конструкторы имеют необходимые знания и учитывают дополнительные нагрузки, возникающие после установки солнечных панелей.

В старых зданиях до начала планирования установки солнечных панелей необходимо провести контроль строительных конструкций. Если проектировщик здания все еще активен, такой контроль можно заказать у него. Если существует конструктивный проект здания, то можно воспользоваться проектом. Если проекта нет, то необходимо заказать аудит конструкций. Об этом обычно знают как владельцы здания, как это было в случае здания, которое мы приводим в пример, так и установщики/продавцы солнечных панелей.

К сожалению, многие владельцы зданий не знают, что крыша также должна быть спроектирована и построена с учетом соответствующих нагрузок. Продавцы и установщики солнечных панелей тоже имеют тенденцию игнорировать это правило.

Большинство наших плоских крыш спроектированы и построены так, чтобы выдерживать только нагрузки от снежного покрова и нормальные эксплуатационные нагрузки. Такие крыши не рассчитаны на большие дополнительные нагрузки и дополнительную нагрузку по обслуживанию. Хотя после установкой панелей внешне ничего не происходит, панели все-таки значительно снижают долговечность крыши и могут мешать ее эксплуатации и обслуживанию. Например, система панелей может значительно препятствовать отводу дождевой воды с поверхности крыши.

Ремонт крыши, смена покрытия или полное обновление крыши после установки солнечных панелей становятся более сложным, трудоемким, длительным и дорогим процессом.

В развитых странах ограждающие конструкции проектируют специализированные профессиональные инженеры. К сожалению, у нас ограждающие конструкции, в т. ч. крыши, проектируют и конструкторы, проектировщики общего строительства, которые в основном не в курсе решений для нагруженных крыш, используемых материалов и комплектующих, специальных решений и прочих нюансов. Даже крыши новостроек, нагруженные солнечными панелями и другим тяжелым оборудованием, спроектированы как крыши с нормальной эксплуатационной нагрузкой. Однако плоские кровельные установки создаются самостоятельно, что по сути является ничтожными экстренными мерами по рассредоточению действующей на крышу нагрузки.

Солнечные панели и другие плоские кровельные крепления создают на крышах не только статические, но и динамические нагрузки, в первую очередь ветровую. Ветер оказывает давление и подъемную силу на кровлю и плоские кровельные крепления, нагрузки пульсируют, сотрясают и постоянно меняются.

На крышах, нагруженных солнечными панелями и другими плоскими кровельными креплениями, значительно возрастают нагрузки на техническое обслуживание и возникающее из-за него движение на крыше. Обслуживания требуют и сами солнечные панели, и коммуникационные агрегаты.

Плоские кровельные установки, как правило, собирают больше мусора, пыли и песка на крышах, что увеличивает потребность в обслуживании самой крыши. Если из-за лишнего веса на крыше появляются нежелательные впадины, там быстро начинает скапливаться трудноудаляемый мусор, который становится рассадником всевозможной органики.

Все это также влияет на слои конструкций крыши и их долговечность, прежде всего на гидроизоляцию, а также на теплоизоляцию, наклонный слой и пароизоляцию.

Расположенные близко к кровельному покрытию решения солнечных панелей с более низкой системой крепления начинают собирать под панелями и их опорами мусор и пыль, удалить которые очень трудно. Особенно актуально это на участках, где вокруг здания много высоких деревьев, листья и хвоя которых падают на крышу и образуют под панелями завалы, удаление которых неудобно, трудоемко и сложно. Также при удалении такого мусора на покрытие крыши оказывают воздействие как используемые инструменты, так и обувь рабочих. В жаркую погоду особенно может пострадать покрытие из битумного рулонного материала.

Добавление панелей и других плоских кровельных креплений также изменяет динамику снеговых нагрузок на крышу, что, в свою очередь, может означать дополнительное движение по крыше. Неумелая уборка снега может привести к повреждению солнечных панелей, а также кровельного покрытия и кровельных аксессуаров.

В Эстонии, к сожалению, у владельцев нет обязанности по уходу, как это происходит в развитых странах. Поэтому для крыш, нагруженных солнечными панелями, обязательно должен быть заключен договор на техническое обслуживание.

Планирование солнечных панелей на крыше – элементы безопасности кровли

Перед тем, как установить на крыше солнечные панели, необходимо определить места расположения водосточной системы крыши, дренажных воронок, выхода на крышу и люков дымоудаления, окон на крыше и коммуникационных шахт.

Затем должны быть определены опасные зоны и разработано проектное решение для средств безопасности или ограждений, которые у нас обычно не устанавливаются. Установку солнечных панелей нельзя планировать на крышах без средств безопасности, ограждений или парапетов высотой не менее 1100 мм.

В развитых странах, где человеческая жизнь является ценностью, при работе на высоте более 2 м необходимо использовать средства безопасности и носить каску с подбородочным ремнем.

Средства безопасности представляют собой ориентированную на производителя систему, в которой все компоненты либо принадлежат одному производителю, либо акцептированы им. При их разработке и установке нельзя проявлять никакой самодеятельности. Существует как защита от падения, так и системы безопасности. В дополнение и такие, которые крепятся к опорам солнечных панелей. Например, они имеются у немецкого производителя ABS Safety (поставщик в Эстонии OÜ Katusemaailm).

В Эстонии требования к средствам безопасности на крыше и общей безопасности при строительстве находятся на значительно более низком уровне по сравнению с развитыми странами. У нас сначала проектируют все, что необходимо установить на крыше, и только потом приступают к изучению требований к средствам безопасности и способам их установки.

Чтобы спроектировать средства безопасности, необходимо пройти соответствующую профессиональную подготовку. Такую подготовку можно подтвердить соответствующим сертификатом. Те, кто не прошел соответствующее обучение, ни в коем случае не должны предлагать решения по средствам безопасности для крыш, как это, к сожалению, делают многие наши проектировщики, а также некоторые монтажники.

У нас приоритетом является необходимая энергетическая маркировка или энергоемкость панелей, и только потом мы начинаем думать о средствах безопасности.

Часто возникают ситуации, когда установить средства безопасности в соответствии с требованиями уже невозможно. Для получения более высокого класса энергоэффективности крыша по проекту заполняется солнечными панелями от края до края, и уменьшение их количества может повлиять на энергетическую маркировку здания.

И тогда встает дилемма: платить ли налог на энергию или рисковать человеческими жизнями. К сожалению, часто безответственно выбирают последний вариант, и средства безопасности устанавливаются там, куда они помещаются, без учета необходимого места или решений по установке, или не устанавливаются вовсе.

OÜ Evari Ehitus РЕПЛИКА: Мы обязаны принимать меры безопасности на крыше, если высота здания превышает 8 м. Даже в этом случае на крыше должны быть парапеты высотой 600 мм, перила такой же высоты или средства безопасности. Однако требований к последним практически не предъявляются, а парапеты высотой 600 мм не гарантируют никакой безопасности.

В зданиях высотой менее 8 м средства безопасности часто отсутствуют, даже если солнечные панели и другие плоские кровельные установки находятся очень близко к краям крыши, подвергая опасности тех, кто по ней ходит.

В Эстонии средства безопасности должны стать обязательными для крыш с солнечными панелями или другими плоскими кровельными установками, доходящими до краев крыши, вне зависимости от высоты здания и прежде, чем начнут происходить несчастные случаи.

Установка солнечных панелей на плоской крыше существующего здания

При установке солнечных панелей на крыше уже готового здания следует начать с оценки несущей способности конструкций.

После этого следует заказать аудит крыши (при необходимости с проемами кровли). Аудит следует заказывать у специалистов в данной области, а не у экспертов по строительству в целом, проектировщиков или надзорных органов.

Специалисты в данной области могут значительно лучше оценить воздействие панелей на кровлю, остаточный ресурс существующего кровельного покрытия, способность утеплительных и узловых решений выдерживать дополнительные нагрузки, а также возможности установки панелей на крыше, решения по охранному оборудованию и необходимые аксессуары.

Старые крыши могут потребовать капитального ремонта или даже полного обновления. Однако в большинстве случаев можно использовать крышу в текущем состоянии. На некоторых крышах можно ограничиться только установкой нового кровельного покрытия.

Многие из наших крыш построены из материалов и фурнитуры более дешевого класса, произведенных для нужд т. н. восточного рынка, долговечность которых значительно ниже, чем у качественных материалов, произведенных для рынка развитых стран. Разница в сроке использования может быть от двух до десяти раз. Специалисты в данной области знают, как оценить сложившиеся в разное время традиции строительства крыш и использованные материалы, а также знают их слабые стороны.

Лучше всего заказать технические решения для кровли или проект установки солнечных панелей у специалистов в данной области совместно с предприятием по установке и получить решение по защитному оборудованию.

Решения по установке солнечных панелей на плоских крышах

При установке солнечных панелей на плоскую крышу можно использовать три разных способа крепления:

• При помощи боллардов, которые проходят через всю конструкцию крыши и крепятся к несущим конструкциям

• На покрытии крыши с использованием балласта

• К кровельному покрытию

Все способы крепления имеют свои плюсы и минусы.

Солнечные панели можно устанавливать на болларды даже в случае, когда сама крыша рассчитана только на нагрузку по обслуживанию. Могут потребоваться дополнительные дорожки для прохода, которые нужно устроить особым образом.

На боллардах панели можно устанавливать значительно выше кровельного покрытия, что позволяет легко чистить под ними крышу. Болларды проходят через всю конструкцию крыши, для них должны быть выполнены правильные паро- и водонепроницаемые проходы с пароизоляцией и гидроизоляцией.

Хорошим примером является здание TAL TECH Mäemaja, где используются опорные рамы, опирающиеся на болларды.

Проход через утеплитель создает небольшой мостик для холода, поэтому важно, чтобы боллард изнутри был заполнен изоляционным материалом или покрыт теплоизоляционным покрытием.

Опоры панелей, прикрепленные к поверхности и бокам гидроизоляции плоской крыши, предполагают, что вся крыша рассчитана на более высокие нагрузки. Прежде всего, необходимо использовать изоляционные материалы с более высокой прочностью на сжатие и более выносливую к нагрузкам гидроизоляцию, а также защищающие ее решения. Нельзя забывать про пароизоляцию, которая может подвергаться значительно более высоким нагрузкам как от большей просадки опор, так и от сжатия утеплителя.

В случае опор для панелей, установленных поверх кровли с балластом, нужно защитить кровельное покрытие. Для этого подходят специальные резиновые маты, которые входят в комплект опор для панелей некоторых производителей. Например, используются резиновые маты SBR (подходят в том числе маты из отходов резины или сырья, полученного в результате переработки).

На крышах, покрытых пластиковыми рулонными материалами необходимо следить за тем, чтобы резиновые основания были толерантны к материалу. Информация об этом предоставляется производителем материала.

В Эстонии очень распространена укладка насыпных полос битумного рулонного материала под основания плоских кровельных креплений, но это дешевая временная мера, а не решение проблемы. На кровле, покрытой пластиковым рулонным материалом, под основания плоских кровельных креплений ни в коем случае нельзя укладывать битумный рулонный материал, так как это вызывает повреждения, снижающие долговечность кровельного покрытия.

Крепление опор солнечных панелей к кровельному покрытию является особым решением. Обычно в таких решениях к опорам панелей добавляются еще и утяжелители. Поэтому необходимо учитывать значительные дополнительные нагрузки, которые будут влиять на крышу. Кроме того, решение по креплению кровельного покрытия должно быть выполнено с учетом ветровых нагрузок, которые вызывают солнечные панели.

Кабели солнечных панелей не должны мешать отводу с крыши воды или собирать за собой мусор. Они должны быть установлены на специальные основания и на т. н. лестницы или на опоры самих панелей.

Проходы для проводов и кабелей сквозь крышу должны выполняться со специальными проходными элементами промышленного производства, устанавливаемыми кровельщиком, а не установщиком панелей, вентиляционных или холодильных установок.

OÜ Evari Ehitus РЕПЛИКА: В Эстонии при установке солнечных панелей часто используются „самодеятельные“ решения, которые далеко не безопасны для крыши и угрожают ее долговечности. Например, где-то в цеху из более широкой и толстой оцинкованной рейки гнутся самодельные опоры, которые устанавливаются прямо на кровлю без защиты покрытия, а в качестве балласта сверху устанавливаются незакрепленные бетонные или кирпичные грузы. Случалось, что обрешетка крепилась через гидроизоляцию без всяких уплотнителей и других вспомогательных средств.

Часто не учитывается необходимость отвода с кровли дождевой воды и из дренажных воронок. Солнечные панели и их опоры устанавливаются непосредственно поверх сливных воронок, что чрезвычайно усложняет их очистку.

Кабели и провода часто укладываются установщиками коммуникационных сетей, которые мало сталкиваются с гидроизоляцией, прямо по поверхности кровли и неплотно, проходы делаются из купленных в магазине пластиковых труб для внутренней канализации с низкой стойкостью к УФ-излучению.

К сожалению, приходится признать, что соответствующей компетенции для оценки воздействия солнечных панелей на крышу, выбора решений по установке и креплению, а также для проектирования средств безопасности не хватает и многим эстонским проектировщикам и установщикам панелей.

Ало Кару, специалист по строительству ограждающих конструкций зданий, 25 лет профессионального стажа