Střešní fotovoltaické instalace

Jedná se zejména o technické parametry jako: sklon střechy, střešní krytina, orientace střešní roviny vůči světovým stranám, atd. . Zároveň může hrát důležitou roli čistě estetická stránka věci.

Mluvíme-li o instalaci na šikmé střechy, máme na mysli zejména rodinné domy s konstrukcí střechy tvořenou klasickým dřevěným krovem. Tyto instalace jsou z hlediska náročnosti považovány za nejjednodušší. Nejčastěji je konstrukce pro uchycení samotných fotovoltaických panelů tvořena podélnými nosníky, profily. Tyto profily, žárově zinkované ocelové nebo hliníkové, jsou pomocí speciálně tvarovaných háků kotvené přímo do krokví. Každý z výrobců montážních systémů má ve svém sortimentu háky speciálně tvarované přímo pro konkrétní typ střešní tašky. Při instalaci na rodinný dům se sofistikovanější skladbou střešní konstrukce je možné střešní háky kotvit do laťování, popřípadě do podbití střešní krytiny. V místě prostupu háku pod taškou je nutné ji jednoduchým seříznutím upravit tak, aby nedošlo k narušení rovinnosti střechy a tím případnému nežádoucímu zatékání nebo podfuku tašek. Výsledkem je plocha fotovoltaických panelů tvořící samostatnou rovinu obvykle jen několik centimetrů nad rovinou střešní krytiny, obvykle 40 - 70 mm. Montáž na rodinný dům obvykle zvládne průměrně vybavený řemeslník, neskrývá obvykle žádná úskalí a drtivá většina konstrukčních systémů je řešena tak, aby po skončení provozu fotovoltaické výrobny bylo možno uvést dotčenou střechu zpět do původního stavu.

Se šikmými střechami vhodnými pro instalaci fotovoltaické výrobny se však běžně setkáváme u budov určených pro průmyslové, zemědělské, obchodní nebo jiné komerční využití. Jejich střešní konstrukce je nejčastěji tvořena vazníky, ocelovými, betonovými, nebo dřevěnými. Každé z těchto řešení má vliv na konstrukci pro uchycení fotovoltaických panelů. Systém uchycení panelů se v zásadě nijak neliší od řešení na rodinném domě, běžně se používají podélné profily, žárově zinkované ocelové nebo hliníkové, vždy dva na řadu fotovoltaických panelů. Zásadně odlišné však může být kotvení do střešní konstrukce, a to v závislosti na použitých vaznících a jejich vzdálenosti , a střešní krytině.

Kombinace typu vazníků a střešní krytiny je rozhodující pro použití kotvících prvků. Záměrem je umožnit montáž profilů pro fotovoltaické panely v rovině nad rovinou vlastní střechy. Jako nejpoužitelnější se jeví různé druhy závitových tyčí nebo speciálních kombi šroubů. Jejich použitelnost je ovlivněna typem střešních vazníků, kdy staticky nejvhodnější závitové tyče můžeme použít prakticky jen u ocelových vazníků, zhotovených z materiálů IPE, IPN, apod., nebo U profily. Ze zkušenosti je však vhodné doporučit použití závitových tyčí i pro kotvení do dřevěných lepených nosníků. Zde je z principu technologie provedení lepených vazníků vyloučeno použití kombi šroubů (vrut - závit). Řešením je, za použití k tomu navržených prvků montážního systému, svázání a obejmutí lepeného vazníku a použití závitové tyče jako prvku procházejícího krytinou nad rovinu střechy. Komplikací při aplikaci tohoto řešení může být například zateplení střešního plástě. Při použití speciálních kombi šroubů (vrut - závit) musíme vzít v úvahu jejich materiálové vlastnosti a tomu přizpůsobit rozteč kotvení jednotlivých montážních profilů. Rozteče kotvení obecně ovlivňují dva faktory, kromě typu konstrukce střechy i rozměr vlastního použitého fotovoltaického panelu.

Střešní krytina je pak rozhodující pro technologický proces vlastní montáže konstrukce fotovoltaické elektrárny. U krytin, jako jsou ocelové plechy, vlnité, trapézové a hliníkové KOB krytiny, obvykle problém nenastává. Navíc pro některé typy speciálních šroubů, určených pro kotvení montážních systémů fotovoltaických elektráren, mohou být tyto krytiny částečně nápomocné při přenosu ohybového momentu. Při této úvaze je důležitou vlastností krytiny její odolnost proti otlačení v průmětu otvoru v krytině. Jiná situace může být v případě krytin například ze sklolaminátu, azbestocementu atd., kde je nutné počítat s větším vlivem dilatace krytiny. V těchto případech, kdy otvor v krytině pro prostup závitové tyče nebo speciálního šroubu může být i násobkem průřezu vlastního kotevního prvku, je nutné navrhnout optimální umístění prostupů, a vyhnout se tak možnosti deformace krytiny, a jejich utěsnění.

Výše popsané dva typy střech, se kterými se můžeme při montáži fotovoltaiky setkat, počítají s kopírováním roviny střešního pláště. Typem střech, kde tento fakt vzít v úvahu nelze, jsou střechy ploché.

Ploché střechy jsou vzhledem ke skutečnosti, že jsou použity na budovách většinou nejvhodnějších pro montáž fotovoltaické elektrárny, nejvíce řešenými případy. Jestliže je jako střešní krytina použit materiál například ocelový plech nejrůznějších profilů, hliníkový KOB plech, atd., nijak se zásadně neliší postup montáže od postupu na šikmých střechách. Rozdíl v konstrukci systému uchycení fotovoltaických panelů je samozřejmě v části nad rovinou střechy, které umožňuje použitým fotovoltaickým panelům zajistit optimální sklon vůči slunci. Jiná situace však nastane u plochých střech, jejichž krytina je z různých modifikovaných asfaltových pásů nebo nejrůznějších druhů folií. Zde je v drtivé většině případů společný požadavek investorů na zachování celistvosti krytiny, to znamená neprostupovat střešní krytinou tohoto druhu a charakteru. Samozřejmě i tento požadavek má několik variant možných řešení. Jako nejjednodušší a esteticky nejpřijatelnější se jeví použití nejrůžnějších prefabrikovaných "vaniček", určených přímo pro zvolený fotovoltaický panel, který je pod optimálním úhlem přitížen na střešním plášti. Tyto vaničky mohou být vyplněny různými druhy materiálu, štěrk, beton, atd., a vyhovět tak statickým požadavkům. Stinnou stránkou tohoto řešení může být skutečnost, že vaničky nemusí být kompatibilní se zvoleným fotovoltaickým panelem. V současné době tak zažívají největší rozkvět nejrůznější druhy celozavětrovaných systémů. Pod tímto termínem si lze představit fotovoltaický panel ze všech stran zakrytý prvky tvořící celozavětrované řešení. Tyto systémy vycházejí z klasických konstrukcí, pro uchycení fotovoltaických panelů na plochých střechách pod optimálním sklonem. Při použití těchto systémů je nejdůležitější návrh vodících lišt na střešní krytině tak, aby výsledná konstrukce vyhověla statickým požadavkům budovy. Tyto systémy se vyznačují jednoznačnou výhodou ve stoprocentní demontovatelnosti po případném skončení provozu fotovoltaické elektrárny.

Obecně u krytin živičných nebo foliových vyvstává problém se stykem vodící lišty a vlastní krytiny. Mechanické vlastnosti těchto krytin vyžadují použití různých roznášecích vrstev, nejčastěji se používají PVC, vinyl, extrudovaný polystyren nebo geotextilie v kombinaci s roznášecím plechem pod vodící lištou v optimální šířce.

Dalšími faktory ovlivňujícími návrh a montáž FVE na střechu budovy mohou být i takové prvky jako prostupy technologií, klimatizací, odvětrání, vzduchotechnika, výtahové šachty, atd.. Největším předpokladem je však splnění statických požadavků budovy. Ke každé budově zvolené k aplikaci fotovoltaiky je tak vhodné přistupovat individuálně a zvolit nejvhodnější řešení.