Umiestňovanie solárnych kolektorov a fotovoltických panelov na strechu

Jednou z možností aktívneho prístupu k úsporám energií je využitie „obálky“ stavby na výrobu tepelnej alebo priamo elektrickej energie. Vzhľadom na to, že plocha strechy je najbližšie k slnku, práve ona sa, logicky, už desiatky rokov úspešne využíva na inštaláciu solárnych zariadení. Čo treba brať do úvahy pri umiestňovaní solárnych kolektorov a fotovoltických panelov na strechy našich príbytkov?

V súčasnosti už výhody solárnych zariadení pozná zrejme každý. Využívanie bezplatnej energie a znižovanie nákladov, nezávislosť od verejných producentov či ekologickosť – to sú lákadlá, pre ktoré sa na strechách rodinných domov čoraz viac objavujú kolektory či panely zabezpečujúce teplo alebo elektrinu. Navyše sú ich inštalácie podporované štátnymi dotáciami, čo aj širokej verejnosti umožňuje siahnuť po týchto moderných zariadeniach. Ak ste sa aj vy rozhodli, že využijete solárne zariadenia, prinášame vám základné informácie o ideálnej polohe umiestnenia, ako aj o samotnom procese ich osádzania na strechy.

Poloha a sklon solárnych kolektorov

Solárne kolektory zachytávajú slnečné žiarenie a premieňajú ho na teplo. K zachytávaniu slnečného žiarenia dochádza na absorpčnej vrstve solárneho kolektora, ktorá musí byť povrchovo upravená tak, aby bolo čo najviac lúčov pohltených a len minimum sa odrazilo späť do okolia. Musí teda vykazovať čo najvyššiu absorpčnú schopnosť (pohltivosť) slnečného žiarenia a má mať čo najmenšiu emisivitu (vyžarovanie tepla).

V našich končinách je optimálne orientovať solárne kolektory na juh. Odchýlky do 30° od južného smeru sa prejavujú len minimálnym znížením účinnosti. Prípustná je aj orientácia na východ a západ, čo si však vyžaduje zodpovedajúce zväčšenie plochy kolektorov. Uhol sklonu strechy, resp. samotných kolektorov má byť v rozmedzí 20 – 60° (niektoré zdroje uvádzajú rozpätie až 15 – 70°). Pri štandardných valbových a sedlových strechách obyčajne nie je problém zabezpečiť vhodný sklon kolektorov, pri plochých a pultových strechách sa na sklon zvyknú využívať špeciálne držiaky. Z polohy slnka na oblohe v letnom a zimnom období vyplýva, že menší sklon kolektorov prináša zvýšenie solárneho výkonu v lete a väčší uhol náklonu zvyšuje solárny výkon v zime.

Umiestnenie sa osvedčilo najmä v hornej polovici strechy, keďže prívodné rúrky sa obyčajne ťahajú pod hrebeňom. Navyše v zime sa snehová pokrývka zosúva zo šikmej strechy prirodzene smerom nadol, takže solárne kolektory sa dostanú spod snehu rýchlejšie, ako keby boli umiestnené v dolnej časti strechy. Tak môžu skôr zabezpečiť aspoň istú dávku tepla do systému.

Poloha a sklon fotovoltických panelov

Fotovoltické panely slúžia na premenu slnečnej energie na elektrickú. Účinnosť panelov – v závislosti od typu – je v reálnej prevádzke v rozsahu 8 až 20 %. V praxi to znamená, že z dopadajúceho slnečného žiarenia, ktoré má výkonovú hustotu cca 1 000 W/m2, vyprodukuje solárny článok 80 – 200 W/m2. Ak teda chceme získať 1 kW energie zo slnka, potrebujeme na to približne 7 m2 plochy solárnych panelov. Na to treba myslieť aj kvôli umiestňovaniu panelov na strechu – ideálne je, keď máte dostupnú dostatočne veľkú súvislú štvorcovú plochu. Komíny, strešné okná, prípadne ďalšie strešné prvky či väčšia členitosť strechy môžu inštaláciu panelov na strechu komplikovať.

Pre montáž fotovoltických panelov platia podobné pravidlá ako pre solárne kolektory. V tomto prípade odchýlky do 30° od južnej osi predstavujú zníženie účinnosti o 5 – 10 %, uhol sklonu panelov by mal byť v rozmedzí 25 – 40°, na plochých strechách sa inštaluje v rozmedzí od 10° do 30°.

Montáž solárnych zariadení na strechu

Rozhodnutie o použití solárnych panelov na streche by malo prísť už v čase jej projektovej prípravy. Nosnosť krovu musí byť totiž prispôsobená dodatočnému zaťaženiu samotnými panelmi a konštrukciou. Zároveň je nutné počítať s prepojením kolektorov s ďalšími technickými systémami zariadenia budovy. To isté platí aj v prípade dodatočnej montáže solárnych panelov na strechu alebo pri ich inštalácii počas rekonštrukcie.

Spôsob upevnenia kolektorov (typ hliníkovej nosnej konštrukcie a jej upevnenie k strešnej konštrukcii) je závislý od poveternostných podmienok (snehovej a vetrovej oblasti), v ktorých sa stavba nachádza,  od počtu hodín slnečného svitu, od druhu použitej strešnej krytiny a od ďalších miestnych podmienok. Návrh spôsobu inštalácie solárnych panelov, ale aj ich zapojenie je vysoko odbornou činnosťou, preto je nutné zveriť to do rúk odborníkov.

Základné kroky pri montáži

Solárne zariadenia sa montujú nad rovinu strešnej krytiny, a to buď paralelne so strešnou rovinou, alebo ak uhol strechy nezodpovedá požadovaným hodnotám, so zdvihom o určitý uhol. Na inštaláciu panelov na plochú strechu sú určené konštrukcie so zdvihom o optimálnych 30 – 45°. Konštrukcie držiace solárne panely sa najčastejšie vyrábajú zo zliatin hliníka. Sú pevne kotvené na zosilnenú nosnú konštrukciu strešného plášťa a vyhotovené tak, aby dodatočným tlakom nespôsobovali praskanie a deformácie strešnej krytiny. Solárne kolektory a panely je možné namontovať na všetky typy strešných krytín (od betónovej či pálenej škridly cez plech a drevený šindeľ až po kompozitné materiály), dokonca aj na zelené strechy. Výrobcovia solárnej techniky a strešných krytín spolupracujú, aby na trh prinášali čo najlepšie technické riešenia.

Problém s kotvením nad úrovňou strešnej krytiny do značnej miery eliminujú panely integrované do strešnej roviny, keďže plocha pod nimi nemusí byť pokrytá strešnou krytinou. Montáž do strešného plášťa je technologicky dokonale zvládnutá a výrobcovia dodávajú panely s kompletným montážnym systémom, ktorý umožňuje ich bezchybnú inštaláciu s perfektným výsledkom, aj čo sa týka vzhľadu.

Aby nedošlo k poškodeniu zariadení počas ich montáže, sú rôznymi spôsobmi mechanicky chránené (obaly, drevená konštrukcia a pod.) a montujú sa pomocou žeriava. Obalový materiál sa z nich odstraňuje postupne počas jednotlivých krokov montáže tak, aby boli v čo najväčšej miere neustále chránené pred prípadným poškodením. Pri ich montáži spolupracujú na streche strešní odborníci s inštalatérmi – vodármi a kúrenármi.

Po dôslednom nainštalovaní a upevnení solárnych kolektorov sa pospájajú potrubia medzi kolektormi. Podľa odporúčania výrobcu sa musia kolektory preplachovať nemrznúcou kvapalinou, aby sa zo systému vyplavili všetky nečistoty. Nemrznúca zmes sa musí doplniť podľa výrobcom predpísaných požiadaviek a systém sa musí odvzdušniť. Nemrznúca kvapalina má predpísané také chemické zloženie, aby v zimných mesiacoch nedochádzalo k poškodeniu systému mrazmi.

Veľkú pozornosť treba venovať kontrole tesnosti všetkých prestupov cez strešnú rovinu. Dokonalé utesnenie všetkých prestupových miest systémovými doplnkami zabráni zatekaniu zrážkových vôd do strešného plášťa. Solárne kolektory a panely, ako aj hliníková nosná konštrukcia musia byť napojené na bleskozvodový systém. Pripojenie na bleskozvodový systém musí vykonať autorizovaná firma v súlade s platnými predpismi, na základe čoho vydá revíznu správu.

Na čo myslieť ešte pred inštaláciou

Nech už máte akúkoľvek strechu, treba zohľadňovať aj okolie stavby. Strechu by určite nemali zatieňovať blízke budovy ani stromy. To by samozrejme znižovalo výkon zariadenia.

Pokiaľ nejde o novostavbu, treba preveriť aj súčasný stav strechy. V dobrom stave by mala byť nielen strešná krytina, ale aj všetky súčasti strechy, ktoré by v prípade nutnosti opravy vyžadovali demontáž a opätovnú inštaláciu panelov a  kolektorov, čo nemusí majiteľa domu vyjsť lacno. Nezabúdajte, že životnosť zariadení je 25 – 30 rokov, takže minimálne toľko by mala zvládnuť aj vaša strecha.

Ak inštaláciou solárneho zariadenia zasiahnete do nosných konštrukcií stavby, myslite na to, že budete potrebovať stavebné povolenie. Pokiaľ však inštaláciou nezasiahnete do nosných konštrukcií a ani výrazne nezmeníte vzhľad stavby, bude stačiť ohlásenie stavby. Aj v tejto otázke je lepšie poradiť sa s odborníkmi, aby ste sa nedostali do zbytočného konfliktu so stavebným úradom.

Odborníci od výberu až po montáž

Správne navrhnutý systém solárnych zariadení dokáže domácnosti ušetriť nemalé finančné prostriedky na ohreve teplej vody, podpore vykurovania či výrobe elektrickej energie. Využívaním slnečnej energie sa navyše znižujú negatívne vplyvy domácností na životné prostredie, keďže priemerná domácnosť dokáže využívaním alternatívnych zdrojov energií ušetriť ročne až tisíce kilogramov CO2, ktoré takto nemuseli byť vyprodukované.

Vzhľadom na to, že typov solárnych zariadení je veľké množstvo, už pri výbere by ste sa mali poradiť s odborníkmi, ktorí vám navrhnú zariadenie optimálne pre vaše potreby, zohľadňujúce lokalitu aj všetky podmienky inštalácie. Dnes už existujú napríklad kolektory, ktoré môžete inštalovať aj na balkón, pokiaľ strecha pre vás z nejakého dôvodu nie je dostupným riešením. Pomôcť vám môžu aj rôzne konfigurátory, vďaka ktorým získate predstavu o vhodnom type zariadenia práve pre vás, ako aj odhadovanú cenu zariadenia s montážou. Rovnako montáž je nutné zveriť do rúk odborníkov, keďže pri týchto prácach spolupracujú viaceré remeslá – strechári, inštalatéri a elektrikári.