Покривни соларни инсталации

Как да запазим хидроизолацията?

Собствениците на жилища подобряват устойчивостта и стойността на своите имоти, като инвестират в изграждане на цялостни системи от фотоволтаични панели и всички съпътстващи ги елементи, особености и тънкости, присъщи на фотоволтаичните системи. Панелите се монтират върху скари от метални профили, а покривите се оказват едни от най-предпочитаните места за монтаж. Затова ще разгледаме един специфичен проблем, съпътстващ захващането на металните конструкции, върху които лягат PV панели, към съществуващата покривна конструкция - водата. Как да спрем проникването на вода?

Текст: списание Енергия

При жилищните сгради PV инсталацията е предназначена за производство на електроенергия с малка мощност, затова панелите могат да бъдат монтирани по покривите на сградите, като така се използват неизползвани дотогава площи. Инсталирането на слънчевите панели е скъп и отнемащ време процес. След завършване на процеса потребителите трябва да имат възможност за ефективно използване в някакъв гарантиран срок. Предлаганите в момента у нас PV панели са с пълна техническа гаранция за 12 години, гаранция 12 години за запазване на мощността над 90% и 20÷25 години за запазване на мощността до 80%. Очевидно е, че и за съпътстващите монтажни операции трябва да има предвиден дълъг срок на сигурна и безпроблемна експлоатация.

Стремежът към устойчиви, “зелени” технологии доведе до скок в индустрията, насочена към използване на слънчевата енергия. Заявките за снабдяване на еднофамилните жилищни сгради със соларни инсталации, разположени по покривите, се увеличиха значително след публикуването на “Програма за безвъзмездно финансиране на фотоволтаици за физически лица 2022/2023”.

Някои неадекватно обучени “професионалисти” по монтажа допринасят за щетите след инсталиране на солари по покрива. Проучват се хидроизолационните решения за справяне с проникването на вода при монтаж на слънчеви панели върху покрива.

Как прониква водата при покрив с поставени PV панели?

Начините за поставяне на солари върху плосък покрив чрез затежняване или други подобни решения, които вече сме разглеждали, сега няма да обсъждаме. Ще се спрем на възможностите за проникване на вода, дължащи се на механична намеса върху покривната конструкция или на непознаване на някои явления.

И така - как водата навлиза в покривната конструкция?

При скатните покриви, противно на общоприетото схващане, че водата тече надолу, може да се получи проникване на дъждовната вода нагоре, под керемидите, когато вятърът я подеме.

Цикличното замръзване и размразяване, при което незначителни количества вода могат да замръзнат в порите или в малки цепнатини, при замръзването увеличават обема си, и при повишаване на температурата в интериора могат да се стопят и да проникнат още по-навътре в покривния материал. Това също допринася за течове от покрива. Всъщност всяко проникване на вода, а то е възможно и през незначителни отвори, може впоследствие да причини структурни щети. С течение на времето покривните материали могат да изгният, могат да се разпаднат или разградят.

Соларните панели допринасят за създаване на условия за проникване на вода, когато захващането им към покривната конструкция е осъществено с дюбелиране или изобщо пробиване на някакви отвори за анкериране на носещите профили. Има случаи, при които само елементарното съобразяване с особеностите на материала решава проблема с проникване на вода. Такъв случай е пробиването на отвори за монтаж върху профилирана ламарина. Ако отворите се пробиват във високата вълна̀, няма да има нежелани последствия.

Основни решения за предотвратяване на щети от проникване на вода от покрива

Ще групираме най-общо възможните решения в четири групи, четири начина за справяне с проблема.
Първи начин - използване на усъвършенствана фотоволтаична технология. В този случай е възможно да се използват сградно-интегрирани фотоволтаични системи (BIPV). Това означава, че фотоволтаици (PV) са включени в обвивката/покрива на сградата, при което изпълняват двойна функция – заместват конвенционалните строителни материали и генерират електричество.
Втори начин - отстраняване на всички механични повреди по покрива, както тези, налични преди монтажа, така и нанесените при монтажа на соларите.
Трети начин - система с използване на допълнителна монтажна хидроизолационна мембрана. Това е една съвкупност от различни видове изолации, еднослойни или двуслойни битумни хидроизолации и няколко вида крепежни елементи.
Четвърти начин - използване на подходящи методи за залепване и обшивки на рисковите възли, в които са анкерирани стъпките на соларите. Специално обшивките работят, като събират водата и я насочват встрани от проблемния участък.

Инсталиране на соларни шиндли и керемиди

Да, това звучи лесно и логично. Ако използваме соларни шиндли, ще ги наречем условно "керемиди', отпада нуждата от пробиване на отвори в съществуващото покритие, за да бъдат стабилно и безопасно монтирани PV пана. В тази насока на мислене инженерите на Tesla, например, са създали соларни “керемиди”, с които покривът изглежда добре, монтажът е лесен, ефективен и сигурен, а самите солари са покривен материал. Соларните керемиди са проектирани така, че при монтажа им да се осъществява водоплътно присъединяване на отделните елементи един към друг. Проникването на вода е напълно предотвратено. Тези иновативни изделия изискват по-високи първоначални разходи и предлагат по-ниска възвръщаемост от конвенционалните PV панели, а и сертифицираните специалисти за инсталирането им все още са недостатъчни. Споменатите фактори намаляват достъпността на технологията. Доста собственици на жилища предпочитат да инсталират конвенционални фотоволтаични панели заради тяхната рентабилност, а за ликвидиране на проблема с проникването на вода се опитват да поправят по най-бърз и по най-качествен начин нанесените повреди.



Отстраняване на течове

Най-подходящото време за инсталиране на солари на покрива, съвсем пожелателно, чисто теоретично, е след подмяна на покривното покритие. На практика финансовите ограничения подтикват хората да планират монтаж на соларни панели, без да подменят покритието. В такъв случай е абсолютно необходимо всички течове и повреди да бъдат отстранени преди началото на монтажа. Доброто състояние на покрива ще позволи проследяване на местата, където покритието се нарушава при анкериране на профилите, и поправки точно в тези места. Един съвет - да се наемат фирми за извършване на ремонтите при възстановяване. Професионалистите разполагат и с необходимите инструменти, и с необходимите познания. В някои случаи при плоски покриви монтажните работници полагат допълнителни хидроизолационни мембрани в местата на анкериране. При дюбелиране, както споменахме, има опасност през нарушената хидроизолация да започне да се просмуква вода при дъжд или сняг. Едно примерно решение е поставяне на допълнителна хидроизолация, която да се загъне нагоре, за да осигури преграда на водата.

Използване на добавена монтажна хидроизолационна мембрана

Френски специалисти в разработването и производството на хидроизолации предлагат нова, усъвършенствана технология за инсталиране на твърди соларни модули. Технологията е съвместима с различни материали за носещата конструкция - бетон, метал и дърво, но покрити с битумна хидроизолация, и при наклон на покривната плоча до 10%. Иновацията се състои в производството на специална хидроизолационна мембрана, предназначена за монтажните възли/стъпки на носещите рамки на соларните панели. Монтажниците могат допълнително да подобрят хидроизолационната осигуреност чрез газопламъчно залепване по контура на монтажните хидроизолационни елементи. Специални алуминиеви компоненти, сглобявани на място, изграждат захващащото устройство във всяка стъпка. И хидроизолационният материал, и крепежните устройства са създадени така, че да елиминират структурната деградация от климатичните въздействия. Засега системата е приложима само за пет вида стандартни PV модула, произвеждани във Франция. Системата е много добро готово решение за монтажници, работници по хидроизолациите и собственици на сгради, и се работи за разширяване на номенклатурата за солари, за които да се прилага.

Използване на подходящи методи за залепване и обшивки на проблемните възли

Обикновено, след като стойките на соларния масив са анкерирани към покрива, трябва да се пристъпи към запечатване на всички малки повреди или отвори, през които водата би могла да проникне. При еднослойните хидроизолационни мембрани се използват термично и химически заварени допълнителни обшивки. В много от случаите за обшивки на възлите се използват тънки метални листове, които да покриват рисковите участъци и да предпазват конструкцията от просмукване на влага. Използването на материали, устойчиви на корозия, могат много ефективно да осигурят дълготрайност на покриви, върху който са монтирани PV панели. Макар че металните обшивки, използвани при стъпки на солари, не са много разпространени при нас, те са изключително подходящи, защото могат да предпазват местата с разпробити отвори за монтаж от щети, нанасяни от водата, в продължение на години. Обшивката може да бъде направена от различни материали - олово, поцинкована стомана, но най-често алуминий. След полагане на листа той се запечатва, за да се предотвратят повредите от вода и мухъл.

Мониторинг на проникването на влага

С развитието на фотоволтаичните технологии и разширяването на тяхното приложение върху покривни конструкции, възниква необходимостта от надеждни и интелигентни системи за мониторинг, които не само следят добива на енергия, но и опазват физическата цялост на сградата. Съвременните сензорни решения предлагат много повече от контрол върху електрическите параметри на соларната система – те се превръщат в инструмент за предиктивна поддръжка на цялата покривна инфраструктура.

Сензорите, вградени в конструктивно чувствителни зони на покрива, позволяват проследяване на влага, конденз, температурни колебания, натоварвания и дори движение на покривната конструкция. Системи като Senseware, Kisters PV Monitoring и Solar-Log Base предлагат интегрирани платформи за следене на състоянието на фотоволтаичните панели, инвертори и съпътстващата инфраструктура. Наред с тях, специализирани сензори като Bosch BME280 (влага, налягане и температура), Vaisala HMP110 (влагомер за индустриални приложения) и Smart Roof Sensor Systems на Roof Monitor™ се използват успешно за защита от проникване на вода и увреждане на покривната изолация.

Вграждането на такива сензори позволява ранно засичане на проблеми като повреди в хидроизолацията, натрупване на вода в участъци с неправилен наклон или опасност от структурни деформации. Данните се предават в реално време към облачни платформи, които анализират състоянието и предупреждават при възникване на рискови ситуации, преди да се стигне до значителни щети или загуба на енергийна ефективност.

Така интелигентните мониторингови решения позволяват навременна намеса, намаляване на оперативните разходи и осигуряване на стабилност както на соларната система, така и на конструкцията, върху която тя е изградена. В дългосрочен план това води до повишена устойчивост на инвестицията и съответствие със съвременните стандарти за сграден мениджмънт и енергийна ефективност.

Бъдещето на слънчевата енергия

Когато хората инвестират в соларни масиви, като същевременно са решени евентуалните проблеми от въздействието на сняг и дъжд, то икономическите и екологичните ползи ще са максимални. Специалистите по соларни инсталации, производителите на панели и специалистите по хидроизолации могат да се съсредоточат върху технологиите за хидроизолиране именно на проблемните възли, за да подобрят нивата на ефективност. Факт е, че изграждането на фотоволтаични инсталации намалява потреблението на доставяната електроенергия, повишава нивото на енергийна независимост на потребителя, оползотворява неизползваеми доскоро площи, спомага за опазване на околната среда. Това е бъдещето.