Установка солнечных панелей на крышу

Основание панели, сделанное из металлической рейки, местами устанавливается прямо на кровельное покрытие. Крепления проходят сквозь покрытие. Такой способ установки губителен для кровельного покрытия. Фото: Alo Karu

В Эстонии все больше начинают устанавливать солнечные панели и строить целые солнечные электростанции.

Зеленый переход, начавшие повышаться во время волн пандемии и все повышающиеся из-за геополитической ситуации цены на электричество делают солнечные панели все более популярными.

В Европе и Северной Америке установка солнечных панелей на крыши домов уже десятки лет является рядовым энергетическим решением. В Эстонии оно начало распространяться в последнее десятилетие под влиянием зеленого перехода и энергоэффективности.

И все же, восторгаясь большим зеленым переходом, не стоит забывать, что любому, даже очень эффективному, сооружению когда-то приходит конец. Как происходит складирование, утилизация или переработка отработавшей свой срок все увеличивающейся массы солнечных панелей и какой экологический след оставляет в конце своего жизненного цикла, до сих пор неясно. То же самое касается ветрогенераторов и их компонентов. Но эта тема заслуживает отдельного рассмотрения.

Установка солнечных панелей на крышу

Солнечные панели можно устанавливать как на скатную, так и на плоскую крышу. На скатной крыше, как правило, панели устанавливаются на одну или две стороны. При установке на плоские крыши можно задействовать большую часть поверхности крыши. Поэтому именно на плоских крышах начали создавать целые солнечные электростанции, фотографии которых можно найти на просторах Интернета и в прессе.

Мы в своей статье сосредоточимся именно на плоских крышах.

Щадящая установка солнечных панелей на крышу – это, конечно, не ракетостроение, но все же требует профессиональных знаний и навыков, а также знания многочисленных нюансов.

Панели следует устанавливать так, чтобы они не представляли опасности для конструкций здания, самой кровли, не препятствовали столку ливневых вод и обеспечивали безопасное передвижение в случае необходимости обслуживания как крыши, так и самих панелей.

Для этого в развитых странах разработаны специальные решения, которые у нас, к сожалению, пока не очень широко известны или намеренно игнорируются в целях экономии.

На многих эстонских крышах, а также на различных фотографиях можно видеть, что установленные панели исключают возможность безопасно передвигаться по крыше, существенно нарушают сток ливневых вод, выполнение работ по техобслуживанию и представляют собой угрозу для крыши, ее функционала и особенно для кровельного покрытия.

На плоской крыше солнечные панели можно устанавливать, по сути, по всей площади крыши. У нас в стране люди пытаются установить на крышу максимально возможное количество панелей, игнорируя элементарную безопасность.

Солнечные панели представляют собой ощутимую дополнительную тяжесть для крыши, ее основных конструкций и всего здания, и это нужно учитывать еще на стадии проектирования. В случае с новостройками этим занимаются строительные конструкторы – проектировщики.

Поскольку здания у нас устойчивые и не обрушаются, значит, необходимого уровня конструкторы у нас имеются, и они учитывают дополнительные нагрузки, связанные с солнечными батареями.

Перед установкой солнечных панелей на старых зданиях необходимо производить проверку конструкций здания. Если есть возможность найти и обратиться к проектировщику самого здания, то можно заказать эту проверку у него. Если есть конструктивный проект здания, то можно воспользоваться им. Если же проекта нет, то следует заказать аудит конструкций. Как правило, все это известно владельцам зданий, а также установщикам и продавцам солнечных панелей.

Кабели и провода уложены в пропускающие воду желоба, опирающиеся на специальные основания на крыше (Эстония). Желоба можно было бы сверху накрыть. Фото: Alo Karu

Однако, многие собственники зданий, к сожалению, не учитывают, что сама крыша должна быть спроектирована и построена с учетом соответствующих нагрузок. Этот же момент норовят игнорировать продавцы и установщики солнечных панелей.

Большинство наших плоских крыш спроектировано и построено так, чтобы выдерживать лишь нагрузки, обусловленные снегом и стандартным обслуживанием. Такие крыши не предназначены для больших дополнительных нагрузок. Хотя визуально при установке панелей ничего не происходит, все же это значительно сокращает долговечность крыши и может негативно повлиять на ее функции и на возможность техобслуживания. К примеру, поверхностные установки могут существенно нарушить отток ливневых вод с поверхности крыши.

Ремонт крыши, укладка нового покрытия или полное обновление крыши после установки солнечных панелей будут значительно более сложными, трудоемкими, требующими больше времени и финансов.

В развитых странах ограждающие конструкции проектируют специализирующиеся в этой области инженеры. У нас, к сожалению, ограждающие конструкции, в том числе крыши, проектируют конструкторы, как правило, не знающие тонкостей нагрузки на крыши, используемых материалов, специальных решений и прочих нюансов. Даже крыши новостроек, обремененные солнечными панелями и другим тяжелым оборудованием, проектируются для крыш, выдерживающих обычную нагрузку, связанную с техобслуживанием. Однако основания под поверхностными установками являют собой результат самодеятельности, по сути, ничтожные экстренные меры по распределению нагрузок на крышу.

Солнечные панели и другие поверхностные установки, оказывают на крышу, помимо статической, также динамические нагрузки, и прежде всего это ветровая нагрузка. Ветер оказывает на крышу и поверхностные установки как давление, так и подъемную силу, нагрузки носят пульсирующий, встряхивающий и переменчивый характер.

У крыш, нагруженных солнечными панелями и другими поверхностными установками, существенно увеличивается нагрузка, связанная с обслуживанием и перемещением по крыше. Солнечные панели и агрегаты коммуникаций нуждаются в обслуживании.

Из-за поверхностных установок на крыше может собираться больше мусора, пыли и песка, поэтому повышается необходимость ухода за самой крышей. Если на крыше из-за дополнительных тяжестей образуются нежелательные впадины, то в них начинает быстрее скапливаться трудно выводимый мусор, который становится благоприятной средой для развития всевозможной органики.

Все это влияет на слои кровельной конструкции и их долговечность, прежде всего на гидроизоляцию, а также на теплоизоляцию, слой уклона и пароизоляцию.

В случае с низкими системами установки, когда солнечные панели расположены близко к кровельному покрытию, под панелями и их основаниями начинает собираться мусор и пыль, убирать которые очень сложно. Особенно актуально это в районах, где здания окружают многочисленные высокие деревья – опадающие с них листья и иголки кучами собираются под панелями, и их убирать неудобно, тяжело и требует времени. Также при уборке этого мусора на кровельное покрытие влияют как используемые инструменты, так и обувь рабочих. Особенно сильно может повредиться поверхность из битумного материала в жаркую погоду.

При добавлении панелей и других поверхностных установок у крыши меняется и динамика снеговой нагрузки, что в свою очередь может означать дополнительное перемещение людей по крыше. Неумелая уборка снега может повредить как солнечные панели, так и кровельное покрытие и элементы, установленные на крыше.

К сожалению, в Эстонии на собственников недвижимости не возлагаются такие обязанности по обслуживанию, как в развитых странах. Поэтому для крыш, обремененных солнечными панелями, следует обязательно заключать договоры по обслуживанию.

Планирование солнечных панелей на крыше – оснащение для обеспечения безопасности

Перед проектированием установки солнечных панелей на крышу следует определить местонахождение систем стока, водосточных воронок, люков для выхода на крышу и люков дымоудаления, мансардных окон и коммуникационных шахт.

После этого следует определить опасные зоны и составить проектное решение по оснащению безопасности или ограждений – у нас, как правило, этого не делают. Без оснащения для обеспечения безопасности, ограждений высотой не менее 1100 мм или парапетов планировать крыши с солнечными панелями нельзя.

В развитых странах, где высоко ценится человеческая жизнь, при работе на высоте более 2 метров необходимо использовать оснащение безопасности и носить защитную каску с застежкой под подбородком.

Защитное оснащение – это ориентированная на производителя система, в которой все компоненты либо поставлены, либо акцептированы производителем. Никакой самодеятельности в его проектировании и установке быть не должно. Существуют как защиты от падения, так и системы безопасности. А также такие системы, которые крепятся к основаниям солнечных панелей. К примеру, такие делает немецкий производитель ABS Safety (импортер в Эстонию OÜ Katusemaailm).

Основания солнечных панелей, монтируемых к кровельному покрытию (Германия). Предполагает правильное крепление крыши. Фото: Alo Karu

В Эстонии требования к оснащению безопасности на крышах и вообще безопасность на стройках находятся на значительно более низком уровне, чем в развитых странах. У нас сначала проектируют все, что нужно установить на крышу, и только после этого начинают выяснять, какие существуют требования к оснащению безопасности и как его устанавливать.

Для проектирования оснащения безопасности необходимо пройти соответствующие профессиональные курсы. И это должно быть подтверждено соответствующим свидетельством. Те, кто не прошел соответствующие курсы, ни в коем случае не должен работать над оснащением безопасности на крыше, как, к сожалению, делают многие наши проектировщики и некоторые установщики.

У нас на первое место ставится необходимая энергетическая маркировка или энергетическая мощность, и только после этого начинают думать об оснащении безопасности.

Зачастую создается ситуация, когда установить оснащение безопасности в соответствии с требованиями оказывается вообще невозможно. С целью получения лучшей энергетической маркировки панели планируются на всю крышу, от края до края, и сокращение их количества повлияло бы на энергетическую маркировку здания.

И теперь встает дилемма: платить дань энергетической сфере или рисковать человеческими жизнями. К сожалению, часто выбирается последний вариант, и оснащение безопасности устанавливается где попало без учета необходимого для этого пространства или монтажных решений либо вообще не устанавливается.

OÜ Evari Ehitus РЕПЛИКА:

У нас принятие мер безопасности на крыше требуется при условии, что высота здания превышает 8 метров. И даже здесь требуются парапеты высотой 600 мм, ограждения такой же высоты или оснащение безопасности. Однако к последним не предъявляется практически никаких требований, и ограждение высотой 600 мм не обеспечивает никакой безопасности.

Зачастую на зданиях высотой менее 8 метров оснащение безопасности вообще не устанавливается даже в том случае, если солнечные панели и другие поверхностные установки расположены очень близко к краю крыши, подвергая опасности тех, кому приходится по ней перемещаться.

В Эстонии необходимо сделать обязательной установку на крышу с солнечными панелями или другими доходящими до краев крыши поверхностными установками оснащения безопасности, независимо от высоты здания, до того как начнут происходить несчастные случаи.

Установка солнечных панелей на плоской крыше имеющегося здания

При установке на имеющуюся крышу солнечных панелей следует начать с оценки грузоподъемности конструкций.

После того как это будет сделано, следует заказать аудит крыши (при необходимости с вскрытием крыши). Это нужно заказывать у специалистов, а не у экспертов по общему строительству, проектировщиков или тех, кто осуществляет надзор.

Эксперты в своей области могут гораздо лучше оценить влияние панелей на крышу, остаточный ресурс имеющегося кровельного покрытия, способность утеплителя и узловых решений выдерживать дополнительную нагрузку, а также возможности установки панелей на крышу, решений по обеспечению безопасности и необходимых принадлежностей.

Более старые крыши могут требовать серьезного ремонта или вовсе полного обновления. В большинстве случаев крышу все-таки можно сохранить. На некоторых крышах можно ограничиться лишь заменой кровельного покрытия.

Многие наши крыши построены с применением материалов и принадлежностей более низкого ценового класса, произведенных для так называемого восточного рынка, их срок службы значительно короче, чем у качественных материалов, произведенных для рынка развитых стран. Разница в сроках службы может быть от двух- до десятикратной. Эксперты в данной области разбираются в пользовавшихся популярностью в разные времена традициях строительства крыш и использованных материалах и могут оценить их слабые места.

Лучше всего заказывать у знатоков своего дела технические решения крыши или проект для установки солнечных панелей в сотрудничестве с установочной фирмой и решения по обеспечению безопасности.

Возможности установки солнечных панелей на плоскую крышу

Для установки солнечных панелей на плоскую крышу применяются три разных способа:

• При помощи прикрепляемых к базовым конструкциям анкерных точек, проходящих через всю конструкцию
• При помощи балласта к поверхности кровельного покрытия
• К кровельному покрытию

Все способы крепления имеют свои плюсы и минусы.

На анкеры солнечные панели можно устанавливать и в том случае, если крыша рассчитана на то, чтобы выдерживать лишь нагрузку, связанную с обслуживанием. Может появиться необходимость в дополнительных технических ходах, представляющих собой специальные решения.

При использовании анкеров панели можно устанавливать гораздо выше кровельного покрытия – это облегчает уборку крыши. Анкеры проходят через всю конструкцию крыши, и для них нужно проделывать аккуратные не пропускающие водяной пар и воду проходы с применением паро- и гидроизоляции.

В качестве удачного примера можно привести здание TAL TEHC Mäemaja, на котором используются рамы, опирающиеся на анкеры.

Солнечные панели TalTech Mäemaja установлены на анкеры, опирающиеся на базовые конструкции. Они, конечно, иногда образуют мостики холода, зато позволяют корректно обслуживать крышу. У здания высокие парапеты, поэтому не требуется оснащение безопасности. Фото: Alo Karu

Проход, который делается в утеплителе, создает небольшой мостик холода, и поэтому важно, чтобы анкер изнутри был заполнен утеплителем или покрыт термоизоляцией.

Основания для панелей, которые крепятся к поверхности гидроизоляции плоской крыши, предполагают, что вся крыша рассчитана на большие нагрузки. В первую очередь следует использовать утеплители с высокой прочностью на сжатие и более качественную, долговечную и лучше выдерживающую нагрузки гидроизоляцию и решения для ее защиты. Нельзя забывать и о пароизоляции, которая может подвергаться воздействию гораздо большего напряжения от просадки оснований и от сжатия утеплителя.

В случае с основаниями панелей, устанавливаемыми на крышу при помощи балласта, необходимо обеспечивать защиту кровельного покрытия. Для этого подходят специальные резиновые коврики – некоторые производители предлагают их сразу в комплекте с панелями. К примеру, используются резиновые коврики SBR (подходят также коврики, произведенные из остатков резиновых ковриков или из переработанного сырья).

В случае с крышами, покрытыми пластиковыми рулонными материалами, нужно смотреть, чтобы резиновые основания были толерантны к материалу. Эту информацию предоставляет производитель материала.

Очень распространенная у нас укладка полосок битумного материала под поверхностные установки является дешевой экстренной мерой, но не решением. На крышах, покрытых пластиковыми рулонными материалами, ни в коем случае нельзя делать заплатки из битумных материалов под поверхностными установками, поскольку это вызывает губительные реакции, негативно влияющие на долговечность кровельного покрытия.

Основание солнечной панели, устанавливаемое на рулонный материал из модифицированного битума (MBR) с использованием заплаток из MBR. Использование такого решения требует расчетов для крепления кровли. Фото: Alo Karu

Крепление оснований солнечных панелей к кровельному покрытию является специальным решением. Обычно в случае с такими решениями на основания панелей кладутся тяжести. Поэтому следует учитывать воздействие существенных дополнительных нагрузок на крышу. Кроме того, решение крепления кровельного покрытия необходимо делать с учетом ветровой нагрузки, обусловленной солнечными панелями.

Кабели / провода солнечных панелей не должны препятствовать стоку воды с крыши и быть причиной скопления мусора. Они должны быть проложены по специальным основаниям и прикреплены к так называемым лестницам или к основаниям самих панелей.

Проходы для проводов и кабелей с крыши следует выполнять из специальных приспособлений промышленного производства, которые устанавливает тот, кто строит крышу, а не установщик панелей, вентиляции или охлаждающих агрегатов.

OÜ Evari Ehitus РЕПЛИКА:

При установке солнечных панелей в Эстонии зачастую используются «самопальные» решения, которые далеко не безопасны для крыши и представляют угрозу для ее долговечности. К примеру, где-то в мастерской из широкой и толстой оцинкованной рейки гнутся какие-то основания-самоделки, которые без какой-либо защиты устанавливаются на кровельное покрытие и на которые в качестве балласта укладываются грузы из бетона или кирпича. Бывали случаи, когда рейки крепились сквозь изоляцию без какого-либо уплотнения и прочих мер.

Зачастую не учитываются водостоки и водосточные воронки. Солнечные панели и основания для них устанавливаются прямо на водосточные воронки, тем самым сильно усложняется их очистка.

Кабели и провода часто просто прокладываются по поверхности крыши, проходы делаются из купленных в магазине пластиковых труб для внутренней канализации с низкой устойчивостью к ультрафиолету, причем этим занимаются установщики, мало понимающие в подобных коммуникациях.

К сожалению, нужно признать, что у многих эстонских проектировщиков и установщиков панелей нет соответствующей компетенции для оценки воздействия солнечных панелей на крышу, для выбора правильных способов установки и крепления, а также для проектирования оснащения безопасности.

Ало Кару

Строительный эксперт в области ограждающих конструкций зданий

Профессиональный стаж 25 лет