Fotovoltaické elektrárny a ploché střechy

/autor: Ing. Pavel Rydlo/,

Úvodem výčet výhod vlastní fotovoltaiky….

– Pomáháte naší planetě

– Domácnost zatíží naši planetu o méně než 6 tun CO2 ročně

– Získáte nezávislost

– Díky sluneční energii pokryjete v našich podmínkách až 140 dní v roce elektřinou z vlastní výroby

– Jste chráněni proti výpadkům energie ve variantě s baterií

– Energetické sítě jsou technická zařízení, která zejména za mimořádně nepříznivého počasí trpí krátkodobými výpadky, což vaše zařízení spolehlivě překlene

– Snížíte náklady na energie (průměrně o 50 %)

FVE systémy se brzy stanou standardní součástí každé ploché střechy. Hlavní hnací silou pro rozvoj FVE je prudký nárůst cen energií.

Fotovoltaika FVE a požární bezpečnost

FVE elektrárny jsou bezpečným zařízením. Vlastní panely obsahují pouze malé procento organiky, a tak nevytvářejí žádné podstatné požární zatížení střešní konstrukce. Požáry FVE jsou zcela ojedinělé, což dokládá statistika níže.

Hašení případného požáru probíhá dle směrnic pro hašení elektrických zařízení pod proudem s napětím do 400 V. Podobné předpisy platí také například v Německu do max. napětí 1.000 V. Používá se hašení pěnou + vodou, popřípadě oxidem uhličitým. Podstatným rizikem při požáru FVE není vlastní FVE, ale možnost zapálení navazující hydroizolace střešní konstrukce.

Skutečný požár vzniklý od FVE – Praha Vinoř 2022. Hlavní nebezpečí tvoří riziko zapálení střešní konstrukce

Fotka ze zkušebny při požární zkoušce

FVE a požární bezpečnost – testování a metodické listy HZS ML 47 a ML 48
  • FV panely obsahují jen malé procento organiky
  • FVE nelze zcela uvést do beznapěťového stavu
  • FVE se hasí standardními postupy, jako jiná zařízení pod napětím do 400 V (Německo do 1.000 V)
  • Rizika úrazu jsou u stejnosměrného proudu nižší, než u střídavého
  • FVE práci sice komplikuje, příkaz nezasahovat ale nikdy neexistoval ani neexistuje
  • Technická zařízení pro dosažení beznapěťového stavu se testují a předpokládá se brzké plošné nasazení.
FVE a požární bezpečnost dle B ROOF (t3)

Současný požadavek na střešní plášť z hlediska nešíření požáru B ROOF (t3) se jeví jako zcela nedostatečný. Důvody jsou zřejmé pro každého, kdo u testu B ROOF (t3) někdy byl. Test B ROOF (t3) používá jako zdroj požáru miniaturní kostičky hobra napuštěné heptanem a horní sálavé teplo. Tyto zdroje jsou však zcela nedostatečné vzhledem k očekávanému teplotnímu zatížení pláště při požáru FVE. Z tohoto důvodu se předpokládá změna požadavku na přísnější, který by i metodikou zkoušení odpovídal tepelným výkonům při požáru FVE. V návaznosti se také předpokládá pod FVE nezbytnost požárního uzavření střešních skladeb nehořlavou izolací třidy reakce na oheň A minimální tloušťky 50 mm.

Zkouška nešíření požáru střešním pláštěm B ROOF (t3) výkonově zcela neodpovídá požárnímu zatížení při požáru FVE. Předpokládá se brzký zpřísněný požadavek s navazujícím požární uzavřením střešních skladeb tepelnou izolací třídy reakce na oheň A1 min. tl. 50 mm

FVE a podkladní konstrukce ploché střechy

FVE se standardně navrhují pomocí speciálních software. Tyto programy dokáží kvalitně navrhnout vlastní konstrukci elektrárny, její nutné přitížení apod. Z hlediska navazujícího podkladu tento považují za ideálně tuhý. To však ve skutečnosti není pravda. Plochá střecha s povlakovými hydroizolacemi (tloušťky nejčastěji 1,5 mm) je extra citlivá konstrukce na přetížení, zatlačení základových patek, možné rozšlapání tepelné izolace při montáži FVE, proražení ostrými hranami konstrukčních profilů či používaného nářadí.

FVE zpravidla také montují pracovníci z oboru elektro, a ti nemají často o fungování a potřebách střešního pláště žádné vědomosti. Při dotazu na projektanta FVE „Jaká bude maximální deformace od dlouhodobého zatížení pod zakládací patkou FVE?“ tento zpravidla jen pokrčí rameny. Nejsou zde stanoveny požadavky, neznámou je zohlednění působení roznášecího úhlu pro různé skladby. Přitom střihové namáhání povlakové hydroizolace patří k častým příčinám poruch plochých střech a oprava střešního pláště (po zatečení) pod FVE je zcela jistě velmi komplikovanou a drahou záležitostí.

FVE se zpravidla navrhují pomocí speciálních programů, které vůbec nezohledňují pevnostní parametry podkladní konstrukce, požadované a skutečné deformace

Úskalí FVE z hlediska podkladu ploché střechy
  • FVE montují především elektrofirmy, které často nemají základní znalosti o plochých střechách
  • FVE se navrhují dle SW (programů), které neberou v potaz pevnostní parametry podkladu, který považují za ideálně tuhý
  • Ploché střechy jsou extra citlivé na poškození povlakové hydroizolace tl. nejčastěji 1,5 mm a prošlapání tepelných izolací
  • Montáž FVE vyžaduje zvýšený provoz po střeše. Pokládka např. po OSB deskách, jako je běžná u montáže světlíků, se neprovádí
  • Pro FVE neexistují platné normy pro zatěžování podkladu při stanovení max. deformace

 

Při montáži FVE hrozí prošlapání tepelné izolace a poškození povlakové hydroizolace konstrukcí, nebo nářadím

Nová kvalita izolace pro ploché střechy pod FVE

Zvýšené požadavky na skladby plochých střech pod FVE z hlediska zejména pevnostních parametrů při zachování nehořlavosti, tj. třídy reakce na oheň A1, si vyžádaly vývoj zcela nového typu minerální izolace, která překonává v několika ohledech vše, na co jsme dosud byli zvyklí.

Nové horní minerální desky se nazývají Isover XH (eXtra Hard) a přinášejí do střešních skladeb pod FVE celou řadu výhod. K základním výhodám řešení s Isover XH patří:

– S pevností v tlaku 100 kPa a bodovou zatížitelností 1.000 N jsou zcela minimalizována rizika rozšlapání tepelné izolace při montáži a následném provozu a údržbě, kdy je zvýšený pohyb pracovníků po střešním plášti.

– Uvedená izolace použitá jako horní vrstva zajistí nejmenší možnou deformaci pod zakládací patkou, nebo liniovým profilem nosné konstrukce. Velká střižná deformace, tj. rozdíl mezi zatíženou a nezatíženou částí střechy, je častým zdrojem poruch povlakových hydroizolací.

– Zajišťuje nejlepší roznesení tlakových napětí od konstrukce solární elektrárny na velkou plochu nosné konstrukce střechy, čímž se výrazně snižují deformace střešního pláště.

– Isover XH je minerální izolací třídy reakce na oheň A1, tzn. že je zcela nehořlavá, což zajišťuje splnění přísných protipožárních požadavků, nezbytných pro bezpečné fungování FVE.

– Zárukou nejdelší bezporuchové životnosti střešního pláště pod FVE je použití materiálů nejvyšší kvality (minerálních desek Isover XH a vysoce kvalitní povlakové hydroizolace). Vysoká životnost ploché střechy pod FVE je zcela zásadní, protože případné opravy jsou extrémně nákladné a komplikované.

Autor: Ing. Pavel Rydlo, Saint-Gobain Construction Products CZ a.s., divize Isover