Tetti Solari Che Non Puoi Ignorare: Guida Completa ai Sistemi Fotovoltaici su Tetti a Falda e Piani

Introduzione del prodotto

All'interno del fotovoltaico integrato negli edifici (BIPV), il solare su tetto si distingue come la forma applicativa più importante. I tetti godono di eccellenti condizioni di irraggiamento solare, non sono influenzati dall'orientamento dell'edificio, sono meno soggetti a ombreggiamento e possono assorbire completamente la radiazione solare. Questi vantaggi rendono il tetto la posizione privilegiata per catturare l'energia solare. Il fotovoltaico su tetto rientra generalmente in due categorie principali: fotovoltaico su tetto inclinato e fotovoltaico su tetto piano.

Parametri tecnici

Fotovoltaico su Tetto Inclinato

Montaggio Diretto su Tetti Inclinati: I moduli fotovoltaici sono tipicamente posati in piano seguendo la direzione della superficie del tetto inclinato. Viene lasciato uno spazio tra i moduli e il tetto per consentire il passaggio dei cavi e la ventilazione per la dissipazione del calore, come mostrato sopra.

Per nuovi tetti inclinati in cemento o tetti inclinati in cemento di tipo villa (coperti con tegole), di solito è possibile pre-incorporare bulloni durante la fase di progettazione e gestire l'impermeabilizzazione del tetto con pratiche convenzionali. Durante l'installazione della base del modulo, lo strato impermeabile deve essere esteso sopra la base e le parti metalliche incorporate, con trattamento di sigillatura attorno ai bulloni di ancoraggio. Dove lo strato impermeabile viene perforato, è necessario utilizzare sigillante impermeabile per riempire lo spazio e bloccare qualsiasi percorso di infiltrazione dell'acqua piovana. Un ulteriore strato impermeabile dovrebbe anche essere aggiunto sotto la base, in modo che anche se si verifica una perdita nella parte superiore della base, l'acqua piovana non raggiunga lo strato strutturale.

Per tetti in acciaio colorato di grandi superfici di fabbriche e magazzini, la pendenza è generalmente dal 5% al 10%. I moduli possono essere posati parallelamente alla pendenza del tetto o disposti con un certo angolo di inclinazione. I supporti superiori si collegano alla struttura portante del tetto tramite vari connettori e fissaggi. Diverse strutture di pannelli in acciaio colorato richiedono diversi morsetti di supporto: migliore è l'abbinamento del morsetto con la tegola in acciaio colorato, maggiore è l'affidabilità del sistema di montaggio.

Per progetti di retrofit che aggiungono fotovoltaico a tetti esistenti in acciaio colorato, il metodo di fissaggio deve essere scelto in base alla struttura del pannello del tetto: si utilizzano collegamenti a morsetto adatti, collegamenti con bulloni forati o incollaggio con adesivo chimico per montare i supporti fotovoltaici sul pannello del tetto. Particolare attenzione deve essere prestata al rinforzo dell'impermeabilizzazione del tetto dopo l'aggiunta dell'impianto fotovoltaico, specialmente per i connettori che penetrano il pannello del tetto. È possibile applicare guarnizioni impermeabili o altri adesivi strutturali sigillanti per garantire le prestazioni di impermeabilizzazione. Inoltre, il carico strutturale della struttura in acciaio del tetto originale, delle capriate, degli arcarecci e dei pannelli del tetto deve essere ricontrollato tramite analisi delle sollecitazioni sugli elementi portanti per garantire la sicurezza strutturale.

Costruzione e installazione di tegole solari: Per nuovi tetti inclinati in cemento o tetti inclinati in cemento di tipo villa (coperti con tegole), oltre al comune tipo a montaggio diretto, molti progetti adottano la forma di tegole solari. Un tetto con tegole è un tipo di tetto inclinato la cui forma distintiva richiede un elevato standard di aspetto del modulo. Le tegole solari sono quindi spesso utilizzate per integrarsi con il tetto dell'edificio, come mostrato sopra.

Le tegole solari preservano lo stile architettonico complessivo, forniscono energia all'edificio e riducono contemporaneamente la temperatura interna. Le tegole solari devono corrispondere alle dimensioni modulari delle tegole ordinarie e non devono interferire con la normale funzione di drenaggio del tetto. La costruzione delle tegole solari è mostrata sopra.

Fotovoltaico su tetto piano

Posizionamento diretto: Per i tetti piani in calcestruzzo più comuni degli edifici, si adotta un array fotovoltaico a inclinazione fissa, utilizzando staffe in acciaio fissate su pilastri in calcestruzzo sul tetto. Le staffe dei moduli sono disposte con supporti trasversali lungo la direzione della lunghezza dell'unità strutturale. Vengono utilizzate connessioni bullonate tra le staffe e le fondazioni, tra i membri delle staffe e tra le staffe e gli arcarecci.

Questo metodo di montaggio comporta un carico strutturale relativamente piccolo, è facile da installare, generalmente non influisce sulla sicurezza della struttura del tetto dell'edificio, non danneggia il sistema di impermeabilizzazione originale del tetto e ha un costo economico relativamente basso. Per i nuovi edifici, i pilastri in calcestruzzo possono essere riservati durante la fase di progettazione secondo le dimensioni specifiche di installazione delle staffe, rendendo l'installazione conveniente. L'angolo di inclinazione delle staffe dei moduli può essere calcolato utilizzando un software fotovoltaico solare pertinente in base alla latitudine locale e alla disposizione del tetto, selezionando l'angolo ottimale rivolto al sole e di inclinazione.

Quando i moduli sono posizionati inclinati, è necessario considerare la spaziatura tra le file dell'array fotovoltaico per evitare che la fila anteriore ombreggi quella posteriore. La scelta dell'angolo di inclinazione e della spaziatura tra le file deve essere coordinata con le dimensioni specifiche dello spazio disponibile sul tetto. A condizione di soddisfare le condizioni di luce solare, è necessario selezionare l'inclinazione e la configurazione ottimali valutando tutti i fattori, in modo da aumentare la capacità installata per area del tetto e migliorare l'efficienza di generazione di energia. Sulla base dell'esperienza di progettazione passata, i sistemi fotovoltaici installati in questo modo hanno una capacità installata di circa 120–160 Wp/m² per unità di area e si consiglia di stimare a 150 Wp/m² durante la progettazione dello schema.

I tetti degli edifici ospitano molte strutture elettromeccaniche come torri di raffreddamento, ventilazione e ventilatori antincendio, apparecchiature per l'approvvigionamento idrico e il drenaggio, e tubazioni, nonché vani scala, locali macchine per ascensori e serbatoi antincendio sul tetto che si innalzano sopra il tetto. Tutti questi influenzano significativamente il posizionamento degli array fotovoltaici. L'area disponibile e continua del tetto per i moduli può essere piccola o dispersa, il che è sfavorevole per la disposizione del sistema e la combinazione dei cavi. La comunicazione e il coordinamento con l'architettura e le varie discipline elettromeccaniche devono essere effettuati all'inizio della fase di progettazione per garantire una migliore area e condizioni di installazione.

Installazione rialzata: Per utilizzare efficacemente lo spazio e superare gli svantaggi del montaggio diretto sul tetto, è possibile utilizzare una disposizione rialzata. Un telaio in acciaio a forma di tettoia viene aggiunto in posizione elevata sul tetto per supportare i moduli fotovoltaici senza influenzare la disposizione e l'uso delle apparecchiature sul tetto. I supporti dei moduli sono imbullonati agli arcarecci della struttura in acciaio della tettoia, adottando un'inclinazione orizzontale complessiva in cui i moduli sono posati piatti sulla struttura in acciaio della tettoia, come mostrato sopra.

Questo metodo massimizza l'uso dell'area del tetto ed evita interferenze con la disposizione delle apparecchiature sul tetto, ma è necessario considerare diversi problemi. Primo, la sicurezza. Poiché la tettoia in acciaio supera l'altezza del parapetto, condizioni meteorologiche estreme (come forti tifoni) potrebbero sollevare i moduli e farli cadere, creando pericolo sottostante. L'angolo di inclinazione di installazione non dovrebbe quindi essere troppo grande e la resistenza dei connettori di montaggio deve essere ricontrollata. Secondo, l'impatto della tettoia in acciaio sull'altezza dell'edificio e sul rapporto di superficie lorda. Sebbene la tettoia sia aperta su tutti i lati, i proprietari potrebbero successivamente chiuderla per utilizzarla, quindi è necessario confermare con le autorità locali di costruzione e pianificazione se la struttura può essere esentata dal calcolo dell'altezza e del rapporto di superficie lorda. Terzo, se le apparecchiature elettromeccaniche sul tetto come torri di raffreddamento, ventilatori di scarico e tubi di sfiato possono essere coperte dall'alto deve essere negoziato e confermato con le discipline pertinenti.

Per edifici con tetto in acciaio colorato di nuova costruzione, è possibile selezionare un pannello fotovoltaico integrato per tetti per posare i moduli su tutto il tetto — senza staffe, installazione rapida, calpestabile e senza necessità di riservare canali di manutenzione o pulizia. Rispetto all'aggiunta di moduli ordinari su pannelli metallici tradizionali, questa soluzione integrata offre prestazioni migliori in termini di resistenza al vento, impermeabilità, protezione antincendio e pieno utilizzo dell'area disponibile del tetto, come mostrato sopra.

Vantaggi Tecnici

• I tetti offrono un'esposizione solare superiore, libertà da vincoli di orientamento e ombreggiamento minimo

• Molteplici strategie di montaggio si adattano a tetti in cemento, acciaio colorato, tegole e tetti integrati

• Le tegole solari preservano l'estetica architettonica abbassando la temperatura interna

• Impermeabilizzazione rinforzata e ricontrollo strutturale garantiscono la sicurezza a lungo termine del tetto

• Angolo di inclinazione e spaziatura tra le file ottimizzati massimizzano la capacità installata e l'efficienza di generazione

• Pannelli fotovoltaici integrati per tetti offrono tetti senza staffe, calpestabili e resistenti alle intemperie

Applicazione del prodotto

Le soluzioni fotovoltaiche per tetti si applicano a un'ampia gamma di tipologie edilizie: ville residenziali con tetti inclinati in cemento o tegole, fabbriche e magazzini industriali con grandi tetti in acciaio colorato, strutture esistenti sottoposte a retrofit fotovoltaico ed edifici commerciali con tetti piani in cemento affollati di apparecchiature elettromeccaniche. Che si tratti di montaggio diretto, tegole solari, array a inclinazione fissa, strutture a pensilina rialzate o pannelli fotovoltaici completamente integrati, ogni approccio può essere adattato alle condizioni del sito per bilanciare resa energetica, impermeabilizzazione, sicurezza strutturale e aspetto architettonico.

Il punto di vista di Ooitech

Come fornitore globale di linee di produzione di pannelli solari, Ooitech ritiene che la diversità degli scenari di tetto qui descritti — dalle ville con tegole alle pensiline rialzate delle fabbriche — sia proprio il motivo per cui la qualità dei moduli e la coerenza dimensionale contano così tanto alla fonte. Le tegole solari devono corrispondere alla modularità delle tegole e gli array rialzati devono resistere a carichi da tifone, quindi le fasi di incorniciatura, laminazione e test EL della produzione dei moduli determinano direttamente se questi tetti rimarranno impermeabili e sicuri per decenni. Per gli ingegneri che vogliono vedere come vengono effettivamente costruiti moduli affidabili, seguire il canale YouTube di Ooitech all'indirizzo www.youtube.com/ooitech offre uno sguardo più approfondito sulla linea di produzione dietro ogni installazione affidabile sul tetto.