Konstrukcja balastowa pod fotowoltaikę

Konstrukcja balastowa na dach płaski to specjalny stelaż fotowoltaiczny, który mocuje panele za pomocą balastu – czyli dodatkowego obciążenia – zamiast stałych mocowań do połaci. W praktyce oznacza to, że cała instalacja spoczywa na dachu bez wiercenia otworów czy klejenia. Stabilność systemu zapewniają odpowiednio rozmieszczone bloczki betonowe dociążające konstrukcję.

Taki montaż nieinwazyjny jest polecany dla każdego dachu, gdzie nie chcemy lub nie możemy naruszać pokrycia (np. na nowych dachach z membraną lub papą, dachach gwarancyjnych, dachach o zbyt grubej hydroizolacji itp.). Należy jednak pamiętać, że obciążenie dachu wzrasta – przed zastosowaniem balastu trzeba upewnić się, że konstrukcja budynku wytrzyma dodatkowy ciężar.

Czym jest konstrukcja balastowa na dach płaski?

Konstrukcja balastowa fotowoltaika to jeden z typów dachowych konstrukcji fotowoltaicznych, w którym za utrzymanie paneli odpowiada masa obciążników, a nie stałe łączenie z dachem. Innymi słowy, jest to system montażowy niewymagający przykręcania ani zgrzewania do podłoża – moduły PV instalowane są poprzez obciążanie blokami betonowymi tzw. balastem specjalnej podstawy zwanej „omegą” w miejscach typowych punktów mocowania.

Taka podstawa jest wykonywana z bardzo wytrzymałego gatunki stali z odpowiednia powłoką cynkowo-magnezową. Cienki arkusz blachy jest docinany do odpowiednich wymiarów, a następnie na prasie krawędziowe nadawany jest mu wysokość zgodna z wysokością dolnej części konstrukcji. Dzięki temu otrzymujemy idealnie dopasowany element do trójkątnych podpór konstrukcji tzw. ekierek fotowoltaiczny.

Całość utrzymuje panele pod optymalnym kątem nachylenia i zapobiega ich przesuwaniu czy podwianiu nawet przy silnym wietrze. Co ważne, jedynym “łączeniem” z dachem jest tutaj ciężar – brak ingerencji mechanicznej oznacza brak ryzyka uszkodzenia hydroizolacji. W efekcie panele fotowoltaiczne na płaskim dachu mogą być zamontowane praktycznie na każdym pokryciu (membrana, papa, blacha itp.), o ile dach ma wystarczającą nośność.

Zalety montażu balastowego

Montaż paneli fotowoltaicznych w systemie balastowym wiąże się z kilkoma istotnymi zaletami. Opisujemy je poniżej, aby dobrze zrozumieć z czym wiąże się wykonanie takiej konstrukcji.

Bezinwazyjność dla dachu

Brak konieczności wiercenia otworów czy naruszania poszycia – konstrukcję po prostu ustawia się na dachu. Minimalizuje to ryzyko przecieków i uszkodzeń pokrycia. Instalację można w przyszłości łatwo zdemontować lub przenieść. To duży atut np. przy nowych lub wynajmowanych budynkach.

Uniwersalność zastosowania

Konstrukcje balastowe sprawdzają się na większości dachów płaskich, niezależnie od materiału pokrycia. Można je stosować na halach przemysłowych, budynkach komercyjnych i mieszkalnych, a nawet na dachach pokrytych żwirem czy zielonych dachach. Nie ma też problemu mostków termicznych – brak punktowych mocowań oznacza, że warstwy izolacji dachu pozostają nienaruszone.

Prosty i szybki montaż

System składa się z prefabrykowanych elementów, które można łatwo złożyć na miejscu – niczym klocki. Typowy zestaw to trójkątne wsporniki (ekierki), łączniki rzędów, podstawy „omega” i bloczki betonowe. Całość skręca się standardowymi śrubami, bez specjalistycznych narzędzi. Ułożenie bloczków zgodnie z projektem kończy pracę – montaż przebiega sprawnie i nie wymaga angażowania dekarzy czy spawaczy. Równie łatwy jest ewentualny demontaż konstrukcji.

Swoboda konfiguracji modułów

System balastowy daje dużą elastyczność w rozmieszczeniu paneli. Możliwe jest ustawienie modułów idealnie na południe pod optymalnym kątem (np. ~15°) lub zastosowanie układu wschód–zachód z dwoma rzędami paneli pochylonych przeciwnie (z reguły ~10°). Konfiguracja wschód-zachód cieszy się popularnością na większych dachach – ma niższy profil, pozwala zagospodarować więcej powierzchni i wymaga mniejszej ilości balastu na m².

Z kolei klasyczne ustawienie południowe zapewnia najwyższe uzyski energii w południe. Dobór układu jest więc kwestią indywidualną i stanowi dodatkowy atut – instalację można zaprojektować pod kątem maksymalnej wydajności lub optymalnego wykorzystania przestrzeni.

Rodzaje systemów balastowych

Na rynku dostępne są różne konstrukcje dachowe wykorzystujące balast, które można podzielić na dwa główne typy. Wybór zależy m.in. od wymagań konstrukcyjnych dachu i preferowanego układu paneli:

Aerodynamiczne systemy balastowe

Nowoczesne konstrukcje zintegrowane w tzw. układ wyspowy, gdzie rzędy paneli są ze sobą trwale połączone, często uzupełnione tylnymi i bocznymi osłonami przeciwwiatrowymi. Taka budowa zwiększa sztywność całości i zmniejsza siły działające od wiatru, dzięki czemu wymagane jest mniej balastu do dociążenia instalacji.

Systemy aerodynamiczne rekomenduje się szczególnie w przypadku dachów o ograniczonej nośności, gdzie nie można sobie pozwolić na bardzo duży dodatkowy ciężar. Ich zaletą jest również równomierne rozłożenie obciążenia – dzięki łączeniu modułów eliminuje się punkty skupionego nacisku na stropie.

Tradycyjne ekierki z balastem

Klasyczne rozwiązanie, w którym niezależne trójkątne wsporniki (ramy w kształcie przypominającym ekierkę) są rozmieszczone pod panelami i obciążone bloczkami na każdej podstawie. Ten system cechuje prostota oraz dowolność konfiguracji – można rozstawić moduły w niemal każdym układzie na dachu, dopasowując do kształtu połaci czy omijając przeszkody.

Ekierki z balastem nie wymagają żadnego kotwienia do podłoża, dlatego zachowują pełną szczelność dachu. Sprawdzą się najlepiej na dachach o większej dopuszczalnej nośności, które bez problemu udźwigną punktowe obciążenia bloczkami. W zamian otrzymujemy elastyczność rozmieszczenia i łatwość montażu, choć kosztem nieco większej masy balastu w porównaniu z systemami aerodynamicznymi.

Budowa i montaż konstrukcji balastowej

Typowa konstrukcja balastowa PV składa się z kilku podstawowych elementów. Głównym komponentem jest konstrukcja wsporcza – profile tworzące ramę w kształcie trójkąta (ekierki), które utrzymują panel pod zadanym kątem. Do podstawy każdej takiej podpory mocuje się specjalny element „omega”, czyli profil montażowy o charakterystycznym przekroju Ω. Stanowi on platformę pod bloczki balastowe i zapewnia ich stabilne ułożenie.

Betonowe bloczki (najczęściej o wymiarach ok. 38×24×12 cm i masie ~23 kg każdy) są układane na profilu omega nad stopą ekierki – dzięki temu dociążają konstrukcję dokładnie tam, gdzie występują największe siły wiatru. Profil omega równomiernie rozkłada ciężar, zapobiegając nadmiernemu punktowemu naciskowi na izolację dachową.

Materiały i produkcja fotowoltaicznej konstrukcji balastowej

Konstrukcje balastowe fotowoltaika są projektowane tak, by sprostać lokalnym warunkom wiatrowym i śniegowym. Inżynierowie określają wymaganą liczbę i rozmieszczenie bloczków na podstawie obliczeń – szczególnie dokładnie dociążane są skrajne rzędy paneli oraz narożniki instalacji, gdzie działają największe siły.

Kluczowe elementy konstrukcji (profile nośne, łączniki, śruby) wykonuje się z materiałów odpornych na korozję, głównie ze stali konstrukcyjnej z odpowiednimi powłokami ZM oraz aluminium. Te materiały są bardzo cenione w fotowoltaice ze względu na swoją lekkość, trwałość i odporność na warunki atmosferyczne.

Dzięki temu sam stelaż nie stanowi dużego obciążenia, a jednocześnie wytrzymuje dziesiątki lat eksploatacji. Standardowo panele na dachach płaskich ustawia się pod kątem rzędu 10–15° – pozwala to uzyskać kompromis między wydajnością a odpornością na wiatr. Większe kąty (np. 30°) dałyby wprawdzie wyższe uzyski zimą, ale przy silnych podmuchach mogłyby być mniej bezpieczne.

Z tego względu większość systemów balastowych ogranicza wysokość paneli, a czasem oprócz wiatrownic tylnych stosuje się dodatkowe osłony wiatrowe na brzegach, żeby wzmocnić odporność na wiatr konstrukcji.

Jak odbywa się montaż konstrukcji balastowej na dachu płaskim?

Montaż takiej konstrukcji przebiega szybko i bezinwazyjnie. Na czystej, równej powierzchni dachu rozkłada się ewentualne maty ochronne (oddzielające profile od poszycia), następnie rozmieszcza się elementy konstrukcji zgodnie z projektem. Trójkątne wsporniki łączy się z profilami omega i ewentualnymi łącznikami między rzędami.

Gdy stelaż fotowoltaiczny jest skręcony, układa się przewidziane bloczki balastowe we wskazanych miejscach. Na tak przygotowanej konstrukcji mocowane są moduły PV za pomocą standardowych klem (uchwytów) końcowych i środkowych. Cały proces nie wymaga ingerencji w budynek – nie jest potrzebne wiercenie ani użycie otwartego ognia.

Dobrze zaprojektowana i zmontowana konstrukcja balastowa będzie stabilna i bezpieczna nawet przy bardzo silnym wietrze czy zalegającym śniegu.

Czy dach wytrzyma obciążenie balastem?

Jedynym istotnym warunkiem stosowania systemu balastowego jest odpowiednia wytrzymałość stropu. Dodatkowa masa balastu w dużych instalacjach może sięgać łącznie nawet kilkuset kilogramów rozłożonych na dachu. Choć ciężar ten jest rozproszony, każda realizacja powinna zostać przeanalizowana pod kątem nośności – najlepiej przez doświadczonego inżyniera budowlanego.

Producent konstrukcji powinien dostarczyć tzw. plan balastowy, czyli dokładne wytyczne ile i gdzie ułożyć obciążników, aby spełnić normy bezpieczeństwa przy danej prędkości wiatru i wysokości budynku. Jeśli nośność dachu jest poważnie ograniczona i nie pozwala na dodatkowy ciężar, alternatywą pozostają konstrukcje przykręcane lub zgrzewane (klejone) do pokrycia.

W większości przypadków jednak dobrze zaprojektowana konstrukcja balastowa pozwala cieszyć się fotowoltaiką bez ingerencji w dach, o ile tylko uwzględnimy wymagania statyczne budynku. Zawsze należy upewnić się przed montażem, że konstrukcja dachu ma odpowiedni zapas wytrzymałości – w razie wątpliwości warto zasięgnąć opinii działu konstruktorskiego producenta danego systemu montażowego.

Postaw na bezpieczne i trwałe konstrukcje fotowoltaiczne

Inwestycja w fotowoltaikę na dachu płaskim przynosi wymierne korzyści, pod warunkiem że zostanie fachowo zaprojektowana i wykonana. Każdy dach jest inny, dlatego dobór odpowiedniej konstrukcji (kąta nachylenia, sposobu mocowania, ilości balastu) warto powierzyć doświadczonym ekspertom.

Profesjonalna ekipa zadba, aby stelaż fotowoltaiczny był solidny i zabezpieczony przed czynnikami pogodowymi na długie lata. Dobrze zamontowane panele fotowoltaiczne na płaskim dachu będą pracować bezawaryjnie, a dach pozostanie szczelny i bez uszkodzeń.

System balastowy to sprawdzona metoda, dzięki której nawet zwykły dach nieużyteczny na co dzień zamienia się w małą elektrownię słoneczną. To rozwiązanie nie tylko zwiększa niezależność energetyczną i obniża rachunki, ale także czyni to bez kompromisów dla konstrukcji budynku.

Korzystając z nowoczesnych, certyfikowanych systemów montażowych mamy pewność, że nasza instalacja PV będzie bezpieczna, efektywna i przyjazna dla dachu. Wybierając konstrukcję balastową, stawiamy na przyszłościowe rozwiązanie – czystą energię ze słońca pozyskaną w sposób bezinwazyjny i dopasowany do naszych potrzeb.