Montaż zestawu solarnego. Niezbędnik instalatora słonecznych systemów grzewczych cz. 5

Miejsce montażu

Dach budynku

W naszej szerokości geograficznej kształt dachu może być uwarunkowany między innymi klimatem (dach cztero- i dwuspadowy) lub względami estetycznymi (dach kopulasty, mansardowy). Kąt nachylenia dachu również zależy od lokalnych uwarunkowań i projektu architektonicznego.

Konstrukcja dachu w budynkach o średniej wielkości jest zazwyczaj wykonana z belek drewnianych, przy większych odległościach pomiędzy ścianami zewnętrznymi stosuje się konstrukcje stalowe, żelbetowe lub z drewna klejonego.

Konstrukcja nośna dachu musi przenieść obciążenia związane z naporem wiatru oraz naciskiem śniegu, a także unieść pokrycie dachu. Są to te elementy, które przenoszą ciężar dachu na ściany budynku. W budynkach tradycyjnych konstrukcję nośną dachu stanowi więźba dachowa, której funkcję w budynkach większych pełnią wiązary stalowe (kratownice) lub elementy żelbetowe.

Współcześnie stosuje się też więźby drewniane z elementów prefabrykowanych. Montaż instalacji solarnej wiąże się z koniecznością wykorzystania dachu jako konstrukcji nośnej.

Montaż instalacji solarnej zasadniczo nie powinien naruszyć konstrukcji dachu. Kolektory słoneczne stanowią co prawda dodatkowe obciążenie dla dachu, ale jedynie w przypadkach szczególnych wymagane jest zastosowanie uzupełniających wzmocnień dachu. Producenci kolektorów słonecznych i przeznaczonych do nich konstrukcji mocujących starają się, by elementy te były konstrukcjami lekkimi.

W przypadku montażu kolektorów słonecznych na typowym dachu budynku konstrukcja mocująca nie ma dużego znaczenia. Instalator musi natomiast uwzględnić następujące czynniki:

• transport na dach,
• usytuowanie na dachu,
• rodzaj i struktura pokrycia dachu
• rodzaj i struktura warstwy izolacyjnej,
• mocowanie kolektora.

Zadaniem pokrycia dachu jest ochrona przez wpływami atmosferycznymi. Na potrzeby montażu kolektorów słonecznych, czy to na połaci, czy w jej wnętrzu, wyjmowane są pojedyncze dachówki albo całe ich pola.

Wielu producentów dostarcza dachówki wentylacyjne pozwalające na wprowadzenie przewodów instalacji solarnej pod połać dachu. Zdarza się jednak, że instalator musi naruszyć istniejącą warstwę ochronną służącą do odprowadzenia deszczówki, wody kondensującej lub wody ze śniegu. W tym przypadku przejmuje odpowiedzialność za doprowadzenie połaci do stanu szczelności.

Napór wiatru, obciążenia

Wielkość obciążeń związanych z naporem wiatru lub śniegu wzrasta wraz z powierzchnią lub wysokością budynku. Standardowe kolektory słoneczne konstruowane są najczęściej z myślą o zastosowaniu w budynkach o wysokości do 20 m, odpowiednio wymiarowuje się wówczas ich konstrukcje mocujące, budowę oraz szybę solarną.

W przypadku montażu w górach albo w budynkach wielorodzinnych powyżej 20 m wysokości należy zastosować wzmocnione konstrukcje mocujące. Jednocześnie w przypadku montażu na dachach płaskich niezbędne jest zastosowanie większych płyt fundamentowych.

Należy bezwzględnie pamiętać o następujących zagadnieniach:

• prace muszą być prowadzone przez wykwalifikowany personel,
• w przypadku starych dachów i dachów płaskich należy zbadać ich stan oraz statykę,
• przy wykonywaniu prac należy przestrzegać wszelkich przepisów związanych z bezpieczeństwem pracy,
• do transportu kolektorów słonecznych na dach stosować należy odpowiednio przystosowane środki, jak drabiny, podnośniki montażowe (zwyżki) albo platformy robocze,
• w przypadkach szczególnych niezbędne jest zastosowanie rusztowania albo dźwigu,
• należy pamiętać o ochronie odgromowej i uziemieniu.

Przygotowanie miejsca pracy

Prawidłowe rozpoznanie warunków w miejscu montażu kolektorów słonecznych to element właściwego przygotowania miejsca pracy. Dla uniknięcia zbędnych opóźnień prac należy w pierwszej kolejności uwzględnić następujące kwestie:

• czy kolektory nie będą zacieniane przez drzewa, sąsiednie budynki lub ich części, z uwzględnieniem pór roku oraz upływu czasu,
• czy nie będzie zacieniane miejsce, w którym umieszczony został czujnik temperatury,
• czy w razie konieczności konserwacji kolektory będą łatwo dostępne; należy zostawić wolny dostęp do komina,
• czy nad kolektorami nie znajdują się anteny – grozi to zanieczyszczeniem przez ptaki,
• czy odległość do zasobnika solarnego wynosi poniżej 20 m,
• czy konieczne jest zastosowanie dodatkowych urządzeń (zwyżka, dźwig),
• czy wymagane jest zastosowanie dodatkowych rusztowań zabezpieczających,
• w jaki sposób i kto zintegruje kolektory z dachem (dekarz),
• czy dachówki umieszczone są na zaprawie,
• czy możliwe jest chodzenie po dachu (kruche dachówki),
• w przypadku dachu płaskiego sprawdzić należy, czy pokrycie dachu jest stabilne (miękki dach),
• czy można zapewnić minimalny wymagany przepisami odstęp od zamocowanych trwale elementów,
• jak optymalnie wykonać montaż przewodów rurowych z dobrą izolacją oraz przejściem przez dach,
• czy istnieje przewód kominowy pod przewód pionowy,
• czy przewód kominowy należy przedzielić,
• czy konieczne są uzgodnienia z kominiarzem,
• w jaki sposób umieszczony zostanie zasobnik solarny w miejscu do tego celu przewidzianym,
• w jaki sposób zrealizowane zostanie dogrzewanie zasobnika (integracja z istniejącą siecią),
• w jaki sposób i kto wykona podłączenia elektryczne (podłączenie do sieci, odgromienie/uziemienie, regulator),
• czy w pomieszczeniu, w którym znajdować się ma zasobnik, istnieje przyłącze ściekowe,
• czy w przypadku budynków nowych albo przebudowy przewidziano zabudowę przewodu pionowego z kablem czujnika temperatury.

W skład potrzebnego do montażu kolektorów zestawu narzędzi wchodzą:

• pas monterski z narzędziami,
• wkrętarka akumulatorowa, ewentualnie elektryczna z przedłużaczem,
• szlifierka kątowa dla podcięcia dachówki,
• drabina z wyposażeniem,
• urządzenia zabezpieczające,
• przyssawki gumowe w przypadku konieczności montażu szyb,
• wiertarka do drewna,
• piła do metalu w przypadku pokryć lub okuć metalowych,
• ewentualnie rusztowanie, wyciąg lub dźwig.

Natomiast wśród materiałów znaleźć się powinny:

• masa bitumiczna do wykonania uszczelnień przejść dachowych,
• materiały izolacyjne odporne na działanie czynników atmosferycznych,
• szeroka taśma ołowiana do wykonania uszczelnień pomiędzy ramą kolektora a dachówkami w przypadku montażu kolektorów w połaci dachu,
• uchwyty lub opaski specjalne do dachówek w przypadku montażu kolektorów w połaci dachu.

Bezpieczeństwo pracy

Montaż instalacji solarnej wymaga od instalatora znajomości przepisów dotyczących wykonywania na dachu prac o zróżnicowanym charakterze. Należy uwzględnić ryzyko związane z pracą na wysokości oraz niebezpieczeństwo implozji rur próżniowych.

Narzędzia bezpieczeństwa

W trakcie prac na dachach pochyłych niezbędne jest zastosowanie narzędzi wymaganych stosownymi przepisami bezpieczeństwa. Należą do nich szelki bezpieczeństwa oraz linki zabezpieczające z końcówkami zatrzaskowymi, często oferowane są one w postaci zestawów do pracy na wysokości.

Linka zabezpieczająca musi być mocowana w sposób pewny za pomocą zamykanego uchwytu mocującego do muru lub konstrukcji wspartej na krokwiach. Pętle linek zabezpieczających powinny mieć konstrukcję chroniącą przed ich przetarciem, najczęściej wyposażone są we wkładki metalowe.

Zdarza się, że kolektory słoneczne trzeba transportować pod liniami elektrycznymi lub montować w pobliżu linii elektrycznych. W takich przypadkach należy przed rozpoczęciem prac na dachu odpowiednio zabezpieczyć przewody linii elektrycznej za pośrednictwem przeznaczonych do tego celu materiałów izolacyjnych.

Również w przypadku pracy na dachach płaskich niezbędne jest zastosowanie narzędzi bezpieczeństwa, na przykład gdy w trakcie transportu instalator znajdzie się w pobliżu krawędzi dachu.

Ścianki ochronne

Ścianki ochronne zabezpieczają przechodniów przed spadającymi z dachu materiałami, stanowią również dodatkowe zabezpieczenie przed upadkiem. Linki zabezpieczające ścianki ochronne mocowane są do krokwi, podobnie jak w przypadku osobistych narzędzi bezpieczeństwa. Wymiary takich ścianek ochronnych muszą być tak dobrane, aby chroniły one w obie strony obszar o 2 m szerszy od tego, na którym montowane są kolektory słoneczne.

Drabiny monterskie (przystawne)

Dobierając drabinę, należy zwrócić uwagę przede wszystkim na jej stabilność. W wypadku pracy na podłożu gładkim należy zabezpieczyć drabinę przed poślizgiem (przesunięciem), na przykład za pomocą stopek antypoślizgowych, a przy pracy w innych warunkach może być konieczne zastosowanie specjalnych grotów chroniących drabinę przed przemieszczeniem w grząskim gruncie (często wystarczą wymienne ostrogi).

Drabiny przystawne pracują bezpiecznie, o ile ustawione są pod właściwym kątem, wynoszącym 65–75°, i nie wystają więcej niż 1 m ponad krawędź dachu. Prawidłowość ustawienia drabiny można łatwo sprawdzić: gdy staniemy przy stopie drabiny, ustawimy ramię poziomo, a łokieć będzie dotykał szczebla lub podłużnicy, nachylenie drabiny powinno wynosić, jak wspomniano, 65–75°.

W przypadku drabin wysuwanych należy przed ich zastosowaniem sprawdzić funkcjonalność oraz prawidłowe ułożenie haków ustalających.

Stół dekarski

Podczas montażu kolektorów słonecznych w istniejącej połaci dachowej niezbędny jest demontaż dachówek na znacznej powierzchni. W tym przypadku wykorzystywany będzie tzw. stół dekarski. Jest on wyposażony w elastyczne podpory przylegające do istniejącej połaci dachu i podwieszane na hakach. Umożliwia dostosowanie się do kąta nachylenia powierzchni dachu i bezpieczne ułożenie materiałów.

Prace z rurami próżniowymi

W przypadku kolektorów z rurami próżniowymi istnieje niebezpieczeństwo implozji pojedynczych rur. Pęknięcie rury może być wynikiem błędów produkcyjnych, uszkodzeń podczas transportu albo obciążeń w trakcie montażu. Implozja jest efektem gwałtownego przedostania się powietrza do próżni, wyrównania się ciśnień i rozerwania szkła.

Dla ochrony przed możliwością powstania urazów w wyniku kontaktu z przelatującymi kawałkami szkła niezbędne jest zastosowanie rękawic skórzanych oraz okularów ochronnych szczelnie zakrywających oczy przez osoby mające w trakcie montażu styczność z rurami próżniowymi.

Montaż kolektorów słonecznych

Montaż w połaci dachu

Montaż kolektorów słonecznych w połaci dachu (rys. 1) wykonywany jest wyłącznie w przypadku kolektorów płaskich, urządzenia takie przejmują bowiem zadanie uszczelnienia połaci dachowej. Dla zapewnienia gwarancji należy zadbać o udział uprawnionego dekarza w prowadzonych pracach instalatorskich.

Montaż w połaci dachowej zalecany jest w budynkach nowych oraz w przypadku prac renowacyjnych. Przy takim sposobie montażu zachodzi dodatkowa redukcja strat ciepła, bo tylna część kolektora znajduje się pod połacią dachową i nie zachodzi jego podwiewanie, jak to ma miejsce w przypadku kolektorów montowanych na połaci dachu.

Równocześnie dzięki efektywnej izolacji cieplnej za absorberem nie dochodzi do grzania pomieszczeń znajdujących się pod kolektorami. Powierzchnia dachu odkryta na czas instalowania kolektorów słonecznych powinna być zabezpieczona plandeką lub folią.

Dla uniknięcia straty czasu niezbędna jest wcześniejsza dogłębna analiza instrukcji montażu danych kolektorów. Pozwala to na sprawdzenie, czy montaż kolektorów w wybranym miejscu istniejącej połaci dachu jest w ogóle możliwy, a jeśli nie, czy przed montażem kolektorów nie trzeba np. wzmocnić konstrukcji nośnej dachu.

Po zdjęciu dachówek w wybranym miejscu dokonuje się mocowania kolektorów albo wymaganych ram do łat lub krokwi. Połać dachową uszczelnia się za pomocą specjalnych kołnierzy, podobnych do uszczelnień okien dachowych, które stanowią element składowy zestawu solarnego. Dachówki wokół kolektorów powinny być dodatkowo zabezpieczone przed przemieszczeniem.

Montaż w połaci dachowej możliwy jest praktycznie wyłącznie przy nachyleniu połaci dachowej przekraczającym 30°, gdyż na rynku nie ma odpowiednich systemów uszczelniających.

Montaż na połaci dachu

W przypadku montażu na połaci dachu (rys. 2) kolektory słoneczne (zarówno płaskie, jak i próżniowe) mocowane są najczęściej w odległości od 5 do 15 cm nad połacią dachu, za pośrednictwem przeznaczonych do tego celu konstrukcji mocujących wykonanych ze stali ocynkowanej, aluminium lub ze stali nierdzewnej. W punktach mocowania tych konstrukcji wyjmowana jest jedna lub dwie dachówki w celu odsłonięcia krokwi.

Do odsłoniętych krokwi mocowane są haki montażowe o kształcie dostosowanym przez producenta kolektorów do rodzaju pokrycia powierzchni dachowej. Po zamocowaniu haków dachówki są ponownie wkładane. Do wystających ponad powierzchnię dachu końcówek haków mocuje się szyny, na których osadzane są kolektory słoneczne.

Pojawiły się również na rynku specjalnie ukształtowane dachówki z tworzywa sztucznego, do których bezpośrednio mocowane są szyny konstrukcji mocującej kolektory słoneczne. W tym przypadku wymagana jest wymiana jedynie pojedynczych dachówek, bez potrzeby wykonywania prac w konstrukcji dachowej.

Najprostszymi sposobami mocowania są te, w których kolektory słoneczne są zawieszane bez potrzeby wykonywania dodatkowych śrubunków.

Szczególnie odpowiedzialnym zadaniem w trakcie montażu instalacji solarnej jest transport kolektorów na dach. Z uwagi na wielkość tych urządzeń (kolektory wielkogabarytowe mogą mieć powierzchnię rzędu 10 m²) mogą one osiągać dużą wagę i stanowić duży problem transportowy.

Decyduje zwykle miejsce montażu na dachu – jeżeli do transportu zastosować można drabiny jako powierzchnie nachylone, liny i siła mięśni są wówczas środkiem wystarczającym. W innych przypadkach konieczne jest zastosowanie wyciągu dekarskiego, podnośnika montażowego (zwyżki), wciągarki lub dźwigu.

Montaż na dachu lub podłożu płaskim

Ten przypadek montażu zachodzi, gdy: usytuowanie dachu jest niekorzystne, montaż na dachu jest zbyt pracochłonny, dach jest płaski albo jako miejsce posadowienia może lub musi zostać wykorzystany ogródek czy dach garażu.

Posadowienie następuje za pośrednictwem dostarczanych seryjnie stelaży, najczęściej o nachyleniu 45°. Wymagany jest stabilny fundament oraz dobre zakotwienie. W wypadku kolektorów płaskich zastosowanie znajdują płyty chodnikowe albo krawężnikowe.

Według odpowiednich norm minimalne obciążenie w przypadku budynków do wysokości 8 m powinno wynosić 75 kg/m² powierzchni kolektorów, a dla budynków do 20 m wysokości 127 kg/m². Niezbędne jest więc sprawdzenie statyczności dachu przed montażem kolektorów.

Odległość kolektorów od krawędzi dachu powinna wynosić minimum 2 m. Pod obciążnikami należy ułożyć budowlaną matę ochronną, możliwe jest napinanie stelaży za pomocą linek stalowych w celu zabezpieczenia przed przesunięciem.

W przypadku montażu na dachach płaskich należy zapewnić efektywne izolacje orurowania, podobne jak przy dachach nachylonych. Przejścia przez połać dachową powinny być wykonywane za pośrednictwem przeznaczonych do tego celu elementów – najkorzystniejszym rozwiązaniem jest poprowadzenie przewodów rurociągów w istniejących szybach lub niewykorzystywanych przewodach kominowych.

W przypadku montażu kolektorów płaskich na wysokich budynkach wymagane jest często zastosowanie specjalnych stelaży pod konstrukcje mocujące kolektory, co jest wynikiem wzrostu naporu wiatru wraz z wysokością.

Alternatywnym rozwiązaniem bywa zastosowanie ułożonych poziomo próżniowych kolektorów słonecznych z bezpośrednim przepływem, gdyż możliwe jest w nich korzystne usytuowanie absorberów w stosunku do pozycji słońca. Duże obciążenia oraz długotrwałe przykrycie rur próżniowych śniegiem stanowią argument na niekorzyść takiego rozwiązania.

Montaż pozostałych komponentów

Zasobnik i obieg solarny

Przy montażu zasobnika należy zwrócić uwagę na następujące elementy:

• wymiary otworów drzwiowych, klatek schodowych oraz pomieszczeń piwnicznych,
• dobry dostęp do przyłączy przewodów zimnej i ciepłej wody oraz przewodów obiegu solarnego,
• jeśli zasobnik nie jest jeszcze wyposażony w wymienniki ciepła, należy pamiętać o prawidłowym położeniu wymiennika ciepła oraz jego przyłączy (zasilanie u góry, powrót u dołu),
• wszelkie króćce, które nie będą wykorzystywane, muszą być zaślepione i zaizolowane.

Przyłącze zimnej i ciepłej wody zasobnika solarnego do sieci wodnej budynku jest identyczne jak w typowym zasobniku c.w.u. Armatura bezpieczeństwa układu zimnej wody, której zastosowanie jest w tym przypadku wymagane, składa się z redukcji ciśnienia (gdy wynosi ono powyżej 5 barów), zaworu odcinającego i zwrotnego oraz zaworu bezpieczeństwa, którego odcięcie na odcinku do zasobnika powinno być niemożliwe.

Opróżnienie zasobnika następuje za pośrednictwem zaworu spustowego. Termostatyczny zawór trójdrogowy umieszczony na przewodzie wody ciepłej, do którego doprowadzona zostaje woda zimna, umożliwia nastawienie/ograniczenie temperatury do wymaganej w punktach odbioru ciepłej wody.

Przewody łączące zasobnik z kolektorami słonecznymi powinny być jak najkrótsze i bardzo dobrze zaizolowane. Pompa obiegowa, zawór zwrotny, naczynie przeponowe oraz zawór bezpieczeństwa należy instalować na gałęzi powrotu.

Producenci oferują najczęściej kompletne grupy solarne wyposażone we wszystkie niezbędne podzespoły. Zawór bezpieczeństwa i naczynie przeponowe powinny być bezwzględnie instalowane w sposób uniemożliwiający ich odcięcie od pola kolektorów słonecznych.

Czujniki, regulator i przyłącze sieciowe

Prace elektryczne związane z montażem zestawu solarnego dotyczą podłączenia czujników, zabudowy i podłączenia sterowania, montażu pomp obiegowych (obwodu solarnego i obwodu grzewczego), zabezpieczenia odgromowego oraz uziemienia instalacji solarnej.

Prace te powinny być zasadniczo przeprowadzane przez osobę uprawnioną do wykonywania prac elektroinstalacyjnych. Firma montująca instalacje solarne powinna więc zatrudniać odpowiedni personel.

Urządzenia instalacji solarnej wyposażone są zwykle w elementy umożliwiające właściwe usytuowanie czujników, mogą to być na przykład tuleje zanurzeniowe lub specjalne. Instalator dokonuje wówczas jedynie podłączenia czujników i prowadzi kable. Należy przy tym uważać, aby kable nie były prowadzone do regulatora w pobliżu gorących rur (niebezpieczeństwo przegrzania). Obwód regulatora powinien być wyposażony w zabezpieczenia przepięciowe, w tym na wypadek wyładowań atmosferycznych.

W przypadku konieczności przedłużenia przewodów czujników temperatury należy pamiętać o zastosowaniu przewodów o przekrojach zalecanych przez producenta regulatora solarnego. Nie powinny być one prowadzone w pobliżu przewodów sieci 220/380 V, gdyż powstające pole elektryczne może zakłócać wyniki pomiarów. Na zaciskach regulatora naniesione są oznaczenia przyłączy zasilania, pompy oraz czujników. Zaleca się, by regulator miał oddzielny obwód prądowy.

Standardowy regulator solarny wykonany jest w formie regulatora różnicowego, włączającego i wyłączającego pompę solarną przy zadanych parametrach różnicy temperatur załączania i wyłączania, zapewniającego sporadyczną regulację prędkości obrotowej pompy.

Regulator ma szereg wskaźników i lampek kontrolnych, takich jak kontrolka załączenia pompy, sygnalizacja osiągnięcia temperatur maksymalnych, wskaźniki cyfrowe temperatur na kolektorach i w zasobniku itd. Regulator taki ma również wiele funkcji dodatkowych:

• ochrony zasobnika solarnego,
• ochrony kolektorów słonecznych,
• załączenia ręcznego pompy solarnej, „urlopu” czy odtajania kolektorów słonecznych (w wypadku kolektorów płaskich).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!