Fotovoltaïsche installaties op platte en hellende daken

Voorziening

Een hellend of plat dak biedt een uitstekend vlak om zonnepanelen te plaatsen. Toch moet men hierbij een aantal voorzorgsmaatregelen treffen. Afhankelijk van het daktype, heeft de projectbeheerder verschillende opties.

Inhoudstafel

Wat is een fotovoltaïsche installatie op een dak?
Welke zijn de mogelijke systemen om een fotovoltaïsche installatie op een plat dak te plaatsen?
Welke zijn de mogelijke systemen om een fotovoltaïsche installatie op een hellend dak te plaatsen?
Is een groendak verenigbaar met een fotovoltaïsche installatie op dak?
Waarop moet men letten bij het plaatsen van een fotovoltaïsche installatie op een dak?
Voorbeelden van fotovoltaïsche installaties op daken
Meer weten

Wat is een fotovoltaïsche installatie op een dak?

Bij een installatie op de dakbedekking worden de zonnepanelen op een plat of hellend dak gemonteerd zonder dat de onderliggende dakelementen worden verwijderd. De zonnepanelen worden rechtstreeks door middel van steunen op de dakbekleding geplaatst. Het dak behoudt aldus zijn verschillende functies (waterdichting, bescherming, enz.).

De half of volledig ingebouwde montages worden toegelicht in Voorziening | BIPV.

Welke zijn de mogelijke systemen om een fotovoltaïsche installatie op een plat dak te plaatsen?

Console

De panelen worden op geprefabriceerde kunststof (PEHD) consoles geplaatst, die zijn gevuld met grind of betonblokken, om voor de nodige ballast te zorgen.

In dit modulaire en eenvoudig te plaatsen systeem worden de panelen opgesteld in een hellingshoek ten opzichte van de console. Het nadeel is dat dit ontwerp weinig vrijheid biedt betrekking tot de hellingsgraad en dat er een aanzienlijke ballast in elke console moet worden geplaatst.

Fotovoltaïsche panelen op console op een plat dak

Voorbeeldgebouw Henegouwenkaai © Yvan Glavie

Metalen draagstructuur

De panelen worden bevestigd op een metaalstructuur, die op haar beurt op een ballast systeem wordt bevestigd (die vaak uit betonblokken bestaat). Over het algemeen is dit type structuur niet duur omdat het systeem al in het atelier kan worden geprefabriceerd zodat het gemakkelijk te plaatsen is. De verschillende rijen worden vaak onderling vastgemaakt om de ballast en de impact op de gebouwstructuur te beperken. De panelen worden doorgaans hellend geplaatst voor een groter rendement, maar ze kunnen ook horizontaal op elkaar geplaatst worden.

Bij grote installaties kunnen zelfs structuren zonder ballast gebruikt worden. De structuur zelf en de panelen leveren dan voldoende ballast om te voorkomen dat de panelen bij stormwind worden losgetrokken.

Draagstructuur met ballast voor verschillende kleine fotovoltaïsche installaties

Draagstructuur zonder ballast voor een oppervlakte van 400 m² zonnepanelen

Voorbeeldgebouw Brussel Bad, Laken © Bernard Boccara

Draagstructuur die aan de gebouwstructuur wordt bevestigd

De draagstructuur wordt bevestigd aan het dak om de panelen te bevestigen zonder ballast te gebruiken, waardoor overbelasting van de bouwconstructie wordt voorkomen. Dit type van installatie vergt een perfecte waterafdichting van de dakbekleding ter hoogte van de bevestigingen, om waterinsijpeling te voorkomen.

Fotovoltaïsche panelen op draagstructuur, bevestigd aan de gebouwstructuur

Voorbeeldgebouw Sans soucis © Yvan Glavie

Hybride structuur: ballast + bevestiging

Er bestaan ook hybride oplossingen die bestaan uit een compromis tussen de ballast- en de bevestigingsoplossingen. Ze maken een minimum aan ballast mogelijk met een minimum aan bevestigingspunten en passen zich dus aan de draagkracht van het dak aan.

Soepele panelen in dunne lagen

De soepele panelen in dunne lagen (amorf silicium) kunnen rechtstreeks op het dakoppervlak verlijmd worden. Deze technologie wordt gebruikt op platte daken met een lichte hellingsgraad zodat de panelen vanzelf gereinigd worden door het afvloeiende regenwater.

Het voordeel van deze oplossing is dat er geen ondersteunende structuur of ballast nodig is, en dat er geen schaduw valt op de omliggende paneelrijen. Anderzijds is de amorfe technologie veel minder efficiënt dan monokristallijne of polykristallijne siliciumcellen.

Pagina | Keuze van fotovoltaïsche technologie op basis van een vergelijking van de verschillende fotovoltaïsche technologieën

Systeem opgebouwd uit modules in dunne lagen, die verlijmd worden op het dakafdichtingsmembraan

Vergelijking van de verschillende systemen

Vergelijkende tabel van de verschillende fotovoltaïsche systemen voor montage op een plat dak

	Oppervlaktelast [kg/m² dakoppervlakte]	Hellingshoek van de panelen [°]
Consoles of draagstructuur met ballast	> 80	[15; 40]
Draagstructuur die aan de gebouwstructuur wordt bevestigd (zonder ballast)	> 40	[15; 40]
Soepele panelen in dunne lagen	10 <	[0; 10]

Oppervlaktelast

[kg/m² dakoppervlakte]

Hellingshoek van de panelen

[°]

Consoles of draagstructuur met ballast

> 80

[15; 40]

Draagstructuur die aan de gebouwstructuur wordt bevestigd (zonder ballast)

> 40

[15; 40]

Soepele panelen in dunne lagen

10 <

[0; 10]

Deze cijfers zijn louter indicatief; de te voorziene belasting van de gebouwstructuur moet geval per geval worden bestudeerd (type panelen, draagconstructie, invloed van de wind, enz.).

Welke zijn de mogelijke systemen om een fotovoltaïsche installatie op een hellend dak te plaatsen?

Bevestigingsprincipe

De fotovoltaïsche panelen worden op rails bevestigd, die op hun beurt door middel van haken aan het dakgebinte verankerd zijn. Alle bevestigingsmaterialen worden vaak samen het schroefwerk in een kit meegeleverd met de panelen. Over het algemeen is het geheel vervaardigd uit roestvrijstalen of aluminium materialen. Enkel de haken verschillen al naargelang het type dakbedekking (dakpannen, leien of zink). De structuur moet ook de kabelgoten van de elektriciteitskabels en alle bijhorende onderdelen omvatten.

TV 263 © WTCB

Bevestiging van de haken

De haken mogen rechtstreeks in het gebinte verankerd worden, ofwel in tussenelementen, zoals latten of metalen profielen, om de lasten te spreiden.

Verankering aan het gebinte

TV 263 © WTCB

Verankering aan een lat

TV 263 © WTCB

Verankering aan een metalen profiel

TV 263 © WTCB

Aanpassing van de dakpannen

De installatie van de zonnepanelen vereist ook dat de dakpannen worden aangepast, om te verhinderen dat de haak ermee in contact komt. Er kan ook overwogen worden om metalen dakpannen te gebruiken.

Aanpassing van een dakpan bij doorvoer van een haak

TV 263 © WTCB

Andere bevestigingssystemen

Zinkbekleding met staande naad: versnijding van een metaalfolie voor bevestiging aan de latten of aan het gebinte, of gebruik van klemmen die op de uitspringende staande naden worden bevestigd;
dak in golfplaten of geprofileerde platen: de rails kunnen met drevels aan het gebinte worden bevestigd;
Sarkingdak: de toegang tot het gebinte is moeilijker door de isolatielaag; daarom worden de haken verankerd in de tengellatten die de dakbedekking dragen of door middel van een lat die tegen deze tengellatten wordt bevestigd;

Voorbeelden van installatie

Voor en na de plaatsing van zonnepanelen

© Bernard Boccara

Is een groendak verenigbaar met een fotovoltaïsche installatie op dak?

De combinatie groendak-zonnepanelen biedt de volgende voordelen:

verlaging van de temperatuur van de panelen, ten voordele van de fotovoltaïsche energieproductie (hoe hoger de temperatuur, des te lager de opwekking). Dit punt wordt besproken in paragraaf | Temperatuur die door de fotovoltaïsche cellen wordt bereikt;
de fotovoltaïsche systemen worden rechtstreeks op het groendak geplaatst, zonder risico op beschadiging van het waterdichtingsmembraan;
verbeterde bescherming van de kabelbanen wanneer deze in het substraat zijn gelegd;
de beschaduwing is gunstig voor bepaalde planten tijdens de zomerperiode (vooral bij kleine substraatdiktes die gevoelig zijn voor uitdroging);
het substraat kan als ballast dienen voor de panelen;
gunstig voor regenwaterwinning. De grindzone aan de voet van de panelen maakt het onderhoud van de kolken en de regenwaterafvoer mogelijk, terwijl de verkleuring van het gewonnen water en de impact van de afvloeiing van het water op het groendak worden beperkt.
© Leefmilieu Brussel

Daarnaast biedt een groendak ook een reeks andere voordelen, waaronder:

meer biodiversiteit;
een verbeterd regenwaterbeheer;
minder oververhitting in het gebouw;
verbetering van het stedelijk microklimaat (oververhitting, luchtkwaliteit, geluid, ...).

Voor meer informatie, raadpleeg Dossier | Een groendak realiseren

Let wel: het is raadzaam om geen klimplanten te kiezen.

Fotovoltaïsche installaties op een groendak

Batex 183 © Bernard Boccara

Batex 194 © Bernard Boccara

Batex 217 © Bernard Boccara

Waarop moet men letten bij het plaatsen van een fotovoltaïsche installatie op een dak?

Aandachtspunten die gelden voor platte en hellende daken

Materialen: de materialen die gekozen worden voor de fotovoltaïsche installatie, moeten bestand zijn tegen:
- zonnestraling en meer bepaald UV-straling;mechanische aantasting (knaagdieren, vogels, wrijving, enz.); materialen in kunststof kunnen daarom beschermd worden door een sterker omhulsel;
- corrosie:
  - aanwezigheid van water en verzwarende omstandigheden (aan zee, industrie, enz.);
  - van het type verzinkt (metalen van verschillende elektrochemische potentialen);
vervanging van een paneel: het is nuttig om bij het ontwerp van de installatie na te gaan of de panelen individueel kunnen vervangen worden en men niet een hele reeks panelen moet verwijderen;
elektrische kabels: De kabels en toebehoren (connectoren, aansluitdozen, enz.) moeten worden geselecteerd op basis van hun mogelijke blootstelling aan externe omstandigheden (slecht weer, ozon, straling, UV, omgevingstemperatuur, vuur, enz.); ze moeten voldoen aan de IEC-normen (IEC 60529 voor IP-beschermingsgraad, enz.) en de plaatselijke voorschriften (AREI, enz.).
doorboring: de doorboring van het dak of de draagstructuur voor het doorvoeren van kabels gebeurt volgens de regels van goed vakmanschap (waterdichtheid, koudebrug). *** lien dispo pont thermique ***

Doorboring van de afdichting van een plat dak

TV 244 © WTCB

Doorboring van de afdichting van een hellend dak

TV 263 © WTCB

Specifieke aandachtspunten voor platte daken

Ballast: het is belangrijk om de juiste ballast en profielen (sterkte, windverband, enz.) te gebruiken zodat de structuur bestand is tegen sterke windkrachten (die de panelen kan optillen, doen verschuiven of omkeren), zonder dat de dakstructuur wordt aangetast;de toegestane belasting van een bestaand dak hangt meestal af van de bestemming van het gebouw en de toegankelijkheid van het dak.

Daken zijn normaal berekend voor de volgende bedrijfslasten:
- +/- 80 kg/m² voor ontoegankelijke daken;
- +/- 250 kg/m² voor toegankelijke daken van residentiële gebouwen;
- +/- 300 kg/m² voor toegankelijke daken van kantoorgebouwen;
er bestaan verschillende oplossingen om de ballast te beperken:
- het aan elkaar bevestigen van de panelen,
- het bevestigen van de panelen aan de gebouwstructuur,
- een kleinere hellingsgraad om de luchtweerstand te verminderen;

toegankelijkheid: voor het onderhoud van de panelen moet het dak toegankelijk zijn en moet er ruimte worden gelaten tussen de rijen van zonnepanelen;
uitzetting: bij metalen draagstructuren moet er een bescherming worden aangebracht tussen de draagstructuur en het dakafdichtingsmembraan. Deze beschermlaag moet de thermische uitzetting van het geheel opvangen zodat de waterdichting van het dak niet wordt beschadigd. De bescherming wordt bevestigd hetzij aan de dakdichting, hetzij aan de ballast, en moet chemisch verenigbaar zijn met de dakdichting. De uitzetting kan bovendien getemperd worden door de lengte van de gebruikte elementen te beperken.

Beschermende laag in kunststof tussen de draagstructuur en het dakafdichtingsmembraan

Specifieke aandachtspunten voor hellende daken

De staat van het dak

De levensduur van een fotovoltaïsche installatie bedraagt ten minste 25 jaar; het dak moet de installatie dan ook gedurende die tijdspanne kunnen dragen. Als het dak binnen de vijf jaar moet vervangen worden, dan is het interessanter om een volledige renovatie te overwegen, met isolatie, het plaatsen van veluxen, ingebouwde zonnepanelen (BIPV), enz.
Ventilatie

De ruimte tussen onderkant van de panelen en het dak moet voldoende groot zijn om de luchtdoorstroming te vergemakkelijken en dus ook de afkoeling van de panelen, zodat het rendement hoog blijft.

Zie voor meer informatie over de invloed van de temperatuur op het fotovoltaïsch rendement, pagina | Analyse van het productiepotentieel van fotovoltaïsche panelen