Ontwerpparameters - Technieken
Technieken voor het monteren van zonnepanelen op hellende daken (WTCB)
4 september 2017
Dit artikel geeft een overzicht van de courant gebruikte montagetechnieken voor zonnepanelen op hellende daken en gaat dieper in op de methode waarbij de zonnepanelen (zowel thermische als fotovoltaïsche) gewoon bovenop de dakbedekking geplaatst worden. Dat gebeurt in de regel door plaatsing bovenop de dakbedekking ofwel door integratie of semi-integratie in de dakbedekking.
Bovenop de dakbedekking hebben zonnepanelen geen afdichtingsfunctie. De ruimte tussen de zonnepanelen en de dakbedekking is meestal open, zodat er een zekere luchtcirculatie en ventilatie is aan de onderzijde. De panelen worden gewoonlijk gemonteerd op rails uit aluminium, die op hun beurt stevig aan het daktimmerwerk bevestigd worden met specifieke hulpstukken (haken, deuvels, ...). Deze techniek kan toegepast worden op alle soorten dakbedekking. Het gebruikte bevestigingstype moet echter wel aangepast worden aan het daktimmerwerk om het risico op infiltraties te beperken.
Ventilatie
Bij montage door integratie vervangen de zonnepanelen de dakbedekking al dan niet volledig. Ze moeten bijgevolg ook identieke functies (bv. regendichtheid) en prestaties (bv. weerstand tegen wind, sneeuw, koude en warmte, brandbescherming...) vertonen. Als er grote zonnepanelen op de panlatten gemonteerd worden, moeten er specifieke aansluitingen (bv. zink- of koperbanen) toegepast worden om de omtrek van de zonnepanelen af te dichten. Als men kleine zonnepanelen gebruikt, worden ze geplaatst zoals de dakbedekkingselementen (ook wat de afdichting betreft).
Montage door semi-integratie wordt voornamelijk toegepast in Frankrijk en is minder verspreid in België. Daarbij wordt de plaats van de dakbedekking onder de zonnepanelen ingenomen door vervangingselementen die alle functies ervan overnemen (bv. regendichtheid) en bijgevolg ook dezelfde prestaties moeten hebben (bv. weerstand tegen wind, sneeuw, koude en warmte en brandbescherming). Bij dit systeem is het van groot belang dat het van de vervangingselementen afstromende regenwater via correct uitgevoerde en geschikte aansluitingen afgevoerd wordt naar het regenwaterafvoersysteem en dit zonder in contact te komen met het onderdak. De zonnepanelen worden op de vervangingselementen bevestigd met een specifiek systeem en hebben geen afdichtingsfunctie. De voegen tussen de zonnepanelen en met de vervangingselementen zijn meestal open, wat een zekere luchtcirculatie en ventilatie aan de onderzijde van de zonnepanelen geeft.
Een belangrijk verschil tussen deze technieken ligt in de ventilatie van de zonnepanelen. Zon-nepanelen die zich buiten het dak bevinden (bv. bovenop de dakbedekking of bij semi-integratie) zijn beter geventileerd. Dat is een voordeel voor fotovoltaïsche panelen, vermits dit hun temperatuurstijging binnen de perken houdt, gepaard gaat met een lichte rendementsstijging en de veroudering ervan vermindert. Voor thermische zonnepanelen is dit daarentegen een nadeel, aangezien ze sneller afkoelen. In de praktijk is de invloed van de ventilatie op het jaarlijkse rendement van de installatie eerder beperkt. Voor de fotovoltaïsche systemen is het verschil minder dan 5%.
Bevestigingstechnieken
Om de stabiliteit van bovenop de dakbedekking gemonteerde zonnepanelen te garanderen, moet men een aantal bevestigingspunten voorzien naargelang van de op de zonnepanelen uitgeoefende belastingen en het gebruikte verankeringssysteem. Met het oog op de lastenverdeling en om meer vrijheid te hebben bij het positioneren van de bevestigingspunten worden meestal rails uit aluminium gebruikt die als secundaire constructie aangebracht worden tussen de zonnepanelen en het daktimmerwerk. Een systeem met gekruiste horizontale en verticale rails geeft nog meer vrijheid. De zonnepanelen zullen wel iets hoger liggen ten opzichte van de dakbedekking. De gebruikte bevestigingstechniek is voornamelijk afhankelijk van het type dakbedekking.
Bij een dakbedekking uit golfplaten worden de bevestigingsrails meestal verankerd met deuvels, die op hun beurt een aantal schroefbouten vervangen die oorspronkelijk gebruikt werden om de golfplaten te bevestigen. Voor houten daktimmerwerk is de diameter van de gebruikte deuvels groter dan die van de schroefbouten om de schroefdraad goed te doen hechten in het oorspronkelijke gat. Net zoals bij de schroefbouten gebeurt de afdichting aan de top van de golf met een soepele en UV-bestendige sluitring, die samengedrukt wordt door een moer. Om een ‘portretplaatsing’ mogelijk te maken is vaak een systeem met gekruiste rails vereist. Om de hoogte van de zonnepanelen ten opzichte van de dakbedekking te beperken, kan men specifieke rails gebruiken die rechtstreeks op de top van de golf bevestigd worden.
Bij pannen- en leiendaken gebruikt men gewoonlijk haken als mechanische verbinding tussen de rails uit aluminium (waarop de zonnepanelen bevestigd worden) en het daktimmerwerk. Deze haken passeren via de overlapping tussen twee opeenvolgende rijen dakbedekkingselementen. De haaktypes moeten aangepast zijn aan de bestaande dakbedekking (dikte van de panlatten, de pannen of de leien) of speciaal door de dakwerker vervaardigd worden. Een aantal haaktypes beschikt over een bevestigingsklang die in de hoogte regelbaar is met een bout en een langwerpig gat. Voor leiendaken zijn er platte haken beschikbaar.
Soms worden er bredere bevestigingshaken gebruikt om de positie van de haak beter af te stemmen op de doorboorde pan. De verschuiving van de haak ten opzichte van de ke¬per creëert een hefboomsarm ter hoogte van de verankering, wat de bevestiging zwaarder belast. Deze plaatsingswijze, die met kennis van zaken toegepast moet worden, wordt dus niet aanbevolen.
Bevestiging in het daktimmerwerk
Meestal worden de haken rechtstreeks doorheen de tengellat (en het onderdak) in het daktimmerwerk bevestigd. Een stijf onderdak maakt het moeilijker om de keper correct te positioneren en de dimensionale toleranties te respecteren. Aanbevolen is om de haak te bevestigen in een metalen profiel, dat op zijn beurt stevig verankerd wordt in minstens twee opeenvolgende kepers. Door het aantal bevestigingspunten van het profiel in de kepers te verhogen neemt ook de veiligheid van de verankering toe.
Het profiel moet voldoende sterk en stijf zijn om de door de haak doorgegeven belastingen te kunnen opnemen. De stijfheid van het profiel moet afgestemd worden op de afstand tussen de kepers (die kan oplopen tot 1 m). In de plaats van het metalen profiel kan men ook een dwarslat (min. 30/65) gebruiken. Ze mag echter niet dikker zijn dan de panlat. Omdat die dikte niet volstaat om de haak te bevestigen met een schroef of schroefbout, moet dat met bou¬ten gebeuren. Het is gemakkelijker de haak aan de dwarslat te verbouten alvorens hem op het daktimmerwerk te bevestigen.
Met een metalen profiel of dwarslat kan men de door de haken uitgeoefende belasting verdelen over meerdere kepers. Dat levert bovendien meer vrijheid op voor het positioneren van de haken ten opzichte van de dakpannen (bv. wanneer de top van de pan of de sluiting tussen twee dakpannen zich ter hoogte van de keper bevindt). Wanneer de isolatie bovenop de kepers geplaatst wordt (bv. bij sarkingdaken), maakt men gebruik van uitvulstukken met dezelfde lengte als de dikte van de isolatie, en van aangepaste schroeven om de haken stevig op de draagstructuur van het dak te bevestigen.
Pannendaken
Niet alle dakpannen zijn geschikt voor een montage met bevestigingshaken. Onder normale gebruiksvoorwaarden (belasting door wind, sneeuw en eigengewicht) mogen de haken geen druk uitoefenen op de onderliggende pannenrij. Omdat de haken enigszins vervormen onder invloed van de belastingen, is het essentieel dat er steeds voldoende afstand gelaten wordt tussen de haak en de onderliggende dakpan. Bij gebrek aan proeven gaat men ervan uit dat 5 mm volstaat. Indien de belasting te groot wordt (bv. een sneeuwbelasting op grote hoogte), kan men dikkere haken gebruiken of de pannen onder de haken vervangen door een metalen plaat. Om de sterkte van de onderliggende pan ter hoogte van de neus te vrijwaren, is het afgeraden de pan op deze delicate plaats af te schuinen om de nodige ruimte te creëren.
Indien de bovenliggende dakpan op de haak rust, is de sluiting niet correct gerealiseerd en het infiltratierisico reëel. Als de vorm van de dakpan het mogelijk maakt (bv. een tegelpan met grote druiprand), kan de pan lichtjes afgeslepen worden om de doorgang van de haak mogelijk te maken. Indien de druiprand te klein is, maar de dakpan wel voldoende dik, kan ze afgeschuind worden ter hoogte van de haak.
Wanneer de dakpan te dun is om afgeslepen of afgeschuind te worden zonder schade, kan het deel van de pan dat op de haak rust, verwijderd worden. In dat geval is de continuïteit van de dakbedekking onderbroken en verliest de dakpan haar afdichtingsfunctie. Ze zorgt echter wel voor een goede sluiting met de aangrenzende dakpannen en moet bijgevolg ter plaatse blijven. Om de overlapping met de twee aangrenzende pannen te garanderen, wordt er boven de haak een loket of een membraan uit kunststof aangebracht. Loketten uit lood moeten ondersteund worden door een vormstuk. Anders kunnen ze na verloop van tijd beginnen te verzakken. Het afslijpen is een delicate handeling en mag slechts gebeuren als de andere oplossingen geen bevredigend resultaat opleveren.