Quin sistema de muntatge solar per a instal·lacions sobre cobertes?

Tipus de teulat i compatibilitat amb el material

Adaptació dels sistemes de muntatge solar a teulats d’asfalt, rajola, metall i membrana

Trie l'elecció del sistema de muntatge solar adequat realment es redueix a fer coincidir l'equipament amb el tipus de coberta amb què estem treballant. Els diferents materials requereixen enfocaments diferents si volem que tot duri i romangui estanc a l'aigua al llarg del temps. Les cobertes d'asfalt amb teules funcionen prou bé tant amb sistemes de rails com sense rails, però és absolutament essencial fer bé la protecció (flashing) als punts on els cables travessen la coberta. Un segellat deficient en aquests punts provoca problemes en aproximadament una de cada quatre instal·lacions solars retroactives, segons informes sectorials de 2023. Les cobertes de teules de ceràmica o de formigó plantegen un repte completament diferent. Aquestes superfícies fràgils necessiten gancs especials dissenyats específicament per aixecar les teules en lloc de trencar-les durant la instal·lació. Els suports habituals no són adequats en aquest cas, ja que tendeixen a danys les teules. Les cobertes metàl·liques presenten tantes variants que també varien els mètodes d'instal·lació. Les cobertes metàl·liques de costat alçat (standing seam) funcionen millor amb pinces que subjecten directament les vores sense caldrar forats, mentre que les cobertes metàl·liques corrugades normalment necessiten suports sobre rails amb segellants de bona qualitat al voltant de tots els cargols per evitar problemes de corrosió. Les cobertes planes de membrana de TPO, EPDM o PVC solen utilitzar pesos de balast o sistemes de muntatge amb mínima penetració, ja que aquests materials no poden suportar gaire pes addicional. La majoria de membranes només poden suportar entre 3 i 5 lliures per peu quadrat (aproximadament 15–25 kg/m²) abans de començar a mostrar signes d’esforç. Fer bé aquesta combinació importa molt més que només assegurar que tot encaixi correctament. Estudis mostren que, quan es fa correctament, els sistemes solen durar aproximadament un 40 % més, segons recerca recent en ciència de l’edificació.

Muntatge penetrant, basat en clamps i amb ballast: compensacions en el risc de fuites, càrrega estructural i velocitat d’instal·lació

Quan es tracta de col·locar panells solars a sostres ja existents, hi ha bàsicament tres maneres principals de muntatge, cadascuna amb avantatges i inconvenients diferents en relació amb la seguretat, la velocitat d’instal·lació i l’impacte sobre l’estructura del sostre. La primera opció consisteix en suports perforants fixats amb ancoratges al sostre. Aquests funcionen gairebé a qualsevol lloc dels sostres inclinats, però tenen un gran inconvenient: les filtracions es produeixen quan la xapa de protecció o el segellant no s’apliquen correctament. A més, aquests suports afegeixen entre 1,5 i 3 lliures per peu quadrat al pes del sostre, de manera que els enginyers han de verificar si el sostre pot suportar-los abans d’iniciar la instal·lació. Els sistemes basats en clamps són una altra alternativa, en què res penetra el sostre, cosa que els fa especialment adequats per a sostres metàl·lics de costura vertical. Els instal·ladors poden fer la feina aproximadament un 30 % més ràpid amb aquests sistemes, el que representa un estalvi de temps apreciable. Però aquí hi ha la trampa: només s’adapten a determinats tipus de costures i no funcionen bé si posteriorment es vol fer una reforma d’un tipus de sostre més antic. Finalment, hi ha els sistemes amb balast, principalment utilitzats en sostres plans de membrana. Aquests tampoc requereixen forats al sostre, però pesen molt més: entre 12 i 25 lliures per peu quadrat. La majoria de sostres necessiten suport addicional abans d’instal·lar aquests sistemes tan pesats. Tot i que les instal·lacions amb balast són extremadament ràpides, el cost dels materials és aproximadament de 0,15 dòlars per watt més elevat. I el vent es converteix també en un problema real, de manera que l’enginyeria adequada de la ubicació de tots els elements i de com romanen ancorats és absolutament crítica.

Configuració de muntatge: sistemes de muntatge solar enrasats respecte a sistemes inclinats

Rendiment energètic, ombrejament i selecció de l’angle d’inclinació òptim per a cobertes de baixa inclinació

L'angle amb què es inclinen els panells fa una gran diferència en la producció d'energia a sostres plans o de poca inclinació. Els estudis mostren que passar del muntatge pla a uns 10-15 graus pot augmentar la generació anual d'electricitat aproximadament un 5-8 %. Tanmateix, també hi ha un compromís aquí. Cada grau addicional d'inclinació genera una pressió de vent més elevada sobre l'estructura del sostre, i quan s'arriba a angles molt pronunciats, com ara 30-40 graus, la càrrega de vent augmenta gairebé un 30 %. Per a la majoria d'instal·lacions, mantenir les files separades com a mínim 1,5 vegades l'alçada dels panells ajuda a evitar les ombres entre elles durant determinades hores del dia. Algunes persones intenten ajustar l'inclinació estacionalment, especialment en climes més freds, on un angle més pronunciat podria ajudar a captar més llum solar durant els mesos d'hivern. No obstant això, el cost addicional dels perfils d'alumini necessaris per aquests angles més pronunciats normalment no és rendible per a edificis comercials, tant per l'augment de despeses com per la major vulnerabilitat als danys causats pel vent. En decidir si cal inclinar o no els panells, els instal·ladors han d'avaluar diversos factors, com ara la quantitat de sol que rep el lloc, el tipus de vents que bufen a la zona i si l'edifici pot suportar l'esforç addicional provocat per aquests muntatges més pronunciats. També cal tenir en compte l'estètica, però no hauria de ser la consideració principal.

Estètica, conformitat normativa i integració del cablejat en les instal·lacions residencials amb muntatge enrasat

Els panells solars muntats enrasats sobre el sostre s'integren perfectament a l'arquitectura de les cases sense destacar com un element desproporcionat, fet que els fa molt populars tant entre els propietaris com entre les associacions de veïns. La majoria d’aquestes associacions sembla estar d’acord també: l’any passat, aproximadament quatre de cada cinc van donar el vistiplau al muntatge enrasat, mentre que només uns quants més de la meitat van aprovar els sistemes inclinats més antics. Quan es munta correctament amb components de fixació certificats (busqueu la certificació UL 3741) i bones pràctiques de cablejat, aquests muntatges plans compleixen totes les normatives de seguretat relatives a la desconexió d’emergència de la potència esmentades a la NEC 690.12. Els propietaris que desitgen que els seus sistemes fotovoltaics situats al sostre tinguin una aparença neta i, al mateix temps, compleixin les normatives locals, sovint troben que aquesta solució és la millor per a la seva situació.

• Cablejat ocult : Caixes de connexió i canonades recorregudes sota els panells per mantenir línies visuals netes
• Elements d’estanquitat contra l’aigua selles homologades UL i conformes al codi en totes les perforacions
• Rails de perfil baix normalment amb una alçada inferior a 4 polzades per minimitzar l’impacte visual

L’estructura de suport certificada segons la norma UL 3703 és obligatòria per als muntatges integrats residencials per garantir la integritat estructural i el rendiment tèrmic; uns rails mal espaiats o components de mida insuficient poden provocar zones calentes o fatiga prematura dels elements de fixació.

Seguretat estructural i requisits locals de càrrega

Traducció dels càlculs de sustentació pel vent, càrrega morta i càrrega variable segons l’ASCE 7-22 en el disseny real de sistemes de muntatge solar

La seguretat dels edificis depèn realment de càlculs precisos de càrregues segons l’ASCE 7-22, que és bàsicament la guia de referència per determinar les forces del vent, de la neu, sísmiques i totes aquelles altres consideracions de pes en els projectes constructius nord-americans. La versió més recent d’aquesta norma incorpora dades climàtiques actualitzades dels darrers deu anys, i sabeu què? Les zones costaneres ara han de suportar un 15 % més de força de succió provocada pel vent que abans. Què implica això per als dissenys reals d’edificis? Doncs, afecta clarament com especifiquem i instal·lem avui en dia els sistemes de fixació.

• Atenuació de la succió provocada pel vent : En zones de vent fort, les fixacions calibrades en parell de torsió han d’estar separades com a màxim 24 polzades (61 cm) sobre cobertes metàl·liques
• Distribució de la càrrega morta : Les rails d’acer han de travessar com a mínim tres bigues per evitar la deformació localitzada del tauler de la coberta
• Compliment de la càrrega variable : En zones propenses a la neu, calen suports d’aliatge d’alumini un 25 % més resistents —o alternatives d’acer— per suportar el pes acumulat i permetre l’accés per a la manteniment

Les especificacions de disseny també es veuen condicionades per les normatives locals. Preneu, per exemple, el Títol 24 de Califòrnia, que exigeix realment que els edificis suportin un 20 % més de força sísmica respecte als requisits establerts per les normes federals. A la Florida, les seves normes de construcció van encara més enllà quan es tracta de protegir contra els escombrats provocats pel vent després d’uragans. Per als enginyers que treballen en projectes d’aquestes àrees, és essencial verificar constantment què exigeix la jurisdicció local i què poden suportar efectivament els diferents materials. L’acer galvanitzat és un bon cas d’estudi a aquest respecte, ja que normalment resisteix aproximadament 1,5 vegades més tensió que aliatges d’alumini similars. Assolir aquest equilibri adequat implica que les estructures romanguin segures sense arribar a ser innecessàriament pesades o cares a causa de solucions de sobreenginyeria que no són necessàries.

UL 3741 i selecció de sistemes de muntatge solar conformes al codi

Trie un sistema de muntatge solar que compleixi les normes UL 3741 significa complir totes les normes de tall ràpid de la NEC 690.12 i, al mateix temps, millorar la seguretat dels bombers. El que distingeix aquesta solució de les solucions MLPE és que la norma UL 3741 avalua el conjunt com una única imatge global, en lloc d’analitzar-ne els components per separat. Tota la instal·lació fotovoltaica —incloent-hi les estructures de suport, els cables, els inversors i els conductors— es valora com a part d’un sistema de seguretat passiu. Amb aquest tipus de certificació, les tensions perilloses desapareixen durant emergències sense necessitar només interruptors electrònics que s’activen. En conjunt, les instal·lacions es simplifiquen i el cost dels materials és aproximadament un 15-20 % inferior al de les metodologies tradicionals. Proves recents han demostrat que aquests sistemes certificats segons la norma UL 3741 realment efectuen un tall ràpid quan cal, gràcies a la col·locació intel·ligent dels inversors i a millors trajectòries de conductors dins de la zona de l’array. Aquest enfocament facilita l’obtenció de permisos, fa que les inspeccions siguin més fluides i accelera les implantacions, tot mantenint alhora tots els estàndards de seguretat necessaris tant des del punt de vista estructural com elèctric.

FAQ

Quins són els diferents tipus de sistemes de muntatge solar per a diversos materials de coberta?

Els sistemes de muntatge solar varien segons el tipus de material de la coberta. Les teules d’asfalt poden utilitzar sistemes basats en rails o sense rails; les cobertes de teula requereixen gancs especialitzats; les cobertes metàl·liques de costat alçat funcionen millor amb sistemes de muntatge basats en clamps; les cobertes metàl·liques corrugades necessiten suports basats en rails amb segellants; i les cobertes planes de membrana utilitzen sistemes amb pesos o de baixa penetració.

Quina és la principal avantatge dels sistemes de muntatge basats en clamps?

Els sistemes basats en clamps ofereixen una instal·lació ràpida, cap risc de filtracions i una càrrega estructural inferior, cosa que els fa ideals per a cobertes metàl·liques de costat alçat.

Per què cal inclinar els panells a les cobertes de pendent reduït?

Inclinar els panells augmenta la producció d’energia un 5-8 % anualment. No obstant això, una inclinació addicional incrementa la pressió del vent sobre l’estructura, fet que cal tenir en compte durant la instal·lació.

Què és la certificació UL 3741?

La certificació UL 3741 assegura que tot el sistema FV compleix les normes de seguretat, incloses les normes d’aturada ràpida, cosa que fa que les instal·lacions siguin més segures i eficients.