56
Fotowoltaika – nowy element projektowania fasad
kotew itd.). Niektóre firmy solarne i budowlane oferują ustandaryzo-
wane systemy mocujące, a także zapewniają wsparcie techniczne na
etapie projektowania, obliczeń i wykonawstwa.
Popularne jest użycie modułów w roli okładziny fasady wentylowa-
nej. Mocuje się je na podkonstrukcji z pionowych/poziomych profili
jak konwencjonalne materiały. Wielowarstwowa budowa przegrody
zapewnia przepływ powietrza, który chłodzi moduły, zwiększając ich
wydajność i zapobiegając kondensacji wilgoci. W pustce powietrznej
schowane jest okablowanie i puszki łączeniowe. Ze względu na to,
że okładzina jest nieprzeźroczysta zazwyczaj stosuje się moduły typu
szkło-folia z ogniwami krystalicznymi lub jednolicie czarne, szklane
CIGS. Można także wykorzystać panele ceramiczne, betonowe lub
płyty warstwowe zintegrowane z cienkowarstwowymi laminatami PV.
Modularne rozwiązania zapewniają szybki i łatwy montaż lub demon-
taż poszczególnych elementów, a także możliwość kombinacji różnych
materiałów (solarnych i tradycyjnych) w obrębie jednego systemu.
Innym rozwiązaniem są ściany osłonowe typu wypełniającego, zawie-
szonego i strukturalnego. Nieprzeźroczyste moduły pełnią rolę span-
dreli, semitransparentne zastępują konwencjonalne przeźroczyste szkło.
Jednym z najczęściej stosowanych systemów są konstrukcje słupowo-
-ryglowe, w których moduły PV stanowią wypełnienie aluminiowego
szkieletu. W systemach strukturalnych fasada jest gładka, pozbawiona
wystających elementów, mogących zacieniać ogniwa i akumulować
zanieczyszczenia. Moduły klejone do profili nośnych specjalnym szcze-
liwem silikonowym zazwyczaj, ze względów bezpieczeństwa, zabezpie-
cza się dodatkowym mocowaniem mechanicznym (np. ukrytym pod
listwami maskującymi). W przypadku montażu punktowego moduły
przytwierdzane są co najmniej w 4 miejscach. Bezramowe panele
szklane, z otworami wierconymi w celu uniknięcia uszkodzenia ogniw,
produkowane są na zamówienie, wymagają też dobrego zabezpieczenia
brzegów i okablowania.
Kosztowną, ale efektywną metodą jest zastosowanie semitransparen-
tnych BiPV w zewnętrznej warstwie podwójnych fasad szklanych.
Szkło z ogniwami można też zainstalować w tradycyjnych systemach
okiennych. Trzeba jednak pamiętać, że jest cięższe i grubsze od konwen-
cjonalnego materiału, choć kształty i wielkości są w zasadzie takie same.
Cienkowarstwowe laminaty na taśmach stalowych i tworzywowych
pozbawione są szkła w obudowie i można je instalować na konstruk-
cjach każdego kształtu, także wklęsłych czy wypukłych. Brak wysta-
jących ponad powierzchnię materiału elementów jest, w powiązaniu
z lekkością materiału solarnego, dużą zaletą dla lekkich konstrukcji
szkieletowych. Możliwość użycia i połączenia tego samego materiału
w postaci tradycyjnej oraz jako BiPV pozwala zaprojektować fasadę
w jednolitej strukturze. Fotowoltaiczne płyty warstwowe układane są
pionowo lub poziomo i przytwierdzane w tradycyjny sposób. Podob-
nie blachy solarne (mocowane np. na rąbek stojący, podwójny rąbek
kątowy, listwy zatrzaskowe). Proste złącza wtykowe pozwalają scalać
poszczególne elementy w większe jednostki, okablowanie elektryczne
zaś prowadzone jest do wnętrza budynku przez konstrukcję.
Zewnętrzne systemy ochrony przeciwsłonecznej, np. zadaszenia nad
otworami okiennymi i drzwiowymi, ekrany, systemy okiennic, żalu-
zji czy brise-soleil, są doskonałym miejscem do montażu fotowoltaiki.
Jeśli są instalowane od strony południowej i dobrze nachylone wzglę-
dem słońca, optymalnie wykorzystują energię solarną dla konwer-
sji fotowoltaicznej. Ponadto kontrolują oświetlenie wnętrza, a także
chronią od przegrzania i oślepienia. Zacienianie pomieszczeń latem
redukuje obciążenie związane z koniecznością ich chłodzenia, z kolei
zimą systemy BiPV pozwalają promieniom słonecznym przedostawać
się do środka, ogrzewając i doświetlając wnętrze. Znani producenci
mają w ofercie standardowe systemy umożliwiające wymienne uży-
cie materiałów konwencjonalnych i modułów fotowoltaicznych. Sta-
tyczne struktury są na stałe przytwierdzone do fasady w układzie wer-
tykalnym lub horyzontalnym. Bardziej skuteczne, ale dużo droższe są
systemy mobilne. Obracane osiowo elementy, sterowane automatycz-
nie przy użyciu centralnego systemu lub indywidualnie, śledzą ruch
słońca. Zazwyczaj zasilane są energią elektryczną, ale ruch można też
generować za pomocą systemów termohydraulicznych.
W każdym wypadku niezbędne jest wzajemne dopasowanie konstrukcji
fasady i elementów instalacji elektrycznej. Wszystkie komponenty
systemu BiPV oraz ich eksploatacja w celu zabezpieczenia zdrowia
i życia użytkowników muszą być zgodne z wymogami bezpieczeń-
stwa. Połączenia elektryczne modułów w systemach zintegrowanych
bywają bardzo złożone z uwagi na różnorodną orientację elementów,
warunki cienia, temperatury, a nawet różną moc wyjściową poszcze-
gólnych paneli. Ważne jest zabezpieczenie okablowania od wilgoci
i promieni UV oraz możliwość jego ukrycia z uwagi na bezpieczeń-
stwo i estetykę. W fasadach wentylowanych w tym celu wyko-
rzystuje się pustkę powietrzną, a w systemach słupowo-ryglowych
profile konstrukcyjne. Z kolei inwertory to urządzenia wymagające
okresowej kontroli i konserwacji. Powinny znajdować się w miejscu
dobrze wentylowanym, chronionym, ale jednocześnie zapewniają-
cym dobry dostęp. Wybór ich typu wpływa na miejsce usytuowania,
a także konieczność zapewnienia odpowiedniej ilości miejsca i budowy
przegrody. Inwertory centralne umieszcza się zazwyczaj w osobnym
pomieszczeniu technicznym, strumieniowe – obsługujące poszcze-
gólne sznury modułów – lokowane są w ich pobliżu, natomiast indy-
widualne montowane są na tylnej stronie modułu.
x x x
Podsumowanie
Integracja fotowoltaiki wpływa na budowę oraz wygląd obiektu i jed-
nocześnie stwarza specyficzne (nie zawsze optymalne) warunki dla funk-
cjonowania urządzeń elektrycznych. Podczas jej instalacji istotne jest
osiągnięcie konsensusu pomiędzy wymogami solarnej technologii, archi-
tekturą i konstrukcją budynku oraz potrzebami użytkowników. Jak
zatem widać synergia działań specjalistów różnych branż jest niezbędna
na każdym etapie inwestycji.
Literatura
1. Hagemann I. B., „Gebäudeintegrierte Photovoltaik. Architektonische Integra-
tion der Photovoltaik in die Gebäudehülle”, Müller, Köln 2002.
2. Martín Chivelet N., Fernández Solla I., „La envolvente fotovoltaica en la
arquitectura”, Editorial Reverté, Barcelona 2007.
3. Muszyńska-Łanowy M., „BiPV – fotowoltaika zintegrowana z budynkiem”,
w: „Świat Szkła” 5/2010.
4. Muszyńska-Łanowy M., „Rewolucja w materiałach solarnych – białe moduły
fotowoltaiczne”, w: „Świat Szkła” 1/2015.
5. Muszyńska-Łanowy M., „Szklane fasady fotowoltaiczne – energooszczędność
i komfort. Cz. 1”, w: „Świat Szkła” 11/2010.
6. Muszyńska-Łanowy M., „Szklane fasady fotowoltaiczne – energooszczędność
i komfort. Cz. 2”, w: „Świat Szkła” 1/2011.
