Telhados Solares que Você Não Pode Ignorar: Um Guia Completo para Sistemas Fotovoltaicos em Telhados Inclinados e Planos

Introdução do Produto

Dentro da fotovoltaica integrada em edifícios (BIPV), o solar em telhado se destaca como a forma de aplicação mais importante. Os telhados gozam de excelentes condições de luz solar, não são afetados pela orientação do edifício, são menos propensos a sombreamento e podem absorver totalmente a radiação solar. Essas vantagens fazem do telhado o imóvel principal para capturar energia solar. O PV em telhado geralmente se enquadra em duas categorias principais: PV em telhado inclinado e PV em telhado plano.

Parâmetros Técnicos

PV em Telhado Inclinado

Montagem Direta em Telhados Inclinados: Os módulos PV são geralmente colocados planos seguindo a direção da superfície do telhado inclinado. Um espaço é deixado entre os módulos e o telhado para permitir a passagem de cabos e ventilação para dissipação de calor, conforme mostrado acima.

Para novos telhados inclinados de concreto ou telhados inclinados de concreto tipo vila (cobertos com telhas), parafusos geralmente podem ser pré-embutidos durante a fase de projeto, e a impermeabilização do telhado tratada por meio de prática convencional. Ao instalar a base do módulo, a camada impermeável deve ser estendida sobre a base e as peças metálicas embutidas, com tratamento de vedação ao redor dos parafusos de ancoragem. Onde a camada impermeável for penetrada, selante impermeável deve ser usado para preencher a lacuna e bloquear qualquer caminho para infiltração de água da chuva. Uma camada impermeável adicional também deve ser adicionada sob a base, de modo que, mesmo que ocorra vazamento no topo da base, a água da chuva não atinja a camada estrutural.

Para telhados de aço colorido de grande área de fábricas e armazéns, a inclinação é geralmente de 5% a 10%. Os módulos podem ser colocados paralelamente à inclinação do telhado ou dispostos em um determinado ângulo de inclinação. Os suportes superiores se conectam à estrutura de suporte do telhado através de vários conectores e fixadores. Diferentes estruturas de painéis de aço colorido exigem diferentes grampos de suporte — quanto melhor o grampo corresponder à telha de aço colorido, maior a confiabilidade do sistema de montagem.

Para projetos de retrofit adicionando PV a telhados de aço colorido existentes, o método de fixação deve ser escolhido de acordo com a estrutura do painel do telhado — conexões de grampo adequadas, conexões de parafusos perfurados ou adesão química são usadas para montar os suportes fotovoltaicos no painel do telhado. Atenção especial deve ser dada ao reforço da impermeabilização do telhado após a adição do equipamento fotovoltaico, especialmente para conectores que penetram no painel do telhado. Juntas de vedação ou outros adesivos estruturais de vedação podem ser aplicados para garantir o desempenho de impermeabilização. Além disso, a carga estrutural da estrutura de aço original do telhado, treliças, terças e painéis do telhado deve ser reavaliada através de análise de tensão nos membros de suporte de carga para garantir a segurança estrutural.

Construção e Instalação de Telhas Solares: Para telhados inclinados de concreto novos ou telhados inclinados de concreto tipo vila (cobertos com telhas), além do tipo montado diretamente comum, muitos projetos adotam a forma de telhas solares. Um telhado de telhas é um tipo de telhado inclinado cuja forma distinta exige um alto padrão de aparência do módulo. As telhas solares são, portanto, frequentemente usadas para se misturar com o telhado do edifício, como mostrado acima.

As telhas solares preservam o estilo arquitetônico geral, fornecem energia para o edifício e reduzem a temperatura interna ao mesmo tempo. As telhas solares devem corresponder às dimensões modulares das telhas comuns e não devem interferir na função normal de drenagem do telhado. A construção da telha solar é mostrada acima.

PV em Telhado Plano

Colocação Direta: Para os telhados planos de concreto mais comuns de edifícios, adota-se um arranjo fotovoltaico de inclinação fixa, usando suportes de aço fixados em pilares de concreto no telhado. Os suportes dos módulos são dispostos com suportes transversais ao longo da direção do comprimento da unidade estrutural. Conexões parafusadas são usadas entre os suportes e as fundações, entre os membros do suporte e entre os suportes e as terças.

Este método de montagem suporta uma carga estrutural relativamente pequena, é fácil de instalar, geralmente não afeta a segurança da estrutura do telhado do edifício, não danifica o sistema de impermeabilização original do telhado e tem um custo econômico relativamente baixo. Para novos edifícios, pilares de concreto podem ser reservados durante a fase de projeto de acordo com as dimensões específicas de instalação do suporte, tornando a instalação conveniente. O ângulo de inclinação dos suportes dos módulos pode ser calculado usando software solar fotovoltaico relevante com base na latitude local e no layout do telhado, selecionando o ângulo ideal de orientação solar e inclinação.

Quando os módulos são colocados inclinados, o espaçamento entre fileiras do arranjo fotovoltaico deve ser considerado para evitar que a fileira frontal sombreie a fileira traseira. A escolha do ângulo de inclinação e do espaçamento entre fileiras deve ser coordenada com as dimensões específicas do espaço disponível no telhado. Na premissa de satisfazer as condições de luz solar, a inclinação e configuração ideais devem ser selecionadas ponderando todos os fatores, de modo a aumentar a capacidade instalada por área de telhado e melhorar a eficiência de geração de energia. Com base na experiência de projeto anterior, os sistemas fotovoltaicos instalados desta forma têm uma capacidade instalada de cerca de 120–160 Wp/m² por unidade de área, e recomenda-se estimar em 150 Wp/m² durante o projeto do esquema.

Os telhados dos edifícios abrigam muitas instalações eletromecânicas, como torres de resfriamento, ventiladores de ventilação e combate a incêndio, equipamentos de abastecimento de água e drenagem, e tubulações, bem como caixas de escada, salas de máquinas de elevadores e tanques de água de incêndio no telhado que se elevam acima do telhado. Tudo isso afeta significativamente a colocação dos arranjos fotovoltaicos. A área de telhado disponível e contínua para os módulos pode ser pequena ou dispersa, o que é desfavorável para o layout do sistema e a combinação de cabos. A comunicação e coordenação com as disciplinas arquitetônicas e eletromecânicas devem ser realizadas no início da fase de projeto para garantir melhores áreas e condições de instalação.

Instalação Elevada: Para fazer uso eficaz do espaço e superar as desvantagens da montagem direta no telhado, pode-se usar um arranjo elevado. Uma estrutura de cobertura de aço é adicionada em uma posição elevada no telhado para suportar os módulos fotovoltaicos sem afetar o layout e o uso dos equipamentos do telhado. Os suportes dos módulos são aparafusados às terças da estrutura de aço da cobertura, adotando uma inclinação horizontal geral na qual os módulos são colocados planos na estrutura de aço da cobertura, conforme mostrado acima.

Este método maximiza o uso da área do telhado e evita interferências do layout dos equipamentos do telhado, mas várias questões precisam ser consideradas. Primeiro, segurança. Como o dossel de aço excede a altura do parapeito, condições climáticas extremas (como tufões fortes) podem levantar os módulos e fazê-los cair, representando perigo abaixo. O ângulo de inclinação da instalação não deve, portanto, ser muito grande, e a resistência da conexão dos conectores de montagem deve ser verificada novamente. Segundo, o impacto do dossel de aço na altura do edifício e na taxa de ocupação do solo. Embora o dossel seja aberto em todos os lados, os proprietários podem posteriormente fechá-lo para uso, portanto, é necessário confirmar com as autoridades locais de construção e planejamento se a estrutura pode ser isenta dos cálculos de altura e taxa de ocupação do solo. Terceiro, se os equipamentos eletromecânicos do telhado como torres de resfriamento, exaustores e tubos de ventilação podem ser cobertos por cima, deve ser negociado e confirmado com as disciplinas relevantes.

Para edifícios recém-construídos com telhado de aço colorido, pode-se selecionar um painel de telhado fotovoltaico integrado para instalar módulos em todo o telhado — sem suportes, instalação rápida, transitável e sem necessidade de reservar canais de manutenção ou limpeza. Em comparação com a adição de módulos comuns em painéis de telhado metálico tradicionais, esta solução integrada apresenta melhor desempenho em resistência ao vento, impermeabilização, proteção contra incêndio e aproveitamento total da área disponível do telhado, conforme mostrado acima.

Vantagens Técnicas

• Os telhados oferecem exposição solar superior, ausência de restrições de orientação e sombreamento mínimo

• Múltiplas estratégias de montagem se adaptam a telhados de concreto, aço colorido, telhas e integrados

• As telhas solares preservam a estética arquitetônica enquanto reduzem a temperatura interna

• Impermeabilização reforçada e reavaliação estrutural garantem a segurança do telhado a longo prazo

• Ângulo de inclinação e espaçamento entre fileiras otimizados maximizam a capacidade instalada e a eficiência de geração

• Painéis de telhado fotovoltaicos integrados proporcionam telhados sem suportes, transitáveis e resistentes às intempéries

Aplicação do Produto

As soluções fotovoltaicas para telhados se aplicam a uma ampla variedade de tipos de edifícios: vilas residenciais com telhados inclinados de concreto ou telhas, fábricas e armazéns industriais com grandes telhados de aço colorido, estruturas existentes passando por retrofit fotovoltaico e edifícios comerciais com telhados planos de concreto lotados de equipamentos eletromecânicos. Seja por montagem direta, telhas solares, arranjos de inclinação fixa, estruturas elevadas tipo cobertura ou painéis fotovoltaicos totalmente integrados ao telhado, cada abordagem pode ser adaptada às condições do local para equilibrar rendimento energético, impermeabilização, segurança estrutural e aparência arquitetônica.

Visão da Ooitech

Como fornecedor global de linhas de produção de painéis solares, a Ooitech acredita que a diversidade de cenários de telhados descritos aqui — de vilas com telhas a coberturas elevadas de fábricas — é exatamente a razão pela qual a qualidade dos módulos e a consistência dimensional são tão importantes na fonte. As telhas solares devem corresponder à modularidade das telhas, e os arranjos elevados devem suportar cargas de tufão, portanto, as etapas de emolduramento, laminação e teste EL da produção dos módulos determinam diretamente se esses telhados permanecerão estanques e seguros por décadas. Para engenheiros que desejam ver como os módulos confiáveis são realmente construídos, seguir o canal do YouTube da Ooitech em www.youtube.com/ooitech oferece uma visão mais detalhada da linha de produção por trás de cada instalação confiável em telhados.