Coperture inclinate e piane sovratetto

Nelle applicazioni di sistemi fotovoltaici posti sulle coperture piane, gli impianti devono essere progettati considerando i carichi acci- dentali come quello della neve, dell’acqua o del vento. In particolare in climi freddi con frequen- te presenza di neve, le coperture integrate con fotovoltaico dovranno avere una pendenza tale da evitare l’accumulo della neve e minimizzare le perdite di rendimento degli impianti, i moduli fotovoltaici in commercio sono di tipo autopulente, ciò favorirà lo scivolamento della neve dall’impianto.

Nelle applicazioni di coperture trasparenti op- pure lucernari o shed, rivolti a sud, l’uso di moduli fotovoltaici, vetro-vetro, semitrasparenti, consentirà di migliorare l’ingresso dell’illumina- zione naturale, ottenendo una graduale schermatura e il passaggio della radiazione solare migliorando il comfort interno degli am- bienti.

Le soluzioni che adottano shed fotovoltaici con aperture a nord, consentono di avere una buo- na ventilazione naturale ed in particolare il raffrescamento dei moduli, ottimizzandone il rendimento.

Nelle ristrutturazioni, capita spesso di poter inserire impianti fotovoltaici su coperture pia- ne, in questi casi l’integrazione architettonica dei moduli è più difficile, si tratterà semplice- mente di inclinare e orientare nel miglior modo possibile il sistema fotovoltaico appoggiandolo su strutture di sostegno studiate in base al tipo di applicazione utilizzata.

Il mercato del fotovoltaico, sta in- troducendo ogni anno, molti prodotti nuovi, come tegole fotovoltaiche che si adattano a qualsiasi tipo di copertura inclinata. La tegola fotovoltaica consente al progettista di effettuare, una otti- ma integrazione e semplice dal punto di vista tecnico.

E’ una delle soluzioni più utilizzate quando l’impianto viene installato su una co- pertura esistente, questa tipologia è caratteriz- zata da una struttura di supporto dei moduli visibile. Ci sono attualmente molte ditte che stanno producendo sistemi nuovi per l’ancorag-

Integrazione con moduli standard

Foto: L. Ceccherini Nelli Foto: L. Ceccherini Nelli

7 3 7 3 7 3 7 3 7 3 gio dei moduli fotovoltaici su tutti i tipi di coper-

ture. II telaio è ancorato direttamente, tramite staffature, alle strutture portanti del tetto, sen- za forare il manto di copertura per evitare pos- sibili infiltrazioni di acqua e perdite di isolamento termico, gli appoggi sono di tipo longitudinale in modo da distribuire il peso dei moduli sulla copertura.

Le soluzioni su coperture piane sono anch’es- se diffuse per la facilità di montaggio dell’im- pianto, la libertà di inclinazione e orientamento dei moduli dalla struttura dell’edificio. General- mente vengono utilizzati telai metallici di so- stegno con contrappesi posti alla base; in que- sto caso il valore estetico dell’intervento è ab- bastanza scarso. Molto diffusi sono anche i so- stegni prefabbricati per sistemi fotovoltaici for- mati da blocchi in calcestruzzo alleggerito sui quali vengono posizionati direttamente i modu- li. Tali sistemi possono essere liberamente po- sizionati e orientati sulle coperture piane sen- za alcun fissaggio e senza danni al manto di copertura. E’ possibile utilizzare anche anco- raggi meccanici alle strutture dell’edificio o di fisher chimici. Per questo tipo di soluzione, il costo dell’intervento non può essere detratto dai costi costruttivi totali, pertanto non sempre risulterà il sistema di integrazione più econo- mico da utilizzare. Per le installazioni in edifici esistenti dovrà essere effettuata una attenta analisi delle ostruzioni, presenza di parapetti,

Esempi di impianti FV sovratetto

Sistema sovratetto con giunti BP solar

7 4 7 4 7 4 7 4 7 4 Tipologie di integrazione

antenne o altre installazioni in grado di ombreg- giare il campo fotovoltaico.

Sulle coperture piane possono essere anche utilizzati moduli in film sottile su supporto in gomma o metallo, facilmente posizionabili con comodi rotoli o lastre, anche il sistema di con- nessione è molto semplice da realizzare an- che in tempi assai brevi.

Impianto fotovoltaico complanare alla copertura

La soluzione della copertura fotovoltaica complanare è quella che maggiormente inte- gra l’impianto fotovoltaico alla copertura, essa sarà realizzata con moduli fotovoltaici che an- dranno a formare il tetto vero e proprio, i moduli per coperture sono a forma rettangolare oppure hanno la forma di vere e proprie tegole. In que- sto caso i moduli avranno le stesse caratteri- stiche e requisiti di qualità di una copertura tra- dizionale.

Questa soluzione, può raggiungere un alto livello di integrazione architettonico ed è consigliabile anche dal punto di vista economi- co, poichè in questo caso il costo dell’impianto sarà determinato dal cablaggio, inverter e dal fotovoltaico e non dalla struttura che lo sostie- ne; al costo generale dell’opera ed alla valuta- zione del tempo di ritorno dell’investimento, dovrà essere comunque sottratto quello della fornitura e messa in opera delle tegole o altra copertura corrispondente alla superficie occu- pata dall’impianto fotovoltaico, pertanto in que- sto caso per l’impianto fotovoltaico complanare potrà essere considerato un costo inferiore ri- spetto a quello sovratetto. Questa soluzione, ha come limitazione, che non consente di sce-

Alcune soluzioni di coperture integrate

7 5 7 5 7 5 7 5 7 5 gliere liberamente l’inclinazione e orientamen-

to dei moduli, essendo questi direttamente di- pendenti dalla configurazione delle coperture dell’edificio.

Per le coperture piane lucernario, l’inserimento complanare dei moduli è costituito dalla sosti- tuzione totale della copertura piana con un te- laio sul quale vengono posizionati direttamente i moduli fotovoltaici. Questa tipologia di inte- grazione prevede l’utilizzo di moduli ”doppio vetro” semitrasparenti, a volte alternati a lastre trasparenti; ciò permette alla luce naturale di penetrare parzialmente negli ambienti interni con conseguenti benefici legati al comfort am- bientale.

Ci sono poi altri tipi di soluzioni che utilizzano moduli flessibili lineari in film sottile ed anch’essi vengono realizzati con struttura propria sosti- tuendo il manto di copertura oppure su suppor- to in metallo.

L’integrazione è possibile anche in tutte quelle soluzioni di elementi per areazione piani o in- clinati che consentono l’areazione, poste in copertura di garage, supermercati ecc.., rea- lizzati per i ricambi d’aria e la ventilazione in- terna. E’ importante calcolare la giusta altezza delle aperture, progettare la forma e l’eventuale movimentazione per evitare che creino ombra sui moduli fotovoltaici. I materiali con cui sono realizzati sono diversi: ad esempio metacrilati, policarbonati, vetroresina, sandwich di allumi- nio, poliuretano e vetro di tipo opaco o semitrasparente.

Film sottile di tipo flessibile

Fabbrica Toyota in California, Powerlight System

7 6 7 6 7 6 7 6 7 6 Tipologie di integrazione Padiglioni

I padiglioni sono generalmente grandi coperture trasparenti od opache destinate a proteggere atrii, zone esterne di collegamento tra più edifici, aree pedonali, gallerie e giardini d’inverno. Tali elementi sono spesso realizzati con strutture in vetro e alluminio, appositamen- te progettate per avere interessanti valenze estetico-architettoniche.

3.4.1.Lucernari

Per lucernari si intendono quelle strut- ture trasparenti o semi- trasparenti che permet- tono l’illuminazione naturale dall’alto. Essi ge- neralmente si trovano sulle coperture piane e sono sporgenti dal volume del fabbricato, ma possono essere previsti anche su falde di tetto o su coperture curve. Possono inoltre essere isolati o disposti a filari paralleli, nei grandi edi- fici con destinazioni ad uso pubblico.

L’aspetto interessante di questa tipologia è che il lucernario è un componente architettonico le cui caratteristiche possono essere standardizzabili ed e quindi compatibile con procedimenti di produzione seriale. Ciò consen- te di realizzare prodotti fotovoltaici che nasco- no per essere impiegati nelle costruzioni edili, e pertanto raggiungono ottimi livelli di qualità integrativa.

Esistono lucernari dalle forme e dimensioni più diverse, ma i più adatti per essere integrati al FV sono quelli con sezione a doppia falda. In questo caso la falda del lucernario esposta in prossimità del sud può essere realizzata con moduli FV a doppio vetro in modo da fornire, oltre alla produzione energetica, una protezio- ne dai raggi solari. La falda a nord sarà invece costituita da lastre trasparenti e dotata, possi- bilmente, di un sistema per l’aspirazione del- l’aria calda interna. Le tipologie per i lucernari sono generalmente integrati con soluzioni che fanno filtrare la luce, celle distanziate in vetro- vetro o vetro e tedlar trasparente oppure in film sottile semitrasparente. I moduli sono caratte- rizzati dall’essere completamente trasparenti nelle zone non occupate dalle celle di silicio.

Moduli vetro/vetro traslucidi con celle distanziate

7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Tale potenzialità trasforma i moduli in veri e pro-

pri elementi architettonici, cioè in componenti assolutamente integrati all’edificio. La struttu- ra portante dei moduli fotovoltaici di questo tipo può essere formata da; travetti in acciaio, allu- minio, legno o cemento armato, sostenendo i moduli FV direttamente o tramite una sottostruttura. I moduli si alternano alle lastre in vetro-camera oppure, se le condizioni clima- tiche lo richiedono, le sostituiscono completa- mente costituendo un’adeguata protezione ter- mica, questa soluzione implementa le caratte- ristiche termiche dell’ambiente interno, i mo- duli vetro-vetro consentono una buona ombreggiatura interna. Per il miglioramento delle condizioni di comfort interno e il rendimento delle celle dovrà essere anche previsto un buon si- stema di ventilazione sia naturale oppure di areazione forzata.

Infine il lucernario se è inclinato risulta ragguingere una buona produttività dei moduli fotovoltaici.

Alcuni esempi di lucernari semitrasparenti in film sottile

7 8 7 8 7 8 7 8 7 8 Tipologie di integrazione

3.5. Coperture a shed e curve