Aurinkovoimaloiden kestävä rakentaminen – hankinnassa huomioitavia asioita

Aurinkovoimaloiden lukumäärä kasvaa vuosi vuodelta ja asennuksiin liittyviä tietopaketteja löytyy useita yksinkertaisellakin google-haulla. Ala on lähtenyt liikkeelle luonnollisesti sähkötekniikka edellä, jonka vuoksi useimmat oppaat eivät juurikaan käsittele aurinkovoimaloihin liittyvää rakennustekniikkaa. Oppaista löytyy ennemminkin avut paneeliteknisiin asioihin kuten sijoituksiin, suuntauksiin ja asennuskulmaan sekä sähköteknisiin osiin ja niiden liityntöihin.

Näistä lähtökohdista syntyi tarve rakennustekniselle diplomityölle. Teos kokoaa yhteen aurinkovoimaloiden rakennustekniset ominaisuudet sekä avaa laajemmin rakentamisen yhteydessä esiintyviä lauseita, kuten ”vedeneristyksestä on huolehdittava” ja ”katon kantavuus on varmistettava”.

Käyttöikä

Aurinkovoimaloiden rakennustekniikassa on hyvä lähteä liikkeelle rakennusalustan, useimmiten katon, käyttöiän tarkastelusta. Onko huoltotoimenpiteet suoritettu ja katon käyttöikä säilynyt odotuksien mukaisena tai onko tulevaisuudessa tiedossa isompia remontteja? Eli vastaako katon jäljellä oleva käyttöikä aurinkovoimalan oletettua 25 vuotta? Yläpohjarakenteen käyttöiäksi lasketaan useimmiten 25-50 vuotta ja vesikatteelle jopa 50 vuotta rakenteesta riippuen. Katteen todellinen kunto on hyvä kuitenkin tarkastaa kohteen katselmuksella.

Kantavuus

Asuinrakennusten kattojen kantavuus on useimmiten riittävä, mutta pystyttävä silti todistamaan. Kokemukset ovat osoittaneet, että erityisesti pientalojen kattoina käytettään jykevämpiä rakenteita, kuin mitoituksen perusteella olisi tarpeen. Lisäksi asuinrakennusten katoille sijoitettavat paneelimäärät ovat monesti vain 1/3 kattopinta-alasta. Tilanne on toinen puolestaan tasakattoisilla toimitilarakennuksilla, joiden pitkien jännevälien ja lähes koko kattopinta-alalle kertyvän lisäkuorman (aurinkovoimala + kinostuva lumi) vuoksi kantavuus tulee tarkistaa. Erityistä huomiota tulee kiinnittää myös ennen 70-lukua suunniteltuihin toimitilarakennuksiin, koska siihen aikaan muun muassa lumikuormat on laskettu nykyisiä mitoitusvaatimuksia puolet pienemmillä arvoilla. Tästä johtuen kantavuuden tarkistavat laskelmat ovat välillä osoittaneet, että rakennuksen katto tulisi vahvistaa, ennen kuin sen päälle olisi turvallista asentaa aurinkovoimalaa.

Katon kantavuus on tehokkainta varmistaa rakennuksen rakennesuunnittelijalta, mikäli se on vain mahdollista. Muutoin ulkopuolinen rakennesuunnittelija tarkistaa aurinkovoimalan tuoman lisäkuorman kantavuuden esimerkiksi mitoittamalla rakenteen uudelleen tarkoilla arvoilla. Yksi tapa voi olla myös tarkistaa katon alkuperäisessä mitoituksessa huomioidut varaukset (kg/m²) ilmanvaihtokoneille tai muille kattoon tulleille ripustuksille. Mikäli näitä niin sanottuja kattoripustusten varauksia ei ole käytössä kuin murto-osa suunnitellusta, voi sieltä löytyä aurinkovoimalan tuoman lisäkuorman kantavuus.

Vedeneristys ja katon pehmeys

Vastuullisimmat aurinkovoimaloiden toimittajat osoittavat tarjouksissaan automaattisesti vedeneristystavan, mikäli asennus vaatii läpivientejä kattorakenteisiin. Yleisimmin käytetään kumitiivisteitä läpiviennin ympärillä sekä bitumikerrosten lisäämistä. Bitumikerroksien ja muovimattojen lisääminen on suositeltavaa myös telineprofiilien ja kaapelihyllyjen jalustojen alle, joiden terävät reunat voivat vahingoittaa erityisesti bitumikattoa.

Lisäkerrokset parantavat katon kestävyyttä myös painumien kohdalla, joihin kertyvä vesi ja roskat lisäävät mikrobikannan kasvua, joka hiljalleen vahingoittaa bitumikatetta. Erityisen pehmeillä katoilla myös telineprofiilin leveyttä voidaan tapauskohtaisesti suurentaa, jotta aurinkosähköjärjestelmän paino jakautuu suuremmalle alalle ja painumat pienenevät.

Ihanteellisinta olisi sijoittaa telineprofiilit vesien juoksusuuntien eli kattokaatojen suuntaisesti. Mikäli se ei kuitenkaan ole mahdollista, tulisi kattopinnalla makaavat telineprofiilit katkaista muutaman metrin välein. Osien väliin tulee jättää vähintään muutaman senttimetrin levyinen rako, jotta vesi ja roskat pääsevät kulkemaan kattokaivoihin, eivätkä kerry telineprofiilien vierustoille. Myöskään kattokaivoja ei saa peittää järjestelmän osille, jotta niiden toimivuus ei esty ja niiden huoltotoimenpiteet on mahdollista suorittaa.

Työmaatoiminta

Suuret kattopinnat ovat houkuttelevia varastointialustoja, mutta kattoa ei saisi käyttää varsinaisena työmaa-alustana. Ylimääräistä kulkua katolla tulisi välttää eikä katolle tule säilöä työvälineitä ja järjestelmän osia. Nämä voivat aiheuttaa riskin katon kantavuudelle tai vahingoittaa kattopintaa putoillessaan tai siirtyessään tuulen vaikutuksesta. Tuulen vuoksi myös painoperusteisessa asennuksessa on painojen paikalla pysyvyys varmistettava, jotta painot eivät putoillessaan/siirtyessään riko katetta.

Paloturvallisuus

Tuuletusvälillä on merkitystä paneelien hyötysuhteeseen, mutta myös katon kestävyyteen. Tuuletusväli mahdollistaa lumen ja roskien kulkeutumisen pois paneelien alta. Roskien kertyminen paneelien alle voi Suomessakin aiheuttaa tulipalovaaran. Lisäksi paloturvallisuussyistä tulee rakennuksen reunoille jättää vähintään metrin kulkutila huoltotoimille sekä palokunnalle. Samaa metrin sääntöä on tarpeen käyttää myös savunpoistoluukkujen läheisyydessä, jottei niiden toiminta esty. Aurinkovoimalasta tulee lisäksi tiedottaa palokuntaa, ja järjestelmän osat on merkittävä selkeästi tarroin. Palokunnalle tulee ilmoittaa muun muassa kulkuväylät sekä aurinkovoimalan irtikytkennän sijainti.

Materiaalit

Järjestelmän teline- ja kiinnitysosien tulisi olla samaa materiaalia, jotta galvaaniselta korroosiolta vältyttäisiin. Mikäli osissa on käytetty eri metalleja, ne alkavat jalousasteisiin perustuen syövyttämään toisiaan, jolloin osien käyttöikä luonnollisesti laskee.

Yhteenveto

Kuten tekstistä huomataan, selkeitä yleistyksiä on hyvin haastava tehdä. Kattorakenteet ovat eri kohteissa erilaiset, kuten myös aurinkosähköjärjestelmät, joten kokonaisuus on jokaisessa kohteessa erilainen. Laitetoimittajat ovat kuitenkin alansa ammattilaisia ja osaavat suositella optimaalisimmat kokonaisuudet jokaiselle kohteelle.

Alle on vielä koottu tarkistuslistaksi tärkeimmät pointit tästä tekstistä. Tarkempi listaus on diplomityön liitteenä 1. Nämä asiat huomioimalla aurinkovoimalan hankinnassa, voi huolettomammin nauttia säällä kuin säällä investoinnistaan uusiutuvaan energiaan!

Tarkistuslista:

• Käyttöiät
• Kantavuus, erityisesti toimitilarakennukset
• Vedeneristys
• Telineprofiilien suunta suhteessa kattokaatoihin
• Katon pehmeys
• Tuuletusväli
• Kattokaivojen ja savunpoistoluukkujen toiminta ei esty
• Muuta: metallien jalousasteet, painojen paikallapysyvyys, kulkuväylät

Kiitokset mielenkiinnosta ja vastuullisesta asenteesta kohti aurinkovoimaloiden kestävää rakentamista!

Kirjoittaja:

Diplomi-insinööri Krista Jaatinen

Päivitetty: 26.4.2017

Lisätietoja:

Jaatinen Krista. 2016. Diplomityö: Aurinkovoimaloiden rakentamisen tehostaminen. Tampereen teknillinen yliopisto. Saatavissa: https://dspace.cc.tut.fi/dpub/bitstream/handle/123456789/24192/Jaatinen.pdf?sequence=3