Warmte onder felsbaan bij distributiecentrum

Een zonnecel wordt minder efficiënt als hij warm wordt. Dat geldt voor elk type paneel en elke uitvoering, en het is een van de vragen die opdrachtgevers van distributiecentra terecht stellen als ze een felsbaan met geïntegreerde cellen overwegen in plaats van panelen op beugels.

Het verschil tussen die twee opstellingen zit in wat er onder de cel gebeurt. Een paneel op een beugelconstructie hangt een paar centimeter boven het dakvlak. Daar loopt lucht onderdoor, en die lucht voert warmte af. Een geïntegreerde felsbaan ligt in het vlak van het dak, op de opbouw daaronder, zoals elke andere baan op dat dak. Er is geen spouw met doorstroming. De warmte die in de cel ontstaat, moet een andere weg naar buiten vinden.

Hoe de opbouw daarmee omgaat

De cel zelf is dun en zit verwerkt in een stalen baan die aan de buitenkant bloot staat aan wind en aan buitenlucht. Aan de bovenkant is er dus wel afvoer van warmte, alleen niet door een luchtspouw eronder maar door afstraling en convectie aan de oppervlakte, net als bij de rest van het dakvlak. Onder de baan zit de dakopbouw: isolatie, dampremmende laag, eventueel een bestaande betonnen of stalen ondergrond bij renovatie. Die opbouw bepaalt voor een deel hoe snel warmte wordt afgevoerd naar binnen toe, en voor een deel hoe warm het aan de onderkant van de baan zelf wordt.

Bij een distributiecentrum is dat een relevante vraag omdat de dakvlakken vaak groot en aaneengesloten zijn. Een hal van vijftig meter breed heeft een ander thermisch gedrag dan een schuur van tien meter: op een groot vlak bouwt zich in de loop van een warme dag meer warmte op in het geheel van dakbaan en onderliggende opbouw, simpelweg omdat er meer massa en meer oppervlak bij elkaar liggen. Dat werkt in twee richtingen. Het dakvlak wordt gelijkmatiger warm, wat betekent dat er geen koude randen zijn die de opbrengst juist verhogen, maar ook geen sterke lokale oververhitting zoals je bij een klein donker vlak naast een lichte dakrand kunt zien.

Wat dat concreet betekent voor de opbrengst is niet in een vast percentage te vangen. Het hangt af van de kleur en samenstelling van de dakopbouw, van de ventilatie aan de binnenzijde van de hal, van de oriëntatie van het dakvlak en van de plaatselijke windbelasting die over dat vlak strijkt. Voor het ene distributiecentrum met een goed geventileerde nok en een lichte onderconstructie ligt dat anders dan voor het andere met een dichte, zwaar geïsoleerde opbouw zonder doorstroming. Wij rekenen dat na op tekening, per dakvlak, in plaats van er een algemeen getal op te plakken dat voor het ene gebouw wel en het andere niet klopt.

Waarom dit bij distributiecentra een andere vraag is dan bij een woning

Bij een woning met een paar tientallen vierkante meters dak is de warmte-afvoer een marginale factor naast andere dingen: schaduw van een schoorsteen, de hoek van het dakvlak, de vraag of het dak op het zuiden of het noorden ligt. Bij een distributiecentrum met duizenden vierkante meters dakvlak wordt de warmtehuishouding van het hele vlak een factor die je serieus meeneemt in het ontwerp, gewoon omdat de oppervlakte zo groot is dat kleine verschillen per vierkante meter zich vermenigvuldigen tot iets wat je op tekening wilt doorrekenen.

Maar er is een tweede factor die bij distributiecentra vaak zwaarder weegt dan de warmte onder de baan, en dat is de aansluiting op het net. Een dakvlak van enkele duizenden vierkante meters kan, afhankelijk van de uitvoering, een vermogen opwekken dat de beschikbare netcapaciteit op die locatie overschrijdt. Dat is geen vraag over de cel of de dakopbouw, maar over de trafo, de aansluitkabel en de ruimte die de netbeheerder op dat punt in het net heeft. Voor veel distributiecentra die wij tekenen is dat inmiddels vaker de bottleneck dan het dakvlak zelf: het dak kan meer opwekken dan het net op dat moment kan afnemen of transporteren. Dat is een gegeven waarmee je als opdrachtgever rekening houdt bij de keuze voor wel of niet het hele dakvlak benutten, los van wat er onder de banen aan warmte gebeurt.

Dat verandert overigens niets aan het principe van de geïntegreerde felsbaan zelf. De cel ligt in het dakvlak, blind bevestigd onder de fels, zonder doorboringen en zonder een tweede constructie boven het dak. Wat er met de warmte onder die baan gebeurt is een kwestie van dakopbouw en klimaat op die locatie, niet van de manier waarop de baan aan het dak vastzit.

Wat je met de opbouw kunt doen

Op een nieuw dak of bij een dakvervanging, wat bij distributiecentra vaak het moment is waarop deze keuze überhaupt aan de orde komt, kun je de opbouw onder de felsbaan zo kiezen dat de warmteafvoer meespeelt in het ontwerp. Een ventilerende dakopbouw met een spouw tussen isolatie en dakbaan voert meer warmte af dan een volledig dichte opbouw. Dat is een keuze die je samen met de dakdekker en de constructeur maakt op basis van de rest van het bouwplan, de eisen aan isolatie en de brandwerendheid die voor die hal geldt. Het is dus geen vaste eigenschap van de geïntegreerde felsbaan zelf, maar een uitkomst van het hele pakket aan keuzes voor dat specifieke gebouw.

Bij renovatie van een bestaand distributiecentrum ligt dat anders, omdat de bestaande dakopbouw meestal blijft liggen en de nieuwe felsbanen daarop komen. Dan is de warmtehuishouding van dat bestaande dak een gegeven waarmee je rekent in plaats van een keuze die je nog maakt. Ook dat is iets wat wij op basis van de bestaande situatie en de tekening van het gebouw doorrekenen, per dakvlak en per uitvoering, zonder dat daar een algemeen geldend getal aan te hangen is.

Wanneer beugels op een bestaand dak toch logischer zijn

De geïntegreerde felsbaan is de eerlijkste keuze op het moment dat het dak zelf toch aan vervanging toe is of bij nieuwbouw, omdat je dan één keer betaalt voor dak en opwekking samen. Bij een bestaand dak dat nog jaren meekan, is een systeem op beugels vaak de voordeliger route: het bestaande dakvlak blijft intact, de luchtspouw onder de panelen zorgt voor die doorstroming die de opbrengst ten goede komt, en je hoeft niet vooruit te lopen op een dakvervanging die nog niet aan de orde is. Voor een distributiecentrum met een dak dat over vijf jaar toch vervangen wordt, is de afweging weer anders dan voor een hal met een dak dat er nog twintig jaar goed bij ligt.

Wij denken dat verschil liever van tevoren door dan achteraf. Stuur ons de tekening van het dakvlak, de gegevens over de bestaande of geplande dakopbouw en, waar relevant, de aansluiting die op die locatie beschikbaar is, en wij rekenen uit wat voor dat specifieke gebouw de logische keuze is.