Prof. Dr.-Ing. Hans Ruscheweyh

Ruscheweyh Consult GmbHAachen/WürselenSeit 1996

Von 1966-1996 Professor an der RWTHConvinor EN Eurocode

Einfluss des Dachrandabstandes

Dachumströmungohne PV-Elemente

Dachumströmungmit PV-Elementen

Dachumströmung mit PV-Elementen und

größerem Randabstand

Wind

"a"

Wind Wind

Wind

"a"

Wind Wind

Wind

"a"

Wind Wind

wind

Lücken zwischen den Modulen

Stufe auf dem Dach

wind

h

s > h

Vorderkantenwirbelsystem bei Anströmung über Eck

Wind

Vorderkantenwirbel

Module

Wirkliche und Idealisierte Druckverteilung an den Modulen

Wind

Sog (-)

Druck (+)

PV-Element

Wind

Sog (-)

PV-Element

wirkliche Druckverteilung Beispiel einer idealisierten Druckverteilung

Wind

Druck (+)

Sog (-)

PV-Element

Wind

Druck (+)

PV-Element

wirkliche Druckverteilung Beispiel einer idealisierten Druckverteilung

Exemplarische Belastungsschemata

-0,60

-1,80

0,4 l

C p, res, stat.

gelbeElemente

blaueElemente

roteElemente

restlicheElemente

-0,45

-0,80

0,4 l

-0,35

-0,50

0,4 l

-0,30

(min c )p b, res

-0,5

-0,9

restlicheElemente

0,4 l

-0,7

-1,9

0,4 l

gelbeElemente

Wirkliche und Idealisierte Druckverteilung an den Modulen

R

G+B

Fx

FzF

Wind

Abheben: G+B > F

Verschieben: R > F

z

x

R=(G+B-F ) µzµ=Reibfaktor

Einteilung der Dachflächen bei Flachdächern

b

d

Wind

e/4

e/10

e/2

e/4

F

F

G H I

e= b oder 2h der kleinere Wert ist maßgebend

b: Abmessung quer zum Wind

z.B. h=10m

optimaler Abstand ista=1,50m

PV

𝑒

10=2 ∗ ℎ

10= 2𝑚

Belastungszonen

W

1,6 m

N

S

E

>1,5

m

>1,5 m

1,5

m

W

1,6 m

N

S

E

1,5

m

1,5 m 1,5 m

1,5

m1,5

m

NW-Wind

Belastungsstufen:

hohe Sogbelastung geringe Sogbelastung

Beispiel NW-Wind Sogbelastung der PV-Elemente

kleiner Randabstand größerer Randabstand

15°

S NDach

ModulSchließwinkel

NW-Wind

F

F

G

e/10

F

F

G

e/10

h=10m

-1

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cp

[-]

Randabstand [m]

Eckenmodul

Einfluss des Dachrandabstandes

<15°_

Oft wird fälschlicherweise angenommen, dass durch Freilassen der höher belasteten Bereiche nur die

Dachareale mit kleineren Belastungen mit PV-Elementen belegt werden können. Diese Denkweise führt zu der

Annahme, dass wenn von Photovoltaikanlagen die hoch belasteten Rand- und Eckenbereiche weggelassen

werden, der Randabstand also erhöht wird, die Rand-und Eckenbereiche des nun verkleinerten Feldes die

gleichen kleinen Belastungen erfahren, wie vorher, als sie im Windschatten von weiteren

Photovoltaikelementreihen standen. Auf dieser Grundlage erfolgt dann eine falsche Bemessung der PV-Anlage und die Standsicherheit ist nicht mehr gegeben.

Entwicklung der Modulaufstellungen

35° 25°

<15°_ 15°Schließfläche

senkrecht

5°-15°

Ost West Aufstellung

15°

Schließfläche zurückversetzt

Schließfläche

-1.5

-1

-0.5

0

0 5 10 15 20 25 30 35 40

cp [-]

? [°]

Einfluß des Wind Safe Deflektors auf den Sogbeiwert c p

(stationäre Werte) bei PV - Anlagen auf einem Flachdach

Ecken-/Randbereich ohne

Wind Safe Deflektor

Ecken-/Randbereich mitWind Safe Deflektor

Mittenbereich ohne WindSafe Deflektor

Mittenbereich mit Wind

Safe Deflektor

Normung und Standardisierung

Aufbauend auf den Ergebnissen von Windkanalversuchen und theoretischenBetrachtungen verschiedenster Urheber wird z. Z. versucht, die Windlasten aufPV-Elemente zu standardisieren. Ein Beispiel dafür ist der BRE digest 489 „Windloads on roof-based photovoltaic systems“ [2]. Die Verfasser des vorliegendenAufsatzes halten eine Normung / Standardisierung von Windlasten auf PV-Elemente zwar in der Zukunft für notwendig, im Moment jedoch für nichtzweckmäßig, da ständig neue Unterkonstruktionen entwickelt werden, die durchdie Standards nicht erfasst werden können. Dem Anwender einer solchenzukünftigen Norm muss deutlich gemacht werden, dass die dort vorgestelltenDruckbeiwerte von einer Vielzahl von Einflussparametern abhängig sind und fürseine spezielle Anwendung vielleicht einer grundlegenden Modifikationbedürfen. Bis eine brauchbare Norm vorliegt, sollten die Windlasten an PV-Anlagen von speziellen Fachingenieuren bestimmt werden.

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

Ende