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Swissolar

ERFA Wind und Schnee

Werner Erismann, Leiter Anlagenbau erneuerbare Energien

Agenda

1. Vorschriften und Normen

2. Grundlagen der Projektierung

3. Wind

4. Schnee

5. Risiken, Versicherungen

2 Swissolar / ERFA Wind und Schnee / W. Erismann

Vorschriften und Normen

Elektrotechnische Vorschriften

Verordnung Plangenehmigungsverfahren für elektrische Anlagen:

VPeA (SR734.25)

Verordnung über elektrische Niederspannungserzeugnisse NEV:

(SR 734.26)

Verordnung über elektrische Niederspannungsinstallationen NIV:

(SR 734.27)

Niederspannungs-Installations-Norm NIN:

(SEV 1000:2010, Kapitel 7.12 /STI 233.1104)

Leitsätze Blitzschutzsysteme (SEV 4022:2008)

Anschlussbedingungen des zuständigen Netzbetreibers (Werkvorschriften)

Relevante IEC und EN-Normen

usw.


Vorschriften und Normen

Raumplanungsgesetz

Bau – und Zonenordnung (Kanton, Gemeinde)

VKF Brandschutzmerkblatt

Swissolar «Stand der Technik-Papier»

SIA Normen

Grundlagen der Projektierung von Tragwerke SN 505‘260

Einwirkungen auf Tragwerke SN 505‘261

Betonbau SN 505‘262

Stahlbau SN 505‘263

Holzbau SN 505‘264

usw.


Grundlagen der Projektierung SN 505 260

Entwurf von Bauwerken und Bauteilen

Nutzungsvereinbarung (Bauherr / Planer)

Anforderungen, Nutzungsdauer

austauschbare Bauteile: 25 Jahre

Normale Bauteile: 50 Jahre

Tragwerksanalyse

Bemessung, Nachweise:

Tragsicherheit

Gebrauchstauglichkeit

usw.


Windkraft:

W = cw * A * P * v2 / 2g

cw = Strömungswiderstandskoeffizient

A = Angriffsfläche (m2)

P = Dichte der Luft 12.04 N/m3

(auf Meereshöhe, bei Normaldruck 1013 hPa ≈ 1 bar, 20° C)

v = Windgeschwindigkeit (m/s)

g = Erdbeschleunigung 9.81 m/s2

Windkraft (physikalisch)


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Windkraft (N/m2)

m/s

N/m2

Windkraft:

W = cw * A * P * v2 / 2g

Windkraft (physikalisch)


100

km/h

474 N/m2

1534 N/m2

180

km/h

für cw = 1.0

Berechnung Windkraft pro Modul:

W = cw * A * P * v2 / 2g

cw = 1.1 (runde Scheibe, quadratische Platte)

A = 1.65 m2

P = Dichte der Luft 12.04 N/m3

(auf Meereshöhe, bei Normaldruck 1013 hPa ≈ 1 bar, 20° C)

v = 180 km/h = 50 m/s

g = Erdbeschleunigung 9.81 m/s2

W = 1.1 * 1.65 m2 * 12.04 N/m3 * (50 m/s)2 / 2 / 9.81 m/s2 ≈ 2800 N

Windkraft beim Sturm Lothar (26.12.1999)


Einflussfaktoren für den Wind


abhängig von:

Geländeklasse (Seeufer, grosse Ebene, freies Feld, Stadtgebiet)

Lage (Gipfel, Kamm usw.)

Gebäudeform / Form das angeströmten Körpers

Staudruckzone (SN 505 261; Angang E)

Charakteristischer Wert des Staudrucks (qp0) SN 505 261; „Einwirkungen auf Tragsysteme“


Staudruckzone (SN 505 261, Anhang E)

Bsp: Mittelland: qp0 = 0.9 kN/m2 ≈ 90 kg/m2

Voralpen: qp0 = 1.1 kN/m2 ≈ 110 kg/m2

Alpen: qp0 = 1.1 - 3.3 kN/m2 ≈ 110 - 330 kg/m2

Föhntäler, Jurahöhen usw. durch Spezialisten bestimmen lassen!

Druck und Sog auf Gebäude und Gebäudeteile SN 505 261; „Einwirkungen auf Tragsysteme“


Quelle: SN 505 261

Öffnung im Luv Öffnung im Lee:

Überdruck Unterdruck

Windkräfte, Kraftbeiwert (cfi) SN 505 261; „Einwirkungen auf Tragsysteme, Anhang D“

12 Swissolar / ERFA Wind und Schnee / W. Erismann Quelle: SN 505 261

Achtung:

Rand- und Eckzonen sind

speziell zu betrachten!

Berechnung der Windkraft auf Gebäudeteile:

qk = cred * cd * cfi * qp0 * Aref

cred = Reduktionsfaktor = gemäss SN 505 261 Anhang C

cd = Dynamischer Beiwert = gemäss SN 505 261 Anhang C

cfi = Kraftbeiwert = gemäss SN 505 261 Anhang C

qp0 = charakteristischer Wert des Staudrucks (gemäss SN 505 261; Anhang E)

Aref = Angriffsfläche (m2)

Windkräfte auf Gebäude und Gebäudeteile SN 505 261; „Einwirkungen auf Tragsysteme“


ohne Sicherheitszuschlag!

Windkräfte auf eine Südaufständerung


Montage-Systeme für Flachdächer


Ballastierung mit Kies

oder Substrat

Aerodynamische Systeme

brauchen nur wenig Zusatzballast

PV-Anlagen auf Flachdächern

Kritische Punkte:

Dachaufbau

Durchdringungen durch die Dachhaut

Tragkonstruktion, Krafteinleitung

Massivbau (Beton)

Trägerrost (Stahl- o. Holzbau)

Materialdepot

Bewuchs Verschattung

Befestigung der Absturzsicherung

Fixierung der PV-Anlage mit Kies oder Substrat

Raugewicht Kies, nass / trocken 18 kN/m3

Substrat nass 16 kN/m3

Substrat trocken 10 kN/m3


Einflussfaktoren für den Schnee


Schneefall und Schneemenge abhängig von:

Meereshöhe, Klima, Topographie

Standort, Form, Abmessung des Gebäudes

Beschaffenheit des Dachs (Material, Reibung)

Windverfrachtungen

Besondere örtliche Verhältnisse

Raumgewichte von Schnee:

Neuschnee 1.0 kN/m3

Filzschnee, nach ein paar Std. 2.0 kN/m3

Altschnee 3.5 kN/m3

Nassschnee 4.0 kN/m3

Flächenlast auf horizontaler Fläche:

qk = 𝟏 + 𝒉

𝟎

𝟑𝟓𝟎

𝟐

∗ 0.4 kN/m2 ≥ 0.9 kN/m2 0.9 kN/m2 = unterer Grenzwert

Die Werte entsprechen einer mittleren Wiederkehrperiode von 50 Jahren.

0.4 kN/m2 = Standardwert

h0 = Meereshöhe +/- Korrektur je nach regionalem Klima

(gemäss SIA Norm 261 Anhang D)

Bsp.: Mittelland: Meter über Meer +/- 0

Teile Wallis u. Graubünden: m ü. M. - 200m

Nordtessin: m ü. M. + 200m

Charakteristische Schneelast (horizontal) SIA Norm 261; „Einwirkungen auf Tragsysteme“


0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

2.20

2.40

2.60

2.80

3.00

3.20

3.40

3.60

3.80

4.00

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

qk (kN/m2)

m.ü.M

Ohne Sicherheitszuschlag!

Charakteristische Schneelast (horizontal) SIA Norm 261; „Einwirkungen auf Tragsysteme“


Bern

550 m

1.39 kN/m2

St. Gallen

675 m

1.89 kN/m2

Bsp: Flachdach, Bern 550 m ü. M.

qk = 1 + 550

350

2

∗ 0.4 kN/m2 = 1.39 kN/m2 ≈ 139 kg/m2

q′k = qk * µi * ce * ct

qk = charakteristische Schneelast horizontal (kN/m2)

µi = Dachformbeiwert, abhängig von Dachgeometrie

(gemäss SIA Norm 261 Kap. 5, Fig. 2) = 0 – 2.0

für PV-Anlagen oft = 0.8

ce = Expositionsbeiwert (Wind) (gemäss SIA Norm 261 Kap. 5.2.4)

stark / normal / schwach = 0.8 / 1.0 / 1.2

ct = thermischer Beiwert

im Allgemeinen = 1.0


Dach-Schneelast SIA Norm 261; „Einwirkungen auf Tragsysteme“


q′k = qk * µi * ce * ct

Kraftaufteilung Schrägdach


α

q’’k q//k

q//k = q’k * cos(α) * (sin(α) - µr)

Schneelast parallel zur Dachhaut (Trauflast)

Bsp: Schrägdach mit PV, Bern 550 m ü. M., normale Exposition

q′k = 1.39 kN/m2 * 0.8 * 1.0 * 1.0 = 1.11 kN/m2

q’’k = q’k * cos α

Schneelast auf schräger Fläche

Reibungskoeffizient Modul - Schnee


q//k = q’’k * cos(α) * (sin(α) - µr)

µr = Gleitreibungskoeffizient zwischen Schnee und Modul 0 !!!

Für die Dachneigung 20°

für ein Modul (landscape): q//k = q’k * cos α * sin α * 1.00m =

1.11 kN/m2 * 0.94 * 0.34 * 1.00m = 0.36 kN/m1

für ein Modulfeld mit 6 Modulen (landscape):

6 * 0.36 kN/m1 = 2.13 kN/m1

Achtung: für den Schneefänger inkl. dessen Verankerung!


Schneelast parallel zur Dachhaut (Trauflast)


Einfluss der Trauflast


Quelle: Dachdeckerverband Nordrhein

Dächer ohne Schneefang


Kausale Haftpflicht!

Für Gebäudeeigentümer

und, oder Anlagenbesitzer

PV-Anlagen auf Ziegeldächern


Deformation Dachhaken

keine Billigprodukte

Deformation bei der

Ausführung berücksichtigen

Chemische und physikalische Einflüsse

Materialien

Unterschiedliche Metalle

Zweimetall- oder Kontaktkorrosion

Längenausdehnung infolge Temperaturdifferenzen:


∆l = l0 * ∆T * α α ( pro ° K) ∆l = 10m * 70° K * α

Aluminium 23.8 * 10-6 16.6 mm

Chromstahl 11.0 * 10-6 7.7 mm

Kupfer 17.0 * 10-6 11.9 mm

Stahl unlegiert 11.0 * 10-6 7.7 mm

Holz (II zur Faserrichtung) 0.90 * 10-6 0.6 mm

Risiken der «am Bau» Beteiligten

Betriebs-Versicherung


Haftpflicht Kasko

Betriebshaftpflichtversicherung (z.B. Mobiliar)

Nicht versichert sind Ansprüche aus:

Schäden an Grundstücken, Gebäuden und andern Werken auf Nachbarliegenschaften

durch Abbruch-, Erd-, Erdbewegungs- oder Bauarbeiten

Bauherrenhaftpflichtversicherung

Schäden an Sachen, die ein Versicherter zum Gebrauch, zur Bearbeitung, Verwahrung

oder Beförderung oder aus anderen Gründen (z.B. in Kommission, zu

Ausstellungszwecken) übernommen oder die er gemietet oder gepachtet hat.

Schäden, die an Sachen infolge Ausführung oder Unterlassung einer Tätigkeit eines

Versicherten an oder mit ihnen (z.B. Bearbeitung, Reparatur, Beladen oder Entladen

eines Fahrzeuges) entstanden sind.

Als Tätigkeit im vorstehenden Sinne gelten auch Projektierung und Leitung, Erteilung von

Weisungen und Anordnungen, Überwachung und Kontrolle sowie ähnlichen Arbeiten.

Bauwesen- oder Montageversicherung


Bauwesen- / Montage-Versicherung

Versichertes Risiko:

Schäden an Bauleistungen durch unvorhergesehene Bauunfälle während der

Projektdauer. Zum Beispiel infolge von Feuer- und Elementarereignissen, Einsturz,

Bodenbewegungen, Ungeschicklichkeit, Nachlässigkeit, Böswilligkeit oder Vandalismus.

Zusatzdeckung:

Feuer- und Elementarschäden (ev. kantonale Bauzeitversicherung) Aufräumungskosten,

Baugrund und Bodenmassen, bestehende Bauten, Fahrhabe, Gerüstematerial, usw.

Maintenance-Deckung, innere Unruhen, Erdbeben, Transporte usw.

Kombinierte Zusatz-Versicherung auf 1. Risiko

Versicherungssumme z.B. CHF 250’000.- für bestehende Bauten u.a.m.

Muss für das jeweilige Projekt individuell abgeschlossen werden!


Versicherungslösungen


Werkvertrag (SIA 118) vs. Kaufvertrag (OR)

Werkvertrag: Rügefrist nach SIA 118:

Nach der Bauabnahme kann der Bauherr

während zwei Jahren zu jedem Zeitpunkt

Mängel rügen. Kleinere Mängel können

gesammelt werden und dem Unternehmer

zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb der

Rügefrist vorlegt werden. Die Beweislast,

ob ein Mangel vorliegt oder nicht, liegt beim

Unternehmer.

Verdeckte Mängel kann der Bauherr

während insgesamt fünf Jahren rügen.

Gemäss Bundesgerichtsentscheid sind

diese innert 7 Tagen nach Entdeckung zu

melden. Die Beweislast für verdeckte

Mängel liegt beim Bauherrn.

Für absichtlich verschwiegene Mängel gilt

eine Rügefrist von 10 Jahren.


Kaufvertrag: Verjährungsfrist nach OR

Für die Mängelrechte beim Kauf von

beweglichen Sachen gilt ab dem 1.01.2013

eine Verjährungsfrist von 2 Jahren.

Wird eine bewegliche Sache bestimmungs-

gemäss in ein unbewegliches Werk integriert

und verursacht es dort aufgrund eigener

Mängel eine Mangelhaftigkeit, so beträgt eine

kaufrechtliche Verjährung von 5 Jahren.

Arbeitssicherheit, Rechtsgrundlagen Verantwortlichkeiten


Quelle: suvapro; „Sicher zu Energie vom Dach“


Besten Dank für die Aufmerksamkeit!

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