De effecten van windsnelheid, druk en laden op zonnepanelen

- Mar 13, 2019-

Bron: nef.org.uk

De windbelasting moet rekening houden met de maximale terugkerende windsnelheid en niet, zoals wordt gebruikt voor micro-windturbines, gemiddelde snelheden. Deze kaart toont Britse maximumsnelheden in meters per seconde en in algemene termen kan geen normaal zonnepaneel dat op de juiste manier is aangebracht waarschijnlijk een onveilige windbelasting toevoegen aan een typisch Brits dak in de zones I tot III, zodat een vereenvoudigde berekeningsmethode kan worden gebruikt. Speciale aandacht moet worden besteed in de zones IV en V, voornamelijk Noord- en West-Schotland en de noordelijke en westelijke eilanden.

image

Wanneer meer gedetailleerde berekeningen nodig zijn, moet de Eurocode [Note 1] voor windbelasting op bouwconstructies en de bijbehorende nationale bijlage van het VK worden gebruikt. Het berekeningsproces bestaat uit zes stappen:

  1. Bepaal de windsnelheid Vs

  2. Bepaal effectieve windsnelheid Ve

  3. Bepaal dynamische druk qs = 0.613 Ve2

  4. Bepaal de buitenoppervlaktedruk pe

  5. Bepaal de interne oppervlaktedruk pi

  6. Bepaal de netto belasting op de PV-module P = (pe - pi) A

Deze pagina zal niet proberen alle ingevoerde factoren weer te geven, maar de vereiste informatie omvat de bouwhoogte, hoogte, afstand tot de zee, de afstand van de rand van de stad, de hoogte van de locatie, de topografie, de afstand tot en de hoogte van de omliggende gebouwen en andere factoren voor alle 12 windrichtingen. BRE Digest 436 geeft meer informatie over dit proces en er is een BRE-programma BREVe. De nationale bijlage geeft externe drukcoëfficiënten voor een breed scala aan dakvormen, waaronder platte daken, monopitchdaken, traditioneel hellende daken en heupdaken, maar richt zich niet specifiek op PV of andere zonnepanelen.

image

Dit diagram toont een schematisch schema van een hellend dak met wind vanuit twee richtingen (west en zuid als noorden de bovenkant van het diagram is), die de verschillende winddrukzones op het dak toont waarvoor berekeningen nodig kunnen zijn.

In de zones I tot III is het vaak mogelijk om een vereenvoudigde formule voor de windkracht te gebruiken: F = qsCpnetCaA waarbij:

  • qs is de dynamische winddruk.

  • Cpnet is de netto-drukcoëfficiënt.

  • Ca is een grootte-effectfactor die tot een waarde van 1 voor een array kleiner dan 5 m diagonaal overloopt.

  • A is het geladen gedeelte van de PV-module.

In dit geval kan de dynamische winddruk (qs) worden gevonden aan de hand van referentietabellen die alleen de hoogte, hoogte en zone van het gebouw in aanmerking nemen en of lokale topografie significant is of niet. Er zijn twee waarden nodig voor de netto-drukcoëfficiënt - één voor potentiële opwaartse kracht en de andere voor de neerwaartse kracht.

Paneelhoogte en ontwerp
Het EurActive Roofer-project had eerder vijf basisarrangementen van panelen geïdentificeerd. In wezen is Cpnet, voor traditioneel gemonteerde panelen op het dakoppervlak, ook te vinden aan de hand van tabellen, waarbij de waarden variëren naargelang ze binnen 300 mm van de dakrand liggen - dus dit wordt een belangrijk ontwerpkenmerk. Het type bevestiging is ook cruciaal voor traditionele afstandspanelen. Haakbevestigingen mogen niet zo flexibel zijn dat ze de omliggende dakpannen aanzienlijk optillen. De maximale opening tussen tegels met een geïnstalleerde haak moet minder zijn dan 6 mm en het wordt aanbevolen dat de maximale afbuiging van de haak minder dan 70 mm is bij de ontwerpwindbelasting. Dit kan worden gecontroleerd door de ontwerpwindbelasting toe te passen op een haak of een dummy dak met behulp van gewichten en een katrolsysteem en de resterende doorbuiging te meten.

image

Geïntegreerde ontwerpen die nominaal luchtdicht zijn, kunnen op dezelfde manier worden behandeld als elke andere dakbedekking volgens de Eurocode (op voorwaarde dat ze niet meer dan 100 mm uit het dak steken). Luchtdoorlatende dakpannen of leien gebruiken ook een variant op de vereenvoudigde berekeningsmethode, met enige beperking of ze al dan niet rechtstreeks op de hoofddaklatten passen.

Situatie van PV-modules op platte daken
Dit is iets complexer, deels afhankelijk van of ze mechanisch zijn bevestigd of vrijstaand. Beide moeten bestand zijn tegen windkracht, maar ook vrijstaande modules moeten bestand zijn tegen glijden. Windbelastingen zijn afhankelijk van de locatie van de module op het dak, of het dak een borstwering heeft en of de PV-ondersteuningsstructuur open of volledig is bekleed. Berekeningen zullen ook moeten overwegen waar de modules zich op het dak bevinden, met verschillende netdrukcoëfficiënten die worden toegepast voor die in de buurt van de rand, in hoeken of in het midden van het dak. Op platte daken kan een sleutelberekening zijn om te bepalen of er een risico van kantelen bestaat. Hiervoor moet de massa van de eenheid en de ballast de windkracht (moment) overschrijden, die op zijn beurt wordt beïnvloed door de hellingshoek van het paneel.

Opmerking 1: BS6399: Deel 2 (Praktijkcode voor windbelasting op bouwconstructies) werd ingetrokken in maart 2010 en vervangen door BS EN 1991-1-4: 2005 Eurocode 1: Acties op constructies: Deel 1-4: Windacties en de NA tot BS EN 1991-1-4: 2005 - Britse nationale bijlage bij Eurocode 1. Acties op constructies. Algemene acties. Windacties (september 2008).

We willen graag BRE en de andere partners in het EurActive Roofer-project bedanken voor hun hulp bij deze pagina. De gegeven informatie is alleen bedoeld als leidraad en mag niet worden gebruikt in plaats van de juiste technische berekeningen volgens de relevante Britse normen.

Deze informatie is gebaseerd op de werkzaamheden van het EurActive Roofer-project dat liep van 2005 tot 2008 en werd ondersteund door het programma van de Europese Unie voor horizontale acties waarbij kleine en middelgrote ondernemingen betrokken zijn.