Blogserie: PV-Flachdachsysteme im Grenzschichtwindkanal_Teil I

Damit Montagesysteme montiert werden dürfen, müssen sie entsprechende Normen einhalten, worunter auch die EN 1991-1-4 zählt. Bei allen Vorgaben in Sachen Statik, Materialien und Co enthält diese Norm inkl. nationalen Anhang jedoch keine speziellen Angaben über Windlasten, denen PV-Anlagen mitsamt der Montagesysteme auf Dächern ausgesetzt sind. In Zeiten von immer stärker werdenden Stürmen und gar Orkanen ist es für die Sicherheit jedoch unverzichtbar und muss bei der Entwicklung mit eingerechnet werden. Deshalb stützt sich die Solarbranche auf sogenannte Windkanaluntersuchungen, um den Ballast bei dachdurchdringungsfreien Flachdachsysteme so gering wie nötig zu halten. In unserer Blogserie erklären wir, wie dieses Tests aufgebaut sind und was es hierbei alles zu berücksichtigen gibt.

Fakt ist, für dachdurchdringungsfreie Flachdachsysteme wie unserem IBC AeroFix muss die Ballastierung optimal errechnet werden, damit das System aerodynamisch aufliegt und starken Winden problemlos standhalten kann. Der Schlüssel hierfür liegt in den Untersuchungen im Windkanal. So empfiehlt es auch das Deutsche Institut für Bautechnik in seiner DIBT-Richtlinie „Hinweis für die Herstellung, Planung und Ausführung von Solaranlagen“. Dabei gibt es zwei Arten von Windkanalversuchen, die laut Euronorm 1991-1-4 zulässig sind:

  • Windkanalversuche nach der WtG-Richtlinie
  • Anerkannte numerische Verfahren (Computerprogramme)

Voraussetzung hierfür ist, dass zur Bestimmung von Lasten und Systemreaktionen die Struktur und die natürlichen Winde zutreffend modelliert werden.

Unser IBC AeroFix im Modellaufbau.

Das Testverfahren für IBC SOLAR Montagesysteme

Wir bei IBC SOLAR lassen unsere aerodynamischen PV-Systeme (AeroFix und AeroFlat) bei einem Institut prüfen, das Windkanalversuche in kalibrieten Grenzschichtwindkanälen durchführt: Das I.F.I. Institut in Aachen.

Dieses besteht seit über 30 Jahren und verfügt über zwei Grenzschichtwindkanäle und eine Messtechnik für 380 simultane Messtellen.

Der Testaufbau im Windkanal

Ein typischer Aufbau eines Grenzschichtwindkanals sieht wie folgt aus: Der Wind wird durch 6 Axialventilatoren mit 22 kW Elektromotoren erzeugt. In einer 10 m langen Anlaufstrecke wird der Wind in Turbulenzen versetzt und trifft dann auf ein Modell des Gebäudes inklusive PV-Anlage im Maßstab 1:50 . Die Teststrecke des Windkanals hat eine Gesamtlänge von 4 m, in denen die Messungen durchgeführt werden. Am Ende des Windkanals befindet sich dann nochmal eine 4 m lange Auslaufstrecke.

Insgesamt 360 Messpunkte werden unterhalb des Moduls angebracht.

Der Modellaufbau ist mit  360 Messpunkten bestickt um zu erkennen, welche Windeinflüsse auf das System einwirken. Gleichzeitig findet eine entsprechende Messung dieser statt. Hierbei werden sowohl die Werte auf der Moduloberseite als auch auf der Modulunterseite ermittelt und per Computer festgehalten.

Nach der Durchführung des Tests erhalten die Hersteller ein Gutachten für das geprüfte, aerodynamische Montagesystem sowie ein Berechnungstool, mit Hilfe dessen die Windeinflüsse auf das System ermittelt werden können. So kann der Ballast an der richtigen Stelle verbaut werden.

Unterschied zu anderen Strömungsmessungen

Messungen von Windströmungen kommen in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz. Beispielsweise auch in der Luftfahrt- und  Kraftfahrzeugtechnik. Jedoch ist hier die Art der Anströmung im Vergleich zur Gebäudeaerodynamik eine ganz andere. So handelt es sich bei der Luftfahrt- und Kraftfahrzeugtechnik um sogenannte gleichförmige turbulenzarme Anströmungen.  Versuche aus diesen Bereichen können somit nicht für die Gebäudeaerodynamik herangezogen werden, weshalb es eigens entwickelte Tests braucht und gibt.

Im nächsten Blogbeitrag dieser Serie werfen wir einen genaueren Blick auf das bereits angesprochene Berechnungstool und thematisieren die hierfür wichtigen Eingabeparameter.

Schauen Sie sich auch gleich unser Video zum Grenzschichtwindkanal an:

Zum Video auf YouTube

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