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Windlasten an PV-Flachdach-Montagesystemen

Aufgabe:

Im Hinblick auf die Errichtung von PV-Anlagen stellt sich die Frage der Lage­sicher­heit, da diese Anlagen auf den vorhandenen Dächern in der Regel nur auf­ge­stellt werden, nicht aber durch die Dachhaut gegen Verschieben oder Abheben gesichert werden können.

Da viele Flachdächer aber nur begrenzte Lastreserven aufweisen, versucht man Systeme zu finden, die mit möglichst wenig Ballast bzw. bei normaler Exposition allein mit dem Eigengewicht auskommen. Diese Systeme werden in der Fach­lite­ratur aktuell unter den Begriffen „ballastarm“ oder „ballastoptimiert“ kontrovers diskutiert, da es nach DIN EN 1991-1-4:2010-12 keine Ansätze für die hierbei genutzten Druckausgleichsvorgänge gibt.

 

Lösung:

Für ballastgesicherte Flachdach-Photovoltaik-Montagesysteme empfiehlt sich daher die Durchführung von Windkanal-Modellversuchen nach WtG-Richtlinie, um die realistischerweise zu erwartenden Windlasten und daraus zu bemessenden even­tuel­len Ballastanforderungen im Sinne der DIN EN 1991-1-4:2010-12, Kapitel 1.5 korrekt zu ermitteln.

Flachdächer in diesem Sinne sind Dächer, die weniger als ± 5° geneigt sind (siehe DIN EN 1991-1-4:2010-12), so dass hinsichtlich der Überströmung durch Wind von einem Strömungsabriss an der Dachkante bzw. Attika ausgegangen werden darf.

Typisch für die Überströmung von Flachdächern ist die Ausbildung von Randwirbeln bei Anströmung über Eck, welche hohe lokale Drehgeschwindigkeiten besitzen und vor allem im Eck- und Randbereich entsprechend hohe Sogwirkungen auf das Dach erzeugen.

 

Vorteil:

Messungen an einer Vielzahl von PV-Systemen am I.F.I. Institut für Industrie­aero­dynamik GmbH, Institut an der Fachhochschule Aachen konnten belegen, dass die Druckbeiwerte der auf einem Flachdach aufgestellten Anlagen aufgrund von Druckausgleichsvorgängen deutlich geringer als die streng genommen hierfür nicht gedachten Druckbeiwerte ähnlicher Geometrien (wie z.B. Flachdächer oder freistehende Pultdächer) nach DIN EN 1991-1-4: 2010-12 ausfallen.