Źródło: nef.org.uk
Obciążenie wiatrem musi uwzględniać maksymalną powtarzającą się prędkość wiatru, a nie, jak ma to miejsce w przypadku mikro turbin wiatrowych, średnie prędkości. Ta mapa pokazuje maksymalne prędkości w Wielkiej Brytanii w metrach na sekundę i, ogólnie rzecz biorąc, żaden prawidłowy panel słoneczny prawidłowo zamontowany nie doda niebezpiecznego obciążenia wiatrem do typowego brytyjskiego dachu w strefach I do III, dzięki czemu można zastosować uproszczoną metodę obliczeniową. Szczególną uwagę należy zwrócić na strefy IV i V, głównie północną i zachodnią Szkocję oraz północne i zachodnie wyspy.
W przypadku gdy wymagane są bardziej szczegółowe obliczenia, należy zastosować Eurokod [Uwaga 1] dla obciążenia wiatrem konstrukcji budowlanych i odpowiedni brytyjski załącznik krajowy. Proces obliczeniowy składa się z sześciu kroków:
Określ prędkość wiatru w miejscu Vs
Określ efektywną prędkość wiatru Ve
Określ ciśnienie dynamiczne qs = 0,613 Ve2
Określ ciśnienie na powierzchni zewnętrznej pe
Określ ciśnienie wewnętrzne powierzchni pi
Określ obciążenie netto modułu PV P = (pe - pi) A
Ta strona nie będzie próbowała pokazywać wszystkich czynników, ale wymagane informacje obejmują wysokość budynku, wysokość, odległość od morza, odległość od krawędzi miasta, wysokość terenu, topografię, odległość i wysokość otaczających budynków i innych czynniki dla wszystkich 12 kierunków wiatru. BRE Digest 436 podaje więcej informacji na temat tego procesu, a BREVe ma program BRE. Załącznik krajowy podaje współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla szerokiej gamy kształtów dachu, w tym dachów płaskich, dachów jednospadowych, dachów ze spadkiem tradycyjnym i dachów biodrowych, ale nie odnosi się konkretnie do PV ani innych paneli słonecznych.
Schemat ten przedstawia schematyczny plan spadzistego dachu z wiatrem pochodzącym z dwóch kierunków (na zachód i południe, jeśli północ jest górą diagramu), pokazując różne strefy ciśnienia wiatru na dachu, dla których może być konieczne wykonanie obliczeń.
W strefach od I do III często możliwe jest zastosowanie uproszczonej formuły dla siły wiatru: F = qsCpnetCaA, gdzie:
qs to dynamiczne ciśnienie wiatru.
Cpnet to współczynnik ciśnienia netto.
Ca to współczynnik efektu rozmiaru, który zmniejsza się do wartości 1 dla matrycy poniżej 5 m po przekątnej.
A jest obciążonym obszarem modułu PV.
W tym przypadku dynamiczne ciśnienie wiatru (qs) można znaleźć w tabelach odniesienia, które uwzględniają tylko wysokość budynku, wysokość, strefę i czy lokalna topografia jest znacząca, czy nie. Do współczynnika ciśnienia netto potrzebne są dwie wartości - jedna dla potencjalnego podniesienia, a druga dla siły skierowanej w dół.
Wysokość i konstrukcja panelu
W projekcie EurActive Roofer zidentyfikowano wcześniej pięć podstawowych układów paneli. Zasadniczo, w przypadku tradycyjnie montowanych paneli na powierzchni dachu, Cpnet można również znaleźć na podstawie tabel, których wartości różnią się w zależności od tego, czy znajdują się w odległości 300 mm od krawędzi dachu, więc staje się to ważną cechą konstrukcyjną. Rodzaj mocowania ma również kluczowe znaczenie dla tradycyjnych paneli dystansowych. Mocowania hakowe nie mogą być tak elastyczne, aby znacząco podnosiły dachówki otaczające. Maksymalna szczelina między płytkami z zainstalowanym hakiem powinna być mniejsza niż 6 mm i zaleca się, aby maksymalne ugięcie haka było mniejsze niż 70 mm przy projektowanym obciążeniu wiatrem. Można to sprawdzić, przykładając obciążenie projektowe wiatrem do dachu hakowego lub fikcyjnego za pomocą obciążników i systemu kół pasowych oraz mierząc ugięcie resztkowe.
Zintegrowane konstrukcje, które są nominalnie szczelne, można traktować jak wszystkie inne okładziny dachowe zgodnie z Eurokodem (pod warunkiem, że nie wystają z dachu o więcej niż 100 mm). Przepuszczalne dla powietrza dachówki lub łupki dachowe wykorzystują również wariant uproszczonej metody obliczeniowej, z pewnym uwzględnieniem, czy pasują bezpośrednio do głównych łat dachowych.
Sytuacja modułów fotowoltaicznych na płaskich dachach
Jest to trochę bardziej skomplikowane, w zależności od tego, czy są one mechanicznie ustalone, czy wolnostojące. Oba będą musiały oprzeć się podnoszeniu wiatru, ale moduły wolnostojące będą również musiały oprzeć się przesuwaniu. Obciążenia wiatrem będą zależeć od lokalizacji modułu na dachu, czy dach ma attykę i czy konstrukcja nośna fotowoltaiczna jest otwarta lub w pełni pokryta. Obliczenia będą również musiały rozważyć, gdzie moduły znajdują się na dachu, z różnymi współczynnikami ciśnienia netto zastosowanymi dla tych w pobliżu krawędzi, w rogach lub na środku dachu. Na płaskich dachach kluczową kalkulacją może być ustalenie, czy istnieje ryzyko wywrócenia. W tym celu masa jednostki i balastu musi przekraczać siłę wiatru (moment), która z kolei zależy od kąta nachylenia panelu.
Uwaga 1: BS6399: Część 2 (Kodeks postępowania w zakresie obciążenia wiatrem na konstrukcjach budowlanych) została wycofana w marcu 2010 r. I zastąpiona przez BS EN 1991-1-4: 2005 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje: Część 1-4: Oddziaływania wiatru i NA do BS EN 1991-1-4: 2005 - brytyjski załącznik krajowy do Eurokodu 1. Oddziaływania na konstrukcje. Działania ogólne. Oddziaływanie wiatru (wrzesień 2008).
Chcielibyśmy podziękować BRE i innym partnerom projektu EurActive Roofer za pomoc przy tej stronie. Podane informacje mają charakter wyłącznie orientacyjny i nie powinny być stosowane zamiast właściwych obliczeń inżynierskich zgodnie z odpowiednimi normami brytyjskimi.
Informacje te opierają się na pracach podjętych w ramach projektu EurActive Roofer, który trwał od 2005 do 2008 r. I był wspierany przez program Unii Europejskiej na rzecz działań horyzontalnych z udziałem MŚP.
