19. Dezember 2017

Photovoltaik: Windlast mitberücksichtigen

Photovoltaik: Windlast mitberücksichtigen

Bei der Berechnung von Photovoltaikanlagen ist nicht nur die Ausrichtung und Größe zu berücksichtigen, sondern auch die richtige Befestigung. Werden die Solarmodule nicht angemessen befestigt, können durch Schnee oder Wind erhebliche Kräfte auftreten und Solarmodule beschädigt oder schlimmstenfalls vom Dach gefegt werden. Die dann auftretenden Schäden bezahlen Versicherungen nur, wenn der Betreiber nachweisen kann, dass die Befestigung sachgemäß durchgeführt wurde.

Wo wirken Windlasten besonders stark?

Ähnlich wie die Schneelast wirken Windlasten auf die gesamte Fläche der PV-Anlage und können daher hohe Kräfte entwickeln. Der Wind kann dabei von allen Seiten wirken und zu unvorhersehbaren Effekten führen. So kann durch Luftströmungen, die parallel zu einer Oberfläche verlaufen, ein starker Unterdruck und damit ein Sog erzeugt werden, der die Module vom Dach wegzieht. Besonders kritisch sind diese Windströme bei einer auf einem Flachdach aufgeständerten Anlage. Diese auf den ersten Blick sicher wirkende PV-Anlage ist durch Winde ebenso belastet und kann bei ungünstigen Bedingungen vom Dachbereich geweht werden.

Solarmodule müssen daher fachmännisch befestigt werden. Worauf man dabei im Einzelfall achten muss, wollen wir Ihnen hier erläutern.

Die richtige Planung für die Befestigung der Solarmodule

Selbstverständlich können Solarmodule nur auf geeigneten Dachkonstruktionen durch Fachbetriebe installiert werden. Auf diese werden sie in der Regel mithilfe von Montagegestellen befestigt. Bei der Befestigung sind also zwei Punkte zu berücksichtigen: Zum einen die Befestigung der Konstruktion am Dach, zum anderen die Befestigung der Module am Montagegestell.

Die Module werden dabei entweder verschraubt oder per Klemmrahmen gehalten. Welche Belastungen die entsprechenden Vorrichtungen aushalten, können Sie den technischen Dokumentationen entnehmen.

Bei der sicheren Verankerung im Dach ist dagegen die Anzahl der Befestigungshaken ausschlaggebend. Auch hier gibt es verschiedene Systeme, die stets fachmännisch installiert werden müssen, da sonst eine punktuelle Beschädigung des Dachs durch das Befestigen der Dachhaken auftreten kann. Für aufgeständerte Anlagen auf Flachdächern, bei denen wie erläutert ebenfalls starke Windlasten wirken können, eignen sich auch Betonplatten, um das Montagegestell angemessen zu beschweren. Allerdings muss die Statik des Dachs dies erlauben, ansonsten können auch hier Anker zum Einsatz kommen.

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Welche Kräfte bei der Wahl der Befestigungssysteme berücksichtigt werden müssen, ist in der DIN 1055 – 4 festgelegt. Neben den anzuwendenden Rechenmethoden zeigt sie auf, welche Windlasten an den unterschiedlichen Standorten Deutschlands zu berücksichtigen sind. Dazu wurde das Bundesgebiet in vier Windzonen eingeteilt. Jeder dieser Zonen wurde eine „maximale durchschnittliche Windgeschwindigkeit“ zugeordnet. Dies bedeutet, dass die durchschnittliche Windgeschwindigkeit diesen Wert statistisch gesehen nur einmal in 50 Jahren übersteigt und dabei zehn Minuten anhält.

Erwartungsgemäß wirken in Küstennähe besonders hohe Windlasten. Die Zone wird daher der Stufe vier mit einer „maximalen durchschnittlichen Windgeschwindigkeit“ von 30 m/s bzw. der Zone drei mit einem Wert von 27,5 m/s zugeordnet. Der größte Teil Deutschlands befindet sich jedoch in Zone eins und zwei mit „maximalen durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten“ von 22,5 m/s bzw. 25 m/s. Die Kräfte, die bei diesen Maximalwerten auftreten, liegen dabei bei 320, 390, 470 bzw. 560 Newton pro Quadratmeter.

Photovoltaik-Anlagen fachgerecht installieren

Die Werte zeigen, an PV-Anlagen können erhebliche Windlasten wirken. Zudem muss die Verankerung der Module im Dach Kräften in alle Richtungen standhalten. Die Montage sollte daher stets von Fachmännern durchgeführt werden. Schließlich muss der Betreiber im Schadensfall selbst nachweisen, dass die Anlage fachgerecht montiert wurde – eine Abnahme durch Fachbetriebe ist daher in jedem Fall erforderlich.

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