Windlastberechnung gegenrechnen?

Ich würde gern auf das Flachdach auf meiner Wohnung zwei Solarmodule stellen, und beschäftige mich mit der nötigen Ballastierung nach DIN 1991. Kleine Änderungen der Parameter machen da große Unterschiede. Vielleicht mag hier jemand das mal gegenrechnen oder kommentieren?

Parameter

Windlastgebiet 1 (Südwestdeutschland)
Geländekategorie III (In der Stadt, vielleicht sogar IV)
Dachhöhe: 30,6m (auf dem 10. Stock)
Dachgeometrie: 3m (Südseite) × 15m (Westseite)
Attika: 70cm hoch, 40cm breit
Untergrund: Kies

Modulmaße: 1960 × 1134 × 30 mm
Modulgewicht: 27kg
Neigungswinkel: 20°

Ausrichtung: Süd
Abstand der Module von der Südkante: etwa 5m und 7m
Abstand der Module von der Westkante: Unmittelbar (ist ja nur 3m breit)

Auf der Ostseite wird das Dach vom Rest des Gebäudes (14 Stock) überragt.

Beispielrechnung 1

Basis-Böengeschwindikeitsdruck: q_b = 0,316 kN/m²
Böengeschwidigkeitsdruck auf Dachhöhe: q_p = 0,613 kN/m²
Reibungskoeffizient (angenommen): 0,6

Soweit so einfach. Aber welchen Außendruckbeiwert (c_pe) nehme ich hier? Ist da Bild 7.6 und Tabelle 7.2 der DIN-Norm die richtige? Und welche Windrichtung nehme ich hier?

Gut, meist stürmt es aus West. Dann wären die Module sicherlich im Randbereich, aber nicht im Eckbereich. Also c_pe = -1,8.

Dann komme ich mit Sicherheitsfaktor 1,5 auf eine Windkraft von

F = 1,5 ⋅ 1,8 ⋅ 0,613 kN/m² ⋅ 1960mm ⋅ 1134mm = 3,64kN

Also bei einem Eigengewicht von 30kg für Modul und Halterung eine Ballastierung von

(3,64kN / g - 30kg) / 0,6 = 568kg

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Das scheint mir doch absurd viel, auch weil die Panele bei Westwind ja von der Seite angeströmt werden, und die Attika, die die Panele überragend sollte, doch hoffentlich die Last reduziert.

Es hängt wohl alles an diesem c_pe-Wert – wie bekomme ich den genauer bestimmt?

Oder macht es Sinn den Winddruck horizontal und Windsog vertikal separat zu berechnen? Nach meinem Verständnis ist der
Reibungskoeffizient nur für den Winddruck relevant (kann der Wind das Panel verschieben), und da sollte ja nicht die gesamte sondern nur die projezierte Fläche relevant sein? Und beim Windsog vertikal fällt dann der Faktor 0,6 weg, weil für die Frage ob der Wind das Modul anheben kann die Reibung nicht relevant ist?

 

Danke für die Kommentare!

> Oder einfach einen Planer aus dem Netz fragen. Da gibt es m.W. einige kostenlose.

Meinst du so online Tools wie (darf leider noch keine Links hier Posten):

* Configurator auf schletter-group
* Renusol-Konfigurator
* ESDEC-Calculator
* K2-Base

Die waren leider alle nicht hilfreich, entweder sie verweigerten bei 30m Höhe den Dienst, unterstützten nur Panelreihen ab zwei Module oder werfen schlicht Fehler 500 (oder scheiterten an PEBCAK)

> Warum werden unter diesen Bedingungen die Module nicht fest mit dem Gebäude verschraubt?

Weil es dann ein größerer baulicher Eingriff wäre, der für so ein 600W-System overkill wäre und von der der GEW vermutlich nicht genehmigt würde – daher mein Plan sie mit Ballast auf das Kiesdach zu stellen.

> Sind die Module überhaupt für eine solche Windlast zugelassen und geprüft?

Gute Frage! Auf einer Produkseite (darf leider noch keine Links posten) zum Ronma Solar RM-505W-182R/108TB ist zwar ein Datenblatt verlinkt, aber da steht leider nichts dazu.

 

Nach dem ein Bekannter von mir bei einer sehr ähnlich exponierten Stelle mit “SolarXon Solarmodul Halterung schwarz” gearbeitet hat (bald gibts auch direkte Links, ich verspreche es), war ich geneigt das selbe zu nehmen. Leider ist auch dazu kein Datenblatt zu finden

Der Kies ist 5cm dick, dann kommt Bitumen. Was drunter ist – gute Frage. Es würde mich nicht wundern wenn es dazu nicht mal mehr Unterlagen gibt, ist ein 70er-Jahre-Hochhaus. Aber ich werde mal ganz optimistisch bei der Hausverwaltung anfragen.

 

Nein, Illegal soll das nicht – die WEG hat ihre Zustimmung schon in Aussicht gestellt – allerdings war dabei ein Argument, dass man an dem Ort keine bauliche Veränderung machen muss. Ob und wie es jetzt technisch sinnvoll möglich ist bin ich ja gerade am herausfinden.