Systemy PV dla dachów płaskich podczas testów w tunelu aerodynamicznym

Zanim system montażowy będzie mógł zostać zainstalowany na dachu, należy upewnić się, że spełnia on szereg norm, w tym Eurokod EN 1991-1-4

Zanim system montażowy będzie mógł zostać zainstalowany na dachu, należy upewnić się, że spełnia on szereg norm, w tym Eurokod EN 1991-1-4. W normie tej, jak również w jej krajowym załączniku, zawarte są szczegółowe informacje na temat obciążeń wiatrem, na jakie narażone są instalacje fotowoltaiczne i systemy montażowe na dachach.

Ze względu na rosnącą częstotliwość występowania silnych burz, a nawet huraganów w regionach, w których te zjawiska atmosferyczne wcześniej należały do rzadkości, obciążenie wiatrem to jeden z czynników, który należy bezwzględnie wziąć pod uwagę podczas projektowania komponentów PV.

Dlatego branża fotowoltaiczna wykorzystuje testy w tunelu aerodynamicznym w celu rozwijania takich produktów (balastowych systemów montażowych), które wymagają minimum balastu, nie przebijają poszycia dachu, a jednocześnie zachowują najwyższą stabilność i bezpieczeństwo. W tym artykule wyjaśniamy, jak testy wiatrowe są planowane i wykonywane.

Faktem jest, że w przypadku systemów dla dachów płaskich montowanych bez ingerowania w strukturę dachu, takich jak nasz IBC AeroFix, obciążenie musi być bardzo dokładnie obliczone, aby system mógł przeciwstawić się nawet silnym podmuchom wiatru. Kluczem do wykonania optymalnej kalkulacji są dane otrzymane podczas testów w tunelu wiatrowym. Jest to również zalecane przez Niemiecki Instytut Techniki Budowlanej (DIBt) w wytycznej „Wskazówki dotyczące produkcji, planowania i realizacji systemów solarnych”. Istnieją dwa rodzaje testów, które są dopuszczalne zgodnie z Euronormą 1991-1-4:

  • testy w tunelu aerodynamicznym według wytycznych WtG,
  • uznane metody numeryczne (programy komputerowe).

Warunkiem wstępnym dobrze przeprowadzonego testu jest odpowiednie zamodelowanie konstrukcji montażowych i oddziałujących na nie wiatrów naturalnych w celu precyzyjnego określenia obciążeń i reakcji systemu.

Procedura testowa dla systemów montażowych IBC SOLAR

W IBC SOLAR nasze aerodynamiczne systemy fotowoltaiczne (AeroFix i AeroFlat) sprawdzane są w Instytucie I.F.I w Akwizgranie, który przeprowadza testy w tunelu aerodynamicznym ze skalibrowaną warstwą graniczną.

Instytut ten istnieje od ponad 30 lat i dysponuje dwoma tunelami aerodynamicznymi z warstwą graniczną oraz systemem pomiarowym dla 380 jednoczesnych punktów pomiarowych.

Zestaw testowy w tunelu aerodynamicznym

Typowa konfiguracja tunelu aerodynamicznego z warstwą graniczną wygląda następująco:

Wiatr wytwarzany jest przez 6 wentylatorów osiowych z silnikami elektrycznymi o mocy 22 kW. Na odcinku rozbiegowym o długości 10 m wiatr staje się turbulentny, a następnie uderza w model budynku w skali 1:50 i umieszczony na nim system fotowoltaiczny. Odcinek testowy tunelu aerodynamicznego ma łączną długość 4 m i tam  przeprowadzane są pomiary. Na końcu tunelu aerodynamicznego znajduje się kolejny odcinek wybiegu o długości 4 m.

Na strukturze modelu umieszczono 360 punktów pomiarowych pozwalających zidentyfikować, jak warunki wietrzne oddziałują na system PV. Są one odpowiednio mierzone, a wartości na górze i na dole modułu są określane oraz rejestrowane na komputerze.

Po wykonaniu testu producenci otrzymują certyfikat na przebadany system montażowy oraz narzędzie obliczeniowe, za pomocą którego można określić wpływ wiatru na instalację. W ten sposób wiadomo, w którym miejscu konstrukcja musi być obciążona balastem.

Różnica w stosunku do innych pomiarów przepływu

Pomiary przepływów wiatru wykorzystywane są w różnych sektorach przemysłu. Przykładowo branża inżynierii lotniczej czy segment motoryzacyjny analizuje na swoje potrzeby tzw. jednolite napływy o niskiej turbulencji. Należy jednak zwrócić uwagę, że tego rodzaju testy nie znajdują zastosowania w fotowoltaice, dlatego tak ważne jest przeprowadzanie dedykowanych testów opracowywanych specjalnie dla scenariuszy badających bezpieczeństwo instalacji PV na dachach.