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Windlast bei schwebendem Solarmodul

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DocEmmettBrown
(@docemmettbrown)
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Beigetreten: Vor 2 Jahren
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Geplant ist eine Balkon-Konstruktion ähnlich dem eines H-Buchstabens, das auf dem Balkonboden steht. Dabei sei die eine senkrechte Linie die Hauswand, die andere das Metallgeländer und der mittlere Querbalken eine Konstruktion aus je zwei 40*80-Aluprofilen, welche zwei Solarmodule (je 20 kg, knapp 2 m²) etwa 80-90 cm über dem Balkonboden schwebend halten sollen. Zwischen beiden Solarmodulen und der Hauswand ist ein Durchgang (also Luft) von etwa einem halben Meter.

Von der Seite des Balkongeländers kann bei Ostwind Wind angreifen und die Solarmodule vielleicht nach oben lupfen oder nach unten drücken. Wie groß an der Stelle die Windstärke ist (Haus steht unten in einem relativ engen Tal), weiß ich nicht. Ein Herunterdrücken ließe sich mit zusätzlichen Füßen abfangen, aber ein Lupfen nach oben abzudämpfen wird schwierig.

Und kommt der Wind von Westen,
ist's für Solar am besten.

(altes Solarteursprichwort)

Spaß beiseite, aber solange der Wind von Westen kommt (was ja zum Glück auch meistens der Fall ist), schattet das Haus den Wind komplett ab. Die Frage die sich mir stellt ist, wie das bei Ostwind ist und ob da die o.g. Konstruktion ausreicht oder noch weiter verstärkt werden muß.

Daniel


   
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E-t0m
(@e-t0m)
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Wie wärs mit einer Skizze?

Wenn du Bedenken hast: Verankerung verstärken oder mit Gewicht belasten

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DocEmmettBrown
(@docemmettbrown)
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Wie wärs mit einer Skizze?

Ach, herrje. Ich bin aber bei paint.exe kein Picasso.

Dies sei der Blick von Süden nach Norden für eines der drei Modulpärchen. So schräg, wie die beiden Module hier gezeigt sind, sind sie später natürlich nicht, weil sie sich mit den beiden anderen Pärchen sonst zu sehr gegenseitig abschatteten. Die Längsstreben sind je Strebe am oberen und am unteren Alurahmen/Aluprofil mit jeweils je zwei Winkeln (also je Längsstrebe insgesamt vier Winkel, also acht Winkel je Modul) befestigt. Durch die unterschiedliche Höhe sind die Module dann leicht gekippt, vielleicht 5° bis 10° oder so und eben nicht ganz waagrecht.

Nach unten drücken kann hier eigentlich nicht viel, aber ein Anheben nach oben halte ich eher für möglich. Ob es dem Sturm möglich ist, die Winkel von den Aluprofilen (Rahmen oder Längsstrebe) abzureißen (die sind ja nur mit diesen Nutensteinen befestigt), kann ich nicht beurteilen. :eh:

Daniel


   
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E-t0m
(@e-t0m)
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Wenn ich dich richtig verstehe, willst du die Module mit Modulklemmen an die Alu-(Rechteck?)-Profile schrauben.

Wenn die Befestigung an der Hauswand und am Balkongeländer stabil ist, erahne ich nur einen Schwachpunkt:
es fehlt eine/zwei Stützen, damit die ganze Konstruktion nicht durchhängt.

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DocEmmettBrown
(@docemmettbrown)
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Wenn ich dich richtig verstehe, willst du die Module mit Modulklemmen an die Alu-(Rechteck?)-Profile schrauben.

Nicht nur! Die Module haben je vier Löcher im Modulrahmen. Da sollen 40*40-Winkel angeschraubt werden und an den Winkeln nachher diese 40*40-Längsprofile (vielleicht auch 30*30, das weiß ich noch nicht). Zusätzlich sollen, da diese 40*40-Profile ja nun Kante an Kante am Modulrahmen geschraubt sind, noch weitere Klemmen angeschraubt werden, so daß das Modul an jedem der beiden Längsprofile an zwei geschraubten Winkeln und zusätzlich noch über eine relativ beliebige Anzahl Klemmen befestigt ist.

Wenn die Befestigung an der Hauswand und am Balkongeländer stabil ist, erahne ich nur einen Schwachpunkt:
es fehlt eine/zwei Stützen, damit die ganze Konstruktion nicht durchhängt.

Den Gedanken hatte ich auch schon, aber diese 40*80-Rahmenprofile könnte man gegen zusätzliches Gewicht auch auf 40*120 "aufbohren", dann hängt da garantiert nichts mehr durch.

Aber diese 40*40-Längsprofile sind ihrerseits an den 40*80- oder 40*120-Rahmenprofilen mit 50*50-Winkeln befestigt, so daß sie vom Rahmenprofil auch 5° oder 10° nach oben/unten abstehen können, damit das Regenwasser später von den Modulen leichter abfließen kann. Und diese größeren Winkel, die im Profil ja nur durch diese Nutensteine gehalten werden, sind der empfindliche Punkt.

Ob das alles so funktioniert, das weiß ich noch nicht. Bin schon seit vielen Tagen am Grübeln.

Daniel


   
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E-t0m
(@e-t0m)
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Wie groß ist der Abstand zwischen Wand und Geländer?
Gerade bei Windböen wird das ganze starke vertikale Impulse abbekommen.
Vermutlich willst du den Boden nicht anbohren?
Dann kannst du aber die Stützen in der Mitte immer noch ordentlich beschweren um beiden Richtungen aufzufangen.

Du könntest die Windlast aber auch einfach mal ausrechnen 😉

klick: meine flexible high-end cheap-tech Nulleinspeisung


   
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DocEmmettBrown
(@docemmettbrown)
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Wie groß ist der Abstand zwischen Wand und Geländer?

Hatte ich irgendwann mal ausgemessen mit 2,80 m. Module sind knapp 1,10 m breit, also zwei parallel 2,20 zzgl. Befestigungsmaterial.

Gerade bei Windböen wird das ganze starke vertikale Impulse abbekommen.
Vermutlich willst du den Boden nicht anbohren?
Dann kannst du aber die Stützen in der Mitte immer noch ordentlich beschweren um beiden Richtungen aufzufangen.

Du könntest die Windlast aber auch einfach mal ausrechnen 😉

Impulse nach unten fürchte ich nicht wirklich, aber ein Anlupfen nach oben könnte mir Sorgen bereiten. Boden anbohren ist nicht, das Haus gehört mir nicht (nur ein kleiner Teil davon). Beschwerte Mittelstützen sind wegen der variablen Höhenverstellbarkeit nicht ganz einfach zu machen bzw. kosten 40 mm. (Wenn der Seitengang noch schmaler wird, komme ich bald gar nimmer an den GAK heran. 😡 )

Das Ausrechnen der Windlast ist ohne konkrete Daten etwas schwierig. Wirklich bekannt ist nur die Modulgröße. 🙁

Wirklich Sorgen machen mir als neuralgische Punkte nur die 50*50-Winkel, die die Module mit den Längsprofilen an den großen Rahmenprofilen halten. Allerdings kommt der Wind recht selten von unten oder von oben, sondern hauptsächlich von den vier Himmelsrichtungen. Und da bieten die nur schwach geneigten aber festgeschraubten Module ja eigentlich kaum Angriffsfläche. Deswegen weiß ich nicht, ob meine Sorge effektiv berechtigt oder nur übertriebene Spinnerei ist.

Daniel


   
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DocEmmettBrown
(@docemmettbrown)
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Mir ist da eine Spitzenidee gekommen, die ich Euch nicht vorenthalten möchte. Mr. Green :mrgreen: Mr. Green
Ich kann einfach jedes Solarmodul mit je einem Spanngurt bei DWD-Unwetterwarnungen an den Rahmenprofilen befestigen. Mehr als ein Spanngurt ist nicht nötig und auf Ratschen sollte man tunlichst verzichten, sonst macht man sich eher noch die Module kaputt. Nach dem Unwetter entfernt man den Spanngurt einfach wieder. 😉

Damit wäre bei mir jedes Modul mit je vier Schraubverbindungen, vier Klemmverbindungen und bei schwerem Sturm noch mit dem Spanngurt an je zwei 40*120-Rahmenprofilen gesichert. Ich denke, das hebt!

Daniel


   
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(@uschi)
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Ich sichere meine große Drehanlage bei Windvorhersage >5 Bf auch mit schweren Ratschengurten.
Funzt meistens ganz gut ... ABER ... einmal im Jahr kommt eine sehr heftige Bö ohne Wettervorhersage und somit ohne Gurte.

Dann reißt es die Metallhalterung (Drehfeststellung) auseinander. Ist bei mir nicht so schlimm, da der Drehkranz unverwüstlich ist (LKW-Anhängerteil) und somit kein großer Schaden entsteht. Muß nur das Schweißgerät hinschleppen und wieder anschweißen. Ist bei mir also faktisch eine Sollbruchstelle, die größere Schäden verhindert.

Was passiert bei Dir in so einem Fall?


   
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DocEmmettBrown
(@docemmettbrown)
Heroischer Stromgenerator
Beigetreten: Vor 2 Jahren
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Was passiert bei Dir in so einem Fall?

Das weiß ich noch nicht, weil ich noch in der Planung bin. Außerdem sind bei mir später die Module ohnehin fast waagrecht, wodurch der Sturm ohnehin nicht so viel Angriffsfläche hat. Ein Wirbelsturm/Tornado/Windhose allerdings wäre fatal, das ist mir auch völlig klar. Man kann halt nur versuchen, die ganze Konstruktion mit so vielen Befestigungspunkten wie möglich zu versehen, daß die Kraft möglichst gut abgeleitet werden kann.

Du sagst, Du hättest eine Drehanlage. Kannst Du damit Deine Anlage je nach Tageszeit immer auf die Sonne genau ausrichten?

Daniel


   
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E-t0m
(@e-t0m)
Autarkiekönig
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Du sagst, Du hättest eine Drehanlage. Kannst Du damit Deine Anlage je nach Tageszeit immer auf die Sonne genau ausrichten?

pvgis kann das übrigens als "2-Achs-Nachführung" simulieren, sehr interessant!

Bei fast 3m Spannweite würde ich auf JEDEN fall einen Mittelpfosten setzen und gut beschweren!

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(@uschi)
Autarkiekönig
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Ja, ich kann 270° drehen und auch kippen.
Jedoch nur manuell, da die Windlast bei der 20m2 Anlage keine einfache, preiswerte und stabile automatische Drehanlage zuläßt.

Da ich aber überwiegend von zu Hause aus arbeite, ist das kein Problem und ich komme öfter mal raus in den Garten.


   
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DocEmmettBrown
(@docemmettbrown)
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Oh, oh, oh! Da muß ich mich aber gründlich verrechnet haben. Beim Zusammenstellen eines Einkaufszettels in Excel (eigentlich AOO) komme ich statt auf 1500 € Schätzpreis bereits auf 2800 €. Das ist nur die Aluhalterung, sonst nichts (keine Verkabelung, kein GAK, keine Kabelkanäle und die Solarmodule schon gar nicht). Die Dübel sind da noch nicht mal eingepreist. Die "kleine" EasySolar-Lösung wird nun in jedem Fall die 10.000 € reißen und das können auch ganz schnell 11.000 € werden. 😮

Daniel


   
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DocEmmettBrown
(@docemmettbrown)
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Bevor ich mich ins Verderben stürze, hätte ich da noch eine sehr wichtige Frage an alle, die größere Module von knapp 2 m² haben: Wie verwindungssteif ist so ein Modul bzw. verträgt es eine leichte (!) Torsion?

Hintergrund der Frage: Mir ich vorhin eine alternative Befestigung eingefallen, aber dazu müßte ich die Module flach auf den (eben nicht ganz so planen) Boden legen. Wenn so ein Modul eine leichte Torsion mitmacht, dann ginge das alles, ansonsten müßte ich mir erst mal was Schlaues ausdenken.

Daniel


   
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Windlast bei schweb...
 
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