太陽電池パネルに対する風速、圧力および負荷の影響

Mar 13, 2019

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ソース: nef.org.uk

風荷重は、マイクロ風力タービンで使用されているように平均速度ではなく、最大の繰り返し風速を考慮する必要があります。 このマップは1秒あたりのメートルで英国の最高速度を示しています、そして、大まかに言って、適切に取り付けられた通常の太陽電池パネルはゾーンIからIIIの典型的な英国の屋根に危険な風荷重を加えそうです。 スコットランド北部と西部、および北部と西部の島々を中心に、ゾーンIVとVで特別な注意を払う必要があります。

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より詳細な計算が必要な場合は、建築構造物への風荷重に関するユーロコード[注1]および関連する英国国内付属書を使用する必要があります。 計算プロセスには6つのステップがあります。

  1. サイト風速Vsを決定する

  2. 有効風速Veを決定する

  3. 動圧を決定するqs = 0.613 Ve2

  4. 外面圧力の決定pe

  5. 内表面圧力piを決定する

  6. 太陽電池モジュールの正味負荷を求めるP =(pe - pi)A

このページはすべての要因を表示しようとするものではありませんが、必要な情報には建物の高さ、高度、海からの距離、町の端からの距離、敷地の高度、地形、周囲の建物までの距離と高さなどが含まれます。 12の風向すべてに対する係数。 BREダイジェスト436はこのプロセスに関するより多くの情報を与え、BREプログラムBREVeがあります。 National Annexは、フラットルーフ、モノピッチルーフ、伝統的なピッチ屋根およびヒップルーフを含む広範囲の屋根形状に対する外圧係数を示していますが、特にPVまたはその他のソーラーパネルには対応していません。

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この図は、2つの方向(北が図の上にある場合は西と南)から風が吹いている傾斜屋根の概略図を示しています。計算を行う必要がある可能性がある屋根のさまざまな風圧ゾーンを示します。

ゾーンIからIIIでは、風力の単純化された公式を使用することがしばしば可能です:F = qsCpnetCaAここで、

  • qsは動的風圧です。

  • Cpnetは正味圧力係数です。

  • Caは、対角5m未満のアレイでは1の値に減少するサイズ効果係数です。

  • Aは太陽電池モジュールの積載面積です。

この場合、動的風圧(qs)は、建物の高さ、高度、ゾーン、および局所的な地形が重要かどうかだけを考慮した参照表から見つけることができます。 正味圧力係数に必要な値は2つあります。1つは潜在的な揚力用で、もう1つは下向きの力用です。

パネルの高さとデザイン
EurActive Rooferプロジェクトは、パネルの5つの基本的な配置を以前に特定しました。 本質的に、屋根の表面に伝統的に取り付けられたパネルの場合、Cpnetはテーブルから見つけることもできます。値は屋根の端から300mm以内かどうかによって異なります。したがって、これは重要な設計上の特徴となります。 固定の種類は、従来のスタンドオフパネルにも不可欠です。 フック固定具は、周囲の屋根瓦をかなり持ち上げるほど柔軟であってはなりません。 フックが取り付けられているタイル間の最大ギャップは6 mm未満でなければならず、設計風荷重ではフックの最大たわみは70 mm未満であることが推奨されます。 これは、おもりとプーリーシステムを使用して設計風荷重をフックまたはダミールーフに適用し、残留たわみを測定することで確認できます。

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名目上気密性である一体型設計は、ユーロコードに従って他の屋根のクラッディングのように扱うことができます(それらが屋根から100mm以上突き出ない限り)。 通気性のある屋根瓦やスレートも、単純な計算方法の変形を使用していますが、メインの屋根のバテンに直接収まるかどうかについてはある程度の余裕があります。

平屋根上のPVモジュールの状況
機械的に固定されているか自立しているかにもよりますが、これはもう少し複雑です。 どちらも風の隆起に耐える必要がありますが、自立型のモジュールもスライドに耐える必要があります。 風荷重は、屋根上のモジュールの位置、屋根に欄干があるかどうか、およびPV支持構造が開いているか、または完全に覆われているかによって異なります。 また、計算は、モジュールが屋根のどこにあるかを考慮する必要があります。異なる正味圧力係数は、端の近く、角の中、または屋根の中央にあるものに適用されます。 平らな屋根では、転倒の危険性があるかどうかを判断することが重要です。 そのためには、ユニットとバラストの質量が風の力(モーメント)を超えなければならず、それがパネルの傾斜角度の影響を受けます。

注1: BS6399:パート2(建築構造物への風荷重の実施基準)は2010年3月に廃止され、BS EN 1991-1-4:2005に置き換えられました。ユーロコード1:構造物に対するアクション:パート1-4:風によるアクションBS EN 1991-1-4:2005へのNA - ユーロコードのイギリス国内付属書1。構造に対するアクション。 一般的な行動 風の行動(2008年9月)

このページへの支援について、BREとEurActive Rooferプロジェクトの他のパートナーに感謝します。 ここに記載されている情報はあくまで参考用であり、関連する英国規格に従って適切な工学計算の代わりに使用されるべきではありません。

この情報は、EurActive Rooferプロジェクトが2005年から2008年にかけて行った作業に基づいており、欧州連合の中小企業が関わる水平的行動プログラムによって支持されています。


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