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Photovoltaikanlagen unter Windlast

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Photovoltaikanlagen unter Windlast

  1. 1. Photovoltaikanlagen unter WindlastANSYS Conference & 6. CADFEM Austria Users Meeting 2011 Christoph Schlegel, CADFEM (Austria) GmbH
  2. 2. Tätigkeitsfelder von CADFEM = Berechnung im Auftrag
  3. 3. Inhaltsangabe – PV-Anlage unter Windlast Anforderungen an eine Photovoltaikanlage http://www.photovoltaik.eu/typo3temp/pics/f9c9e6cde1.j pg nachgeführte Solaranlage Strömungsanalyse Strukturanalyse stationäre Solaranlage auf Flachdach Strömungsanalyse Strukturanalyse Zusammenfassung baulinks.de
  4. 4. Anforderungen an eine Photovoltaikanlage Ziel: Stromproduktion zu geringsmöglichen Kosten Herstellungs- und Betriebskosten ↓ Energieeffizienz ↑ o green footprint – geringer Matrialeinsatz Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Einsatzzeit ↑ o Sturmsicherheit o Erdbebensicherheit  Minimierung des Materialeinsatz  Maximierung der Einsatzzeit
  5. 5. Beispiel 1: nachgeführte PV-Anlage 9,6 m 5,9 m 56 m² Kollektorfläche
  6. 6. Windlastfall im Versuch
  7. 7. vereinfachte Windlasten in der Norm DIN 1055-4: Einwirkungen auf Tragwerke – Windlasten
  8. 8. Lastfällein aufrechter Position in Tischposition 120 km/h Wind von „Süden“ 200 km/h Wind von „Süden“ 120 km/h Wind von „Norden“ 200 km/h Wind von „Westen“ 120 km/h Wind von „Süd-Ost“ Südwind Nordwind
  9. 9. Strömungsanalyse
  10. 10. Strukturmechanische Analyse: « Südwind » Verformung: 100 mm
  11. 11. Strukturmechanische Analyse: « Süd-Ost-Wind »Verformung 177 mm
  12. 12. Strukturmechanische Analyse: « Süd-Ost-Wind » von Mises Vergleichsspannung > 40kN Zugkraft an Verstellstange
  13. 13. Beulenanalyse Beulform Faktor 1 0.78 2 1.05 3 1.22 4 1.23
  14. 14. Modalanalyse Mode 1: 1,5 Hz Mode 2: Mode 3: 1,7 Hz 1,9 Hz
  15. 15. schwingungsanfällige Tragwerke - BöenwirkungQuelle:„Anwendungsbereich und Hintergrund derneuen DIN 1055 Teil 4“Prof. Dr.-Ing. Hans-Jürgen Niemann
  16. 16. Beispiel 2:stationäre PV-Anlage auf einem Flachdach
  17. 17. Beispiel 2: Dachanlage Anforderung: keine Verschraubung am Boden - sonst droht Flachdach undicht zu werdenbaulinks.de
  18. 18. 2D Strömungsmodell Luftvolumen Gebäude
  19. 19. Modell 3D
  20. 20. 2D-Strömungsuntersuchung Gebäude
  21. 21. 2D-Strömungsuntersuchung Lastfall 2; Überdruck unter dem ersten Modul (Fy=1840N) Anordnung: 2 Panele
  22. 22. 2D-Strömungsuntersuchung Abbildung 10-21: CFD Resultate für Lastfall 3; Wind Geschwindigkeit. Abbildung 10-22: CFD Resultate für Lastfall 3; Wind Geschwindigkeit im Bereich der letzten Module Anordnung: 22 Panele
  23. 23. transiente StrömungsanalyseGeschwindigkeit für t=10s. 100 0 0s -100 10 s 20 s Fy [N] -200 30 s -300 40 s 50 s -400 -500 1 3 40 s 5 7 9 11 t [s] 13 15 0s 17 19 21 Modul
  24. 24. Spannungsergebnisse Abbildung 10-14: Struktur Resultate für Lastfall 1; von-Mises-Vergleichsspannung
  25. 25. Zusammenfassung • für manche strukturmechanische Fragestellungen sind Strömungssimulationen eine unerläßliche Basis • CADFEM als Entwicklungspartner und Consulting-Dienstleister www.cadfem.at
  26. 26. Fragen? Interesse?Kontaktieren Sie uns – wir helfen Ihnen gerne!CADFEM (Austria) GmbHWagenseilgasse 141120 WienTel. +43 (0)1 587 70 73 – 0E-Mail. info@cadfem.atWeb. http://www.cadfem.atImmer aktuell informiert – CADFEM Blog, Xing und Youtube-ChannelCADFEM Blog - Umfassend informiert o News zur FEM-Simulation - What‘s hot? What‘s new? o Video-Tutorials - ANSYS, LS DYNA & mehr o Hinter den Kulissen: CADFEM internCADFEM Youtube Channel - Tips & Trick o Video Tutorials - ANSYS Software und CADFEM ApplicationsCADFEM auf Xing - News kompakt o Vorschau auf Events & Seminare o Neue CADFEM Produkte o CADFEM Jobbörse

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