Hoe werken geballasteerde stellingsystemen op platte daken?

Geballast Zonne-reksystemen op het dak hebben een revolutie teweeggebracht in de installatie van fotovoltaïsche (PV) arrays op commercieel en industrieel gebied platte daken . Hun ontwerp biedt een niet-penetrerende oplossing, cruciaal voor het behoud van de integriteit en garantie van het dak.

Het kernprincipe: gewicht gebruiken, geen penetratie

Het fundamentele concept achter een ballast Dak-zonne-reksysteem is eenvoudig: zwaartekracht . In plaats van in de dakconstructie te boren, gebruikt het systeem inert gewicht (de ballast) om de krachten van de natuur tegen te gaan, voornamelijk windbelasting en, in mindere mate, seismische krachten.

Deze systemen bestaan uit verschillende belangrijke componenten:

• Rekken/montagestructuur: Lichtgewicht, corrosiebestendige frames (meestal aluminium of gegalvaniseerd staal) die de zonnepanelen in de gewenste kantelhoek houden. Deze frames zijn ontworpen om de belasting gelijkmatig over het dak te verdelen.
• Ballastbakken/pannen: Geïntegreerde of afzonderlijke compartimenten binnen de stellingstructuur, ontworpen om het ballastmateriaal vast te houden.
• Ballastmateriaal: Meestal betonblokken, straatstenen of, minder vaak, grind. Het gewicht van dit materiaal wordt nauwkeurig berekend.
• Beschermende matten/pads: Rubberen of schuimkussens met hoge dichtheid die onder de stellingen en ballast worden geplaatst om het dakmembraan te beschermen tegen slijtage en puntbelasting.

De structurele stabiliteit van het gehele zonnepaneel hangt af van de ballastgewicht groter is dan de maximale verwachte opwaartse kracht van de wind.

Engineering voor stabiliteit: wind- en belastingberekeningen

De engineering van een ballast Dak-zonne-reksysteem is een nauwgezet proces dat veel verder gaat dan alleen het plaatsen van gewichten op een dak. Het gaat om complexe berekeningen op basis van lokale bouwvoorschriften en normen.

1. Analyse van windopwaartse kracht

Wind is de belangrijkste vijand van elke zonne-installatie op daken. De opwaartse krachten die ontstaan door de wind die over en rond een gebouw stroomt, zijn sterk afhankelijk van:

• Hoogte en locatie van het gebouw: Hogere gebouwen en gebouwen in open gebieden ervaren een hogere winddruk.
• Dakrand- en hoekzones: De windsnelheid en de opwaartse druk zijn aan de omtrek en hoeken van een dak aanzienlijk hoger dan in het veld. In deze zones zal de ballastbehoefte vaak het hoogst zijn.
• Paneelkanteling en -oriëntatie: Hogere paneelkantelhoeken vangen over het algemeen meer wind op, waardoor de vereiste ballast toeneemt.

Geavanceerde software en windtunnelgegevens worden gebruikt om de exacte ballast te bepalen die nodig is voor elke specifieke locatie op het dak, waardoor de array stabiel blijft onder extreme weersomstandigheden.

2. Beoordeling van structurele belasting

Hoewel het systeem met ballast niet doordringt, voegt het aanzienlijk gewicht toe aan het dak. Een bouwkundig ingenieur moet verifiëren dat de bestaande dakconstructie, inclusief het dek, de balken en de kolommen, de combinatie veilig kan ondersteunen dode lading (het gewicht van de stellingen, panelen en ballast) en het tijdelijke levende lading (sneeuw-, ijs- of onderhoudspersoneel).

Het ontwerp van de Zonne-reksystemen op het dak is hier cruciaal, omdat het tot doel heeft de belasting over een groter oppervlak te verdelen om de kilo’s per vierkante voet (PSF) binnen de toegestane limiet van het dak te houden.

Installatie en onderhoud

Het installatieproces voor systemen met ballast is over het algemeen sneller en minder invasief dan penetrerende systemen.

1. Voorbereiding dak: Het gebied wordt schoongemaakt, en beschermende matten zijn aangelegd om het dakmembraan te beschermen.
2. Rekkende montage: De lichtgewicht stellingframes worden op de matten gemonteerd.
3. Paneelintegratie: Op de frames worden zonnepanelen bevestigd.
4. Ballastplaatsing: De berekende hoeveelheid betonblokken of ander ballastmateriaal wordt in de daarvoor bestemde bakken geplaatst. Dit is een cruciale stap, omdat de juiste gewichtsverdeling essentieel is voor de systeemintegriteit.

Omdat er geen dakdoorvoeringen zijn, concentreert het onderhoud zich doorgaans op het reinigen van panelen en het inspecteren van de stellingen en ballast op eventuele verschuivingen, hoewel beweging zelden voorkomt als het systeem correct is ontworpen en geïnstalleerd.

Belangrijkste voordelen van geballaste systemen

Geballast Zonne-reksystemen op het dak zijn de voorkeursoplossing voor platte daken geworden vanwege verschillende overtuigende voordelen:

Kortom, een ballast Dak-zonne-reksysteem werkt effectief door structurele ankers te vervangen door zorgvuldig berekende, inerte massa (ballast) om windkrachten te weerstaan. Deze elegante technische oplossing biedt een veilige, betrouwbare en dakvriendelijke manier om zonne-energie op platte commerciële daken te benutten.