Entwurf einer Solaranlage für einen landwirtschaftlichen Schuppen um die Maschine herum
Die meisten Solarhallen für die Landwirtschaft sind falsch geplant. Zuerst wird die Größe der Solaranlage festgelegt, dann ein passendes Dach gefunden und schließlich das Gebäude angepasst. Bei einer Lagerhalle mag das funktionieren. Auf einem Bauernhof führt es jedoch zu einer Konstruktion, die zwar gut Strom erzeugt, aber im Weg ist – zu niedrig für die Feldspritze, zu eng für den Anhänger, tropft auf das Futter und rostet von innen heraus.
Die richtige Reihenfolge ist die umgekehrte. Zuerst wird entschieden, welche Luftmassen das Gebäude durchlassen muss, dann, welche Luftmassen das Dach abführen muss, dann, wie die Luft darunter auf den Stahl wirkt, und erst dann, wie viele Module passen. Vier Entscheidungen in dieser Reihenfolge. Alles Weitere ist reine Mathematik.
Eins: Was muss darunter hindurch?
Beginnen Sie mit der Maschine, nicht mit der Modulanzahl. Entscheidend ist die Höhe des höchsten Anbaugeräts in Transportposition, gemessen auf dem Feld – beispielsweise eine Feldspritze mit eingeklapptem Spritzgestänge, ein Teleskoplader mit abgesenktem Mast oder ein Radlader mit Ballen auf der Gabel. Berücksichtigen Sie dabei den Fahrer und mögliche Lastverschiebungen. Das Ergebnis ist die lichte Höhe vom Boden bis zum niedrigsten Bauteil.
Diese eine Zahl ist maßgeblich für die Kosten der Halle. Ein Portalrahmen mit 3 m lichter Höhe und der gleiche Rahmen mit 4,5 m lichter Höhe sind nicht identisch: Die Stützen sind länger, die Kniegelenkverstrebungen ändern sich, und die Stahlmenge variiert. Fehler bei der Angebotserstellung bedeuten eine Planänderung; Fehler nach der Montage einen Neubau.
Die Spannweite folgt dem gleichen Prinzip. Eine Maschinenhalle benötigt eine freie Stellfläche, und Spannweiten von 12–18 m sind üblich. Ab etwa 20 m steigt die Tragfähigkeit deutlich an, und die Optionen beschränken sich auf eine Zwischenstützenkonstruktion, eine Fachwerkkonstruktion oder eine andere Dachform. Man sollte sich fragen, wie die Maschine manövrieren muss, nicht nur, wie viel Platz sie haben muss.
Zweitens: Was das Dach abwerfen muss
Die Schneelast ist die Kennzahl, die in jeder Anfrage auftaucht. Sie wird auch am häufigsten als einheitlicher Wert verwendet, was dazu führt, dass landwirtschaftliche Dächer unterdimensioniert werden.
Schnee verteilt sich auf einem landwirtschaftlichen Gebäude nicht gleichmäßig. Wo ein höherer Schuppen, eine Mauer, eine Hecke oder eine Baumreihe im Wind steht, sammelt sich der Schnee zu einer Verwehung an, die das Zwei- bis Dreifache der gleichmäßigen Schneelast auf einem Teil des Daches erreichen kann. Diese Verwehung, nicht die durchschnittliche Schneelast, ist es, die die Dachsparren verbiegt. Die Geometrie, die diese Verwehung verursacht – der Höhenunterschied, der Abstand zwischen Gebäuden, die vorherrschende Windrichtung – muss in der Zeichnung berücksichtigt werden.
Der Wind verhält sich an den Rändern gleich. Offenes Ackerland ist exponierter als ein Vorstadtgrundstück, und der Druck auf dasselbe Bauwerk steigt entsprechend. An den Ecken und Traufen konzentriert sich der Auftrieb, weshalb die Befestigung am Rand wichtiger ist als in der Mitte.
Drittens: Was die Luft darunter bewirken wird
Diese Entscheidung wird oft übergangen, und genau diese Entscheidung entscheidet darüber, ob das Bauwerk auch im fünfzehnten Jahr noch tragfähig ist.
Ein Viehstall ist ein chemisch aktiver Raum. Ammoniak aus Urin und Gülle, Schwefelwasserstoff, Futterstaub und regelmäßige Reinigungen führen dazu, dass viele Innenräume in die Korrosivitätskategorie C4 oder C5 nach ISO 12944 fallen – weit über der für eine offene Weide angenommenen Kategorie C2–C3. Zink reagiert in dieser Atmosphäre schneller als in Küstenluft in gleicher Entfernung vom Meer. Eine für eine Weidefläche dimensionierte Beschichtung kann nach zwanzig Jahren im Freien unversehrt aussehen, während sie in einem Viehstall bereits nach fünf bis acht Jahren roten Rost aufweist.
Die Spezifikation ändert sich entsprechend: stärkere Zinkbeschichtung, versiegelte Schnittkanten statt blanker Kanten, Edelstahlbefestigungen an jeder Aluminium-Stahl-Verbindung und ein Korrosionszuschlag an den dem Boden am nächsten liegenden Bauteilen.
Kondensation ist ein weiterer Faktor. Ein Dach, das außen kalt und innen warm ist, sammelt Feuchtigkeit an der Unterseite. In landwirtschaftlichen Gebäuden kondensiert diese Feuchtigkeit auf Futter, Einstreu, Setzlinge oder Tiere. Die Lösung ist keine einfache Beschichtung, sondern eine Kombination aus verschiedenen Maßnahmen: ausreichendes Gefälle für den Wasserablauf, Belüftung an Traufe und First für den Abtransport feuchter Luft sowie eine Antikondensationsmembran unter der Dachhaut. Sind Module auf einem Metalldach montiert, muss der Belüftungsspalt zwischen ihnen offen bleiben – ein Verschließen aus optischen Gründen mindert die Produktivität im Sommer und führt im Winter zu Feuchtigkeitsstau.
Viertens: Was der Boden tragen wird
Ackerland ist kein Baugrundstück. Es hat eine Pflugschicht aus lockerem Oberboden über dem, was darunter liegt, eine Frostgrenze, die je nach Region variiert, manchmal einen Grundwasserspiegel innerhalb eines Meters unter der Oberfläche und oft Feldgräben, die niemand kartiert hat.
Erdschrauben lassen sich schnell und einfach entfernen, was auf Pachtgrundstücken von Vorteil ist. Ihre Zugfestigkeit hängt jedoch vollständig von der Bodenbeschaffenheit ab. Einzelfundamente sind frostbeständig und widerstehen Auftrieb, wenn sie unterhalb der Frostgrenze errichtet werden. Sie benötigen eine Aushärtezeit, bevor die Tragkonstruktion montiert werden kann. Streifen- oder Plattenfundamente eignen sich, wenn der Boden für Einzelfundamente zu uneben ist oder wenn die Maschinenbelastung am Plattenrand maßgebend ist.
Vier Faktoren sind für die Preisgestaltung entscheidend: Frosttiefe, Grundwasserstand, eine Bodenbeschreibung aus einer Sondierungsgrube (mindestens) und der aus der Windberechnung ermittelte Hebungswert. Ein Angebot ohne diese Angaben basiert auf Annahmen.
Was die Sequenz ändert
Die Durchführung des Konstruktionsprozesses in dieser Reihenfolge führt zu einer Spezifikation und nicht zu einer Broschüre. Bevor Stahl bestellt wird, sollte das Dokument Folgendes enthalten:
Lichte Höhe und das Gerät, mit dem sie gemessen wurde
Spannweite und ob Zwischenstützungen zulässig sind
Schneelast am Boden, einschließlich Schneeverwehungen und der Geometrie, die sie erzeugt
Auslegungswindgeschwindigkeit, Geländekategorie und Randbefestigungsmuster
Korrosivitätskategorie des Innenraums und die daraus resultierende Beschichtungsdicke
Dachneigung, Lüftungsöffnungen und ob eine Antikondensationsmembran vorhanden ist
Fundamenttyp, mit der Frosttiefe und der Bodenbeschaffenheit, für die es ausgelegt wurde
Dimensionierung von Dachrinnen und Fallrohren entsprechend der örtlichen Niederschlagsintensität, mit Auslässen fernab der Säulenfüße.
Fehlende Angaben sind eine Frage, die ein Käufer später stellen wird, in der Regel nachdem der Beton eingebracht wurde.
Drei Dinge, die man bei jedem Angebot überprüfen sollte
Sind die Befestigungselemente im Preis inbegriffen?Um einen bestimmten Wert zu erreichen, wird Edelstahl häufig durch beschichteten Stahl ersetzt, und dieser Unterschied ist erst nach dem ersten Winter sichtbar.
Ist der Preis für das Driftgehäuse bereits bekannt?Ein Angebot, das auf einer gleichmäßigen Schneelast basiert, ist günstiger und leichter. Fragen Sie nach, anhand welcher Lastfallberechnung die Pfetten geprüft wurden.
Wohin fließt das Wasser?Die nach Gewohnheit dimensionierten Dachrinnen laufen auf einem langen Dach über, das Wasser sammelt sich an den Säulenfüßen, und das für den Auftrieb ausgelegte Fundament steht in durchnässtem Boden.
Häufig gestellte Fragen
Wie groß sollteeine Solaranlage in einem landwirtschaftlichen SchuppenSei?Die lichte Höhe muss für das höchste Anbaugerät an der höchsten Maschine in Transportstellung plus einen Arbeitsspielraum ausreichen. Aus diesem Grund liegen die lichten Höhen in den meisten landwirtschaftlichen Hallen zwischen 3 m und 4,5 m – die Maschine entscheidet, nicht ein Standard.
Kann ein bestehendes Schuppendach eine Solaranlage tragen?Manchmal ist das möglich, aber dafür werden die ursprünglichen Statikdaten oder eine Baugutachten benötigt. Fehlen diese, ist eine separate Dachkonstruktion über dem Gebäude in der Regel günstiger als die Überprüfung des alten Daches, und das Dach bleibt dabei unberührt.
Warum rosten verzinkte Rahmen in Viehställen?Ammoniak und Schlamm stufen den Innenraum in eine höhere Korrosivitätskategorie ein als die Außenluft. Die Beschichtung ist nicht defekt; sie wurde für eine andere Umgebung spezifiziert.
Benötige ich eine Baugenehmigung für ein Solarschuppen?Die Anforderungen variieren je nach Land und oft auch je nach Gemeinde, und die Ausnahmeregelungen für die Landwirtschaft sind unterschiedlich. Eine statische Berechnung, ein Satz Zeichnungen und eine Materialspezifikation werden fast überall verlangt.
Senden Sie vier Zahlen, erhalten Sie eine Struktur
Die Standortlage mit ihrer Schneelast und Auslegungswindgeschwindigkeit, der Höhe der größten Anlage, dem Zweck des Gebäudes und der Frage, ob das bestehende Dach belastet oder überspannt werden soll, werden berücksichtigt. Auf Basis dieser vier Faktoren wird ein Angebot erstellt, das aus einem Rahmen, einem Fundamenttyp und einer Beschichtungsspezifikation besteht – und nicht aus einem Preis pro Watt.
