LUFTGETRAGENE DÄCHER BEI WIND UND EXTREMEM SCHNEE ZU SCHÜTZEN
Wie schützt man luftgetragene Dächer vor Schnee und Wind? In Biogasanlagen und bei der Abwasserreinigung werden häufig luftgetragene Systeme wie Doppellagige Membrandächer und Doppelmembran-Gasspeicher (‚DMGS‘) eingesetzt. Diese sind technisch so ausgelegt, dass sie den örtlichen Wetterbedingungen standhalten. Es ist selten, dass die Wetterbedingungen so außergewöhnlich sind, dass zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind. Aber wenn es doch passiert, ist es gut zu wissen, was zu tun ist und wie man sich verhält. In diesem Blog finden Sie eine Reihe von Tipps für diese extremen Bedingungen.
DOPPELLAGIGE MEMBRANABDECKUNG AUF BIOGASTANK
Bevor wir erklären können, wie die Kräfte auf einem zweilagigen Biogasdach auswirken, ist es wichtig zu wissen, wie dieses Dach aufgebaut ist. Zwischen die beiden Membranen wird Luft durch einen Gebläse geblasen. Diese Luft strömt durch den Raum zwischen den beiden Membranen und wird über ein Auslassventil auf der anderen Seite an die Umgebung abgegeben. Diese überströmende Luft erfrischt die Luft zwischen den Membranen. Durch Hinzufügen eines vorberechneten Gewichts zum Ablassventil wird ein Druck zwischen beiden Membranen erzeugt. Dieser Druck, normalerweise 2,0 mbar, bewirkt, dass die obere Membran konvex bleibt.
Die untere Membran kann sich frei bewegen, um auf die erhöhte oder verringerte Produktion von Biogas zu reagieren. Dies ist ein dynamisches System, das seit Jahrzehnten eingesetzt wird. Dieses System hat auch bewiesen, dass es extremen Wetterbedingungen standhalten kann. In der Standardausführung ist er für Temperaturen zwischen -30 °C und +70 °C, UV-Strahlung, Sturm, Schneefall, wechselnde Biogasdrücke und schwefelhaltiges Biogas geeignet. Die genauen Auslegungsparameter sind in der statischen Berechnung enthalten, die der Abdeckung beiliegt.
DIE DESIGNS VON FLEXXOLUTIONS HALTEN EXTREMEN WINDGESCHWINDIGKEITEN UND -DRÜCKEN STAND
Doppellagige Membranabdeckungen werden aus ovalen/gekrümmten Folienteilen hergestellt, um ihre konvexe/runde Form zu erhalten, die mit Hilfe einer 3D-Modellierungssoftware berechnet wird. In diesen 3D-Berechnungen werden die Extremsituationen in Bezug auf Verformung durch Sturm, Biogasdruck usw. berechnet. Für ein Standarddach in z. B. den Niederlanden und Norddeutschland werden Windgeschwindigkeiten von 22,5 bis 25 m/s und ein maximaler Winddruck von ca. 0,74 kN/m2 berücksichtigt. Im Extremfall kann dies zu einer Verformung führen, wie sie im nebenstehenden Bild zu sehen ist. Wenn Sie dies in der Praxis sehen, ist dies eine „akzeptable“ Situation!
EXTREMER SCHNEEFALL
Bei einem Druck zwischen den Membranen von 2,0 mbar kann die obere Membran eine Schneelast von fast 20 kg/m2 tragen. Bei frisch gefallenem, lockerem Schnee entsprechen 20 kg/m2 einer Schneehöhe von ca. 10 cm. 2] Bei Nassschnee steigt das Gewicht pro cm sehr schnell an, bei Wasser sind immerhin schon bei 2 cm Wasserschicht 20 kg/m2 erreicht! Klebriger Schnee ist nicht nur schwerer, er bleibt auch leichter liegen und kann dazu führen, dass die Stützluft die obere Membran nicht mehr halten kann und langsam absinkt.
In den Niederlanden wird der standardmäßige maximale Schneefall von 70 kg/m2 verwendet. Diese Durchbiegung ist in der nebenstehenden Abbildung dargestellt. Das „Festkleben“ des Schnees tritt vor allem dann auf, wenn das Silo, auf das eine solche Abdeckung gelegt wird, kalt ist. (Oft der Fall bei Nachspeichern oder „Nachkochern“).
EXTREME VERFORMUNG BEI WIND IN EINER DOPPELMEMBRAN-GASSPEICHER
Die Verformung von ¾- oder Halbkugel während eines Sturms kann aufgrund der großen Oberfläche, die den Wind einfängt, noch extremer sein. Dies wird im nebenstehenden Bild einer Gaskugel mit einem Durchmesser von 30,5 Metern deutlich. Diese extreme Verformung mit einer seitlichen Verschiebung von mehr als 3 Metern wurde berechnet und das Produkt ist dafür geeignet.
ZUSÄTZLICHE MASSNAHMEN BEI EXTREMEN SCHNEEFÄLLEN
Ist der zu erwartende Schneefall größer als in der beiliegenden statischen Berechnung errechnet, können eine Reihe zusätzlicher Maßnahmen ergriffen werden, um Zustände, wie sie im nebenstehenden Zeitungsbericht [1] beschrieben sind, möglichst zu vermeiden:
- Halten Sie die untere Membran so weit wie möglich mit Biogas gefüllt. Dadurch kann die untere Membran „mittragen“.
- Wenn ein Einlassfilter vorhanden ist, überprüfen Sie diesen auf Verschmutzung und reinigen Sie ihn gegebenenfalls.
- Überprüfen Sie das Auslassventil auf ordnungsgemäße Funktion. Prüfen Sie auf Verschmutzung.
- Lüfter auf Funktion und eventuelle Verschmutzung oder Einschneidern prüfen.
- Halten Sie bei Bedarf eine Notstromversorgung bereit. Prüfen Sie, ob ein Ersatzgebläse vorhanden ist.
- Überprüfen Sie das Über-/Unterdruckventil auf ordnungsgemäße Funktion. (Prüfen Sie auch die Frostschutzflüssigkeit!)
- Bei extremen Erwartungen kann der Druck zwischen den Membranen in Absprache mit dem Lieferanten vorübergehend erhöht werden.
Das oben Gesagte gilt sowohl für doppelschichtige Membranabdeckungen als auch für Doppelmembran-Gasspeicher.
ZUSÄTZLICHE MASSNAHMEN BEI EXTREM STARKEM WIND
Wenn höhere Windgeschwindigkeiten oder -drücke als in der statischen Berechnung erwartet werden, z. B. Winde in Orkanstärke, können ebenfalls alle oben genannten Maßnahmen ergriffen werden. Das Wichtigste ist, dass der Tragluftdruck immer vorhanden ist. Der ordnungsgemäße Betrieb des Gebläses ist hier also die wichtigste Vorsichtsregel.
WAS IST, WENN DAS DACH ‚EINGESTÜRZT‘ IST?
Wenn durch extremen Schneefall und trotz möglicher Zusatzmaßnahmen die Abdeckung bzw. der Gasspeicher „zusammengesackt“ ist, muss der Schnee mit großer Sorgfalt von der Abdeckung entfernt werden. Bei „losem“ Schnee funktionieren Laubbläser manchmal gut. Bei klebrigem „nassen“ Schnee sollte dieser manuell mit weichen, nicht scharfen Gegenständen entfernt werden. Bei der Schneeräumung sind entsprechende Maßnahmen zu treffen, um ein sicheres Arbeiten auf und um die Abdeckung zu gewährleisten. Einfaches Beheizen von innen mit Heißluft funktioniert in der Praxis nicht, da dies eine extreme Wärmemenge erfordert und der schmelzende Schnee „Wassersäcke“ bildet, die je nach Konstruktion der Unterkonstruktion Schäden verursachen können.
Um Schäden im Extremfall zu vermeiden, legt Flexxolutions seine Unterkonstruktionen immer für eine minimale Schneelast von 70-85 kg/m2 aus und sorgt standardmäßig für ein Netz auf der Unterkonstruktion, um die extremen Kräfte so gut wie möglich zu verteilen.
Von: Martin Nieuwmeijer, MSc Chemical Engineering.
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Referenzen [1] Agrarheute: ‚Schneemassen: Biogasanlagen drohen einzustürzen‘ [2] nl.wikipedia.com ‚Sneeuwbelasting‘
