Vindlasten er det som bestemmer hvor mye ballast et solcelleanlegg på flatt tak trenger, og hvor godt et anlegg på skråtak må festes. Vindlasten regnes etter NS-EN 1991-1-4, Eurokode 1 for vindlaster, og ett av de første valgene i den beregningen er terrengruhetskategorien: hvor mye terrenget rundt bygget bremser vinden før den treffer taket.
Det valget har tradisjonelt vært skjønn. En titt på kartet, litt lokalkunnskap, og et tall som ofte settes konservativt for sikkerhets skyld. Vi har laget et verktøy som gjør vurderingen på data i stedet. Det er gratis å bruke i pilotperioden, og vi ber alle som prosjekterer solcelleanlegg om å teste det.
Hva terrengkategorien er
Standarden deler terrenget i fem klasser, fra kategori 0 for åpent, opprørt hav til kategori IV for tett bebyggelse og barskog. Hver klasse har en ruhetslengde z₀ og en terrengfaktor k_r, og de to bestemmer middelvinden i høyden z over bakken. Kategori II er jordbruksland med spredte bygninger og trær. Kategori III er villaområder, industriområder og skog.
Forskjellen er ikke liten. Mellom kategori II og III er vindtrykket ved 10 meters høyde rundt 30 prosent forskjellig når turbulensen regnes med. Det slår rett inn i ballastmengden på et flatt tak.
Hvorfor skjønnet er et problem
Kategorien skal vurderes for hver vindretning, ut til 10 kilometer fra bygget. Det er 360 grader med skog, jorder, vann, bebyggelse og kystlinje som skal veies mot hverandre, og standarden sier at den glatteste 30-graderssektoren innenfor hver fasades sektor er den som gjelder. I praksis har det vært vanskelig å gjøre grundig for hånd, og resultatet er at ulike ingeniører gir ulikt svar på samme tak.
Settes kategorien for høyt, altså ruere terreng enn det egentlig er, blir vindlasten lavere enn den skal, og anlegget kan være underdimensjonert. Settes den for lavt, blir ballasten større enn nødvendig. Da øker både kostnaden for solcelleanlegget og lasten på taket, og i verste fall må takkonstruksjonen forsterkes for et anlegg som ikke trengte det.
Begge feilene koster. Den ene koster i sikkerhet, den andre i penger og i prosjekter som ikke blir gjennomført.
Slik gjør verktøyet det
Tjenesten på solkart.no/terrengkategori leser tre offentlige datasett rundt punktet du velger:
- Kartverkets høydemodeller, med 1 meters oppløsning i nærfeltet og 10 meter ut til 10 kilometer. Differansen mellom overflatemodell og terrengmodell viser hva som stikker opp av bakken: bygg og trær.
- NIBIOs arealressurskart AR5, som sier hva bakken er: jordbruk, barskog, lauvskog, myr, åpen fastmark, vann og sjø.
- Bygningsomriss fra Kartverkets FKB, som gir bebygd andel og bygningshøyde. Kategori IV krever både minst 15 prosent bebygd areal og middelhøyde over 15 meter, og det skal måles på ekte omriss, ikke anslås.
Deretter vurderes 72 rullerende 30-graderssektorer i fem avstandsbånd ut til 10 kilometer, slik paragraf 4.3.2 i standarden beskriver. Overgangssoner til glattere eller ruere terreng oppstrøms regnes etter det norske nasjonale tillegget, med de samme tabellene som en rådgivende ingeniør bruker.
Noen av vurderingene er mer subtile enn de ser ut til. Ei elv som krysser en sektor 700 meter unna er ikke det samme som en innsjø: vinden har bare blåst noen hundre meter over vann før den treffer land igjen. Verktøyet måler derfor strøklengden langs vindretningen, og lar grensa følge bygghøyden, slik grenselaget over vann faktisk oppfører seg. Kategori 0 gis bare der tomta ligger ved vannkanten og er eksponert mot åpent hav. Indre Oslofjord er det ikke.
Rapporten og rollen til ansvarlig prosjekterende
Resultatet er en rapport med kategori per retning, kart over arealdekke, ortofoto og bygningsomriss i de samme sektorene, og vurderingen av hvert enkelt avstandsbånd, slik at alt kan ettergås.
Verktøyet foreslår, den prosjekterende fastsetter. Der datagrunnlaget er usikkert, for eksempel et vann som ligger akkurat på grensa til å telle, setter rapporten et kontrollpunkt som sier hvilken sektor det gjelder og om feilen kan gi lavere kategori enn den valgte. Ansvarlig prosjekterende kan bekrefte punktet, eller overstyre kategorien per sektor med egen begrunnelse. Rapporten viser da tydelig hva verktøyet foreslo og hva som ble fastsatt, med navn og dato.
Terrengformen vurderes også, retningsvis. For hver sektor leses terrengprofilen av Kartverkets terrengmodell, og en ås eller skråning der bygget ligger i øvre halvdel gir terrengformfaktoren c_o etter det nasjonale tillegget. Bratt terreng oppstrøms gir økt turbulens og kategori II. Fordi valget av topp og form er skjønn i sammensatt terreng, kan den prosjekterende velge form per sektor fra en liste, og rapporten viser både verktøyets lesning og valget.
Alle valgene der standarden åpner for skjønn står åpent på nettsiden, sammen med hvilke deler av vindlastberegningen verktøyet ikke dekker.
Derfor har vi laget det
Vi leverer solcelleanlegg på næringsbygg, i landbruket og på boliger over hele landet, og vi dimensjonerer dem selv. Da vil vi ha vindlasten riktig, ikke bare trygg. Et anlegg som er ballastert for kategori I når terrenget er kategori II, er et anlegg som koster mer enn det må og belaster taket mer enn det må. Et anlegg som er regnet for III når det står i II, er et anlegg vi ikke vil ha på samvittigheten.
Verktøyet er utviklet av EnergiSmart Norge AS, selskapet bak Solcellespesialisten, og er en del av dataplattformen Solkart, der vi også regner solproduksjon, stedlig snølast og snøtap for solceller.
Test det på et tak du kjenner
Tjenesten er i betaversjon. Det betyr at vi vil ha den prøvd av folk som kan faget, på tak der fasiten er kjent. Kjør den på et prosjekt du selv har vurdert, og si fra om det som stemmer og det som ikke gjør det. Tilbakemeldinger går rett inn i neste versjon.
Prøv terrengkategori-verktøyet på solkart.no
Skal du ha et solcelleanlegg der vindlast, snølast og produksjon er regnet riktig for ditt tak? Ta kontakt med oss, så tar vi hele jobben.