INTERsoft generalny dystrybutor ArCAdiasoft

strona główna >> rozwiązania >> Obciążenie wiatrem balastowanych instalacji fotowoltaicznych na dachach płaskich

Obciążenie wiatrem balastowanych instalacji fotowoltaicznych na dachach płaskich

Obciążenie wiatrem balastowanych instalacji fotowoltaicznych na dachach płaskich.

Jak prawidłowo podejść do doboru balastu, stateczności systemu i obciążeń dachu?

Artykuł ma charakter edukacyjny i porządkujący. Nie stanowi projektu konstrukcyjnego, instrukcji montażu ani podstawy do samodzielnego doboru balastu. Masa i rozmieszczenie balastu, strefowanie pola PV, sposób mocowania oraz sprawdzenia konstrukcji dachu muszą wynikać z dokumentacji konkretnego systemu, warunków konkretnego obiektu i, gdy jest to wymagane, obliczeń osoby posiadającej odpowiednie uprawnienia.

Wprowadzenie

Instalacje fotowoltaiczne na dachach płaskich bardzo często wykonuje się jako systemy balastowe, czyli bez mechanicznego kotwienia konstrukcji wsporczej do głównej konstrukcji budynku. Takie rozwiązanie ogranicza ingerencję w warstwy hydroizolacyjne, ale z punktu widzenia konstrukcyjnego stawia przed projektantem kilka jednoczesnych zadań. Trzeba określić oddziaływanie wiatru na samą instalację, sprawdzić możliwość jej poderwania, przesuwu i obrotu, dobrać balast oraz zweryfikować, czy dodatkowy ciężar i reakcje skupione mogą być bezpiecznie przeniesione przez dach i jego warstwy. Na pierwszy rzut oka problem może wyglądać prosto: znamy prędkość wiatru, powierzchnię modułu i jego kąt nachylenia, więc wystarczyłoby obliczyć siłę i dodać odpowiednią masę. W praktyce takie uproszczenie jest niebezpieczne. Moduł fotowoltaiczny ustawiony nad połacią nie zachowuje się aerodynamicznie jak fragment samego dachu. Wiatr działa na jego powierzchnię górną i dolną, przepływa przez szczeliny, pomiędzy rzędami i pod modułami, a rozkład ciśnień zależy między innymi od krawędzi budynku, narożników, attyk, przeszkód dachowych, geometrii pola PV i konstrukcji wsporczej. Dlatego pytanie „ile kilogramów balastu na jeden moduł?” jest źle postawione. Balast nie jest parametrem modułu. Jest wynikiem analizy całego układu: budynku, dachu, systemu montażowego, modułów, warunków klimatycznych i sposobu przekazywania sił.

1. Podstawa normowa i okres przejściowy Eurokodów

W polskiej praktyce pierwszej generacji Eurokodów podstawowym dokumentem do wyznaczania oddziaływania wiatru pozostaje PN-EN 1991-1-4:2008 wraz z odpowiednimi poprawkami, zmianą A1 i polskim załącznikiem krajowym. Norma obejmuje procedury wyznaczania oddziaływania wiatru na budowle, ich części oraz elementy mocowane do konstrukcji [1, 2]. W odniesieniu do śniegu podstawowym dokumentem pierwszej generacji jest PN-EN 1991-1-3:2005 wraz z aktualnymi elementami dodatkowymi i załącznikiem krajowym [3]. To istotne również dla instalacji PV, ponieważ na dachu trzeba analizować nie tylko ciężar własny i wiatr, ale również obciążenie śniegiem, lokalną akumulację śniegu (worki śnieżne) oraz kombinacje oddziaływań. Jednocześnie trwa wdrażanie drugiej generacji Eurokodów. PN-EN 1990:2025-10, wprowadzająca EN 1990:2023, została opublikowana w polskiej wersji 22 czerwca 2026 r. [4]. PKN wskazuje, że normy drugiej generacji EN 1990 do EN 1999 mają zostać wprowadzone do zbioru Polskich Norm najpóźniej do 30 września 2027 r., a koniec okresu przejściowego i wycofanie pierwszej generacji przewidziano najpóźniej na 31 marca 2028 r. [5].

Zasada szczególnie ważna w 2026 r.
PKN wyraźnie wskazuje, że nie należy mieszać Eurokodów pierwszej i drugiej generacji. Jeżeli komplet norm potrzebnych do zaprojektowania konstrukcji nie został jeszcze opublikowany w ramach drugiej generacji, należy stosować spójny zestaw pierwszej generacji. Załącznik krajowy opracowany do pierwszej generacji stosuje się tylko z odpowiadającą mu normą pierwszej generacji [5].

W konkretnym projekcie należy więc każdorazowo sprawdzić aktualny zestaw norm, załączników krajowych i dokumentów przyjętych dla inwestycji. W artykule nie należy łączyć współczynników, kombinacji ani załączników z dwóch generacji w jeden schemat obliczeniowy.

2. Dach płaski i moduł PV to dwa różne problemy aerodynamiczne.

Eurokod opisuje oddziaływanie wiatru na powierzchnie budynku i rozróżnia strefy dachu, w których wartości ciśnienia mogą być różne. Szczególne znaczenie mają narożniki i krawędzie budynku, gdzie przepływ jest silnie zaburzony, a lokalne ssanie może osiągać wysokie wartości. Nie oznacza to jednak, że współczynnik ciśnienia zewnętrznego cpe właściwy dla połaci dachowej można bezpośrednio przyłożyć do modułu PV i na tej podstawie dobrać balast. Moduł jest elementem ustawionym ponad właściwą powierzchnią dachu. Powietrze działa na obie jego strony, a przepływ pod modułem może mieć równie duże znaczenie jak ciśnienie na jego powierzchni górnej. W terminologii Eurokodu cpe opisuje ciśnienie zewnętrzne na powierzchni obudowy budynku, natomiast cpi odnosi się do ciśnienia wewnętrznego budynku. W przypadku elementu wystawionego na przepływ z obu stron istotny może być współczynnik ciśnienia netto cp,net, który opisuje efekt wynikający z różnicy oddziaływań po dwóch stronach elementu. Jego definicję, znak, powierzchnię odniesienia i zakres stosowania zawsze trzeba odczytać z konkretnego źródła lub dokumentacji systemu.

Rys. 1. Ssanie i parcie to odrębne przypadki oddziaływania wiatru na moduł.

3. cp,net nie jest pojęciem wyłącznie „systemowym”

Warto doprecyzować często spotykane nieporozumienie. Współczynnik cp,net występuje również w samej EN 1991-1-4. Rozdział dotyczący dachów wolnostojących, czyli canopy roofs, posługuje się współczynnikami ciśnienia netto uwzględniającymi łączne działanie wiatru na górną i dolną powierzchnię takiego dachu. Norma podaje osobne zasady dla zadaszeń jednospadowych, dwuspadowych i wieloprzęsłowych [1]. To jednak nie oznacza, że tablice dla wiat można automatycznie wykorzystać do projektowania balastowanej instalacji PV. Wiata jest zdefiniowaną normowo konstrukcją o określonej geometrii i stopniu blokowania przestrzeni pod dachem. Pole modułów PV ma inną geometrię, inne szczeliny, inną wysokość nad połacią, inne deflektory i inne wzajemne oddziaływanie rzędów. Podobieństwo wizualne nie jest wystarczającą podstawą do przeniesienia współczynników.

4. Skąd bierze się 0,6 cpe i dlaczego nie należy przenosić tej wartości na kolejne rzędy PV.

W pytaniach projektowych dotyczących układów East-West często pojawia się pomysł, aby potraktować kolejne rzędy modułów jak dach wielospadowy lub wieloprzęsłowe zadaszenie. W EN 1991-1-4 rzeczywiście występują współczynniki redukcyjne dla ściśle zdefiniowanych geometrii. W schematach dla dachów wielospadowych pojawia się między innymi wartość 0,6 cpe, a w części dotyczącej wieloprzęsłowych dachów wolnostojących stosuje się współczynnik redukcyjny ψmc [1]. Nie są to jednak uniwersalne współczynniki „osłonięcia kolejnego rzędu”. Każda z tych zasad odnosi się do konkretnego modelu normowego. Rząd modułów fotowoltaicznych ustawionych nad połacią dachu nie jest ani kolejną połacią zamkniętego dachu wielospadowego, ani automatycznie kolejnym przęsłem normowej wiaty. Dlatego założenie typu „pierwszy rząd przyjmujemy w 100%, drugi w 80%, kolejne w 60%” nie może być stosowane do pola PV bez źródła, które obejmuje dokładnie taką geometrię. Redukcja musi wynikać z normy właściwej dla danego modelu, badań aerodynamicznych konkretnego systemu albo zweryfikowanej dokumentacji producenta.

5. Co wynika z niemieckiego opracowania BDH/BSW z 2015 r.

Wartościowym materiałem porównawczym jest niemieckie opracowanie BDH i BSW „Arbeitsblatt zur Ermittlung von Windlasten an Solarthermischen Anlagen” z 2015 r. Dokument powstał między innymi dlatego, że autorzy uznali dostępne wówczas współczynniki normowe za niewystarczające dla części sposobów montażu kolektorów solarnych. Współczynniki opracowano z wykorzystaniem badań w tunelu aerodynamicznym i konsultacji specjalistów [8]. W pkt 2.1.1 opracowania zapisano wprost, że w badanych konfiguracjach wpływ osłonięcia kolektorów znajdujących się w drugim i trzecim rzędzie przy typowych odstępach stosowanych w analizowanych instalacjach nie był istotny. To ważna wskazówka: samo położenie za pierwszym rzędem nie daje automatycznie podstawy do dużej redukcji obciążenia. Jednocześnie tego wniosku nie wolno uogólniać na współczesne systemy PV East-West. Dokument dotyczy solarnej termiki i ma własne ograniczenia geometryczne. Dla konstrukcji ustawianych na dachach płaskich analizuje między innymi kąty 30°, 45° i 60°, określone wymiary kolektorów, prześwity i warunki dotyczące budynku. Typowy system PV o kącie 10° lub 15° znajduje się poza tym zakresem. Opracowanie pokazuje też, że wpływ attyki nie jest prostą regułą. Dla analizowanych kolektorów redukcję współczynników rozważano dopiero przy określonej relacji wysokości attyki do projektowanej wysokości kolektora. To kolejny argument za tym, aby nie stosować ogólnego założenia „attyka zawsze zmniejsza wiatr”.

6. Od czego naprawdę zależy wymagany balast.

Wymagana masa balastu jest wynikiem wielu parametrów. Część opisuje warunki klimatyczne i budynek, część dotyczy samego systemu PV. Do podstawowych danych należą:

lokalizacja obiektu oraz parametry klimatyczne przyjęte zgodnie z właściwym zestawem norm i załączników krajowych;
wysokość budynku, poziom montażu i charakter otoczenia, w tym ekspozycja terenu;
wymiary dachu, jego spadek, narożniki, uskoki, attyki, świetliki, maszynownie, kominy i inne przeszkody;
położenie pola PV względem krawędzi i narożników budynku;
kąt nachylenia modułów, orientacja południowa albo East-West, prześwit nad dachem i rozstaw rzędów;
szczeliny pomiędzy modułami, deflektory, osłony aerodynamiczne i inne elementy systemu;
wymiary i masa modułu, rozstaw podpór, sposób łączenia stołów i sposób rozmieszczenia balastu;
materiał i stan powierzchni dachu, warstwy ochronne pod podporami oraz współczynnik tarcia dla rzeczywistego zestawu materiałów;
dopuszczalne obciążenia globalne i lokalne istniejącej konstrukcji dachu.

Z tego powodu dwa pozornie podobne dachy mogą wymagać zupełnie innego rozkładu balastu. Moduł znajdujący się przy narożniku lub krawędzi pola może być obciążony inaczej niż moduł w części wewnętrznej, a zmiana samego kąta nachylenia albo zastosowanie innego deflektora może zmienić charakter przepływu.

7. Od ciśnienia prędkości do wartości projektowej.

Do objaśnienia mechanizmu można posłużyć się uproszczonym zapisem:

w_k = q_p(z) · c_p,net

gdzie q_p(z) jest szczytowym ciśnieniem prędkości na odpowiedniej wysokości, a c_p,net współczynnikiem aerodynamicznym właściwym dla analizowanej konfiguracji i powierzchni odniesienia.

Uwaga To nie jest gotowy wzór do doboru balastu. W realnym projekcie należy rozróżnić wartości charakterystyczne i obliczeniowe, uwzględnić właściwe współczynniki częściowe i kombinacyjne, kierunki wiatru, powierzchnię odniesienia, siły pionowe i poziome, momenty oraz sposób rozdziału reakcji na podpory i połączenia.

CEN/TR 16999:2019 przypomina, że projektowanie połączenia systemu solarnego z dachem należy prowadzić w podejściu stanów granicznych. Dokument odsyła do EN 1990 dla kombinacji i współczynników oraz do EN 1991-1-4 i EN 1991-1-3 dla wiatru i śniegu [6].

8. CEN/TR 16999 i NEN 7250 jako materiały uzupełniające.

CEN/TR 16999:2019 jest raportem technicznym dotyczącym zasad projektowania konstrukcyjnych połączeń paneli solarnych, zarówno termicznych, jak i fotowoltaicznych, z dachami płaskimi i pochyłymi. Nie zastępuje PN-EN 1991-1-4 ani PN-EN 1991-1-3, ale porządkuje sposób przechodzenia od oddziaływań do sprawdzenia połączeń i stateczności [6]. W aneksie A raport zawiera przykład kolektora na dachu płaskim stabilizowanego ciężarem. Osobno analizowane są przypadki graniczne związane z podrywaniem i przesuwem, a następnie obciążenie dachu od ciężaru, śniegu i wiatru działającego w dół. To ważny przykład metodologiczny, ponieważ pokazuje, że projekt nie kończy się na jednym sprawdzeniu ssania [6]. CEN/TR 16999 odwołuje się również do danych uzupełniających dotyczących systemów solarnych z NEN 7250. Aktualne wydanie NEN 7250:2021 obejmuje budowlane aspekty systemów fotowoltaicznych i solarnych termicznych stosowanych jako elementy zintegrowane lub niezależne na dachach i elewacjach [7]. Jest to jednak norma holenderska i nie zastępuje polskiego zestawu Eurokodów. Może pełnić funkcję materiału referencyjnego tam, gdzie zakres zastosowania odpowiada rzeczywistej konfiguracji.

9. Dokumentacja producenta i badania aerodynamiczne.

W nowoczesnych systemach balastowych jednym z kluczowych źródeł danych są badania aerodynamiczne konkretnego rozwiązania. Producent może na ich podstawie opracować program projektowy, tabele balastu lub współczynniki dla określonych stref dachu. Takich danych nie wolno jednak traktować jak uniwersalnej tabeli. Wynik jest ważny tylko w granicach konfiguracji objętej badaniem i dokumentacją. Należy sprawdzić co najmniej: typ i wymiary modułu, kąt nachylenia, prześwit, geometrię deflektora, rozstaw podpór, sposób łączenia stołów, strefę dachu, wysokość budynku, odległość od krawędzi i warunki dotyczące podłoża. Pełnoskalowe badanie Al Sayegha i współautorów, opublikowane w 2025 r. w Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, pokazało, że dodanie deflektorów w badanej konstrukcji zmniejszało średnie i szczytowe współczynniki ciśnienia netto, a efekty dynamiczne mogły istotnie zwiększać obciążenia. Zaobserwowano również kaskadowy mechanizm awarii rozpoczynający się od znacznego uniesienia narożnej podpory [9]. Wyniki te są ważnym dowodem złożoności zjawiska, ale nie są współczynnikami do bezpośredniego przeniesienia na inny system.

10. Co trzeba sprawdzić w systemie balastowym

Po wyznaczeniu oddziaływań aerodynamicznych należy przejść do sprawdzeń stateczności i nośności. Minimalny zakres analizy powinien obejmować:

poderwanie całego układu lub jego części;
lokalne uniesienie pojedynczej podpory albo naroża stołu;
przesunięcie konstrukcji po powierzchni dachu;
obrót lub przechylenie stołu, jeżeli geometria systemu umożliwia taki mechanizm;
nośność szyn, podpór, zacisków, łączników i elementów balastowych;
rozdział reakcji pomiędzy połączone stoły i podpory;
reakcje przekazywane na warstwy dachu oraz główną konstrukcję nośną.

Szczególnie ważne jest lokalne unoszenie podpór. Globalna masa całego pola może wydawać się wystarczająca, a mimo to krytyczny może być lokalny mechanizm w narożniku albo na krawędzi pola. Po oderwaniu jednej podpory rozkład sił się zmienia, a kolejne elementy mogą zostać obciążone bardziej niekorzystnie.

Rys. 2. Sprawdzenia stateczności obejmują unoszenie, przesuw, obrót oraz lokalne odrywanie podpór.

11. Tarcie, spadek dachu i oddziaływania termiczne

Przy sprawdzaniu przesuwu pojawia się współczynnik tarcia pomiędzy konstrukcją wsporczą lub matą ochronną a rzeczywistym pokryciem dachu. Wartość ta nie powinna być przyjmowana z ogólnej tabeli bez weryfikacji. Inaczej zachowuje się zestawienie guma-PVC, inaczej mata-TPO, EPDM, papa bitumiczna czy inne warstwy ochronne. Uproszczona zależność F_R ≈ μ · N jest przydatna do zrozumienia mechanizmu, ale nie stanowi pełnego warunku projektowego. W obliczeniach trzeba uwzględnić sposób wyznaczania reakcji normalnej, właściwe współczynniki bezpieczeństwa oraz to, jaka część masy rzeczywiście uczestniczy w lokalnym mechanizmie poślizgu. Znaczenie ma również rzeczywisty spadek dachu. Powoduje on składową ciężaru działającą wzdłuż połaci i może pogarszać warunek przesuwu. Ponadto CEN/TR 16999 wskazuje oddziaływania wywołane ruchem termicznym, na przykład w belkach montażowych, jako osobny rodzaj oddziaływania, który należy uwzględnić tam, gdzie jest istotny dla konstrukcji [6]. Nie należy natomiast automatycznie zakładać, że każdy system z czasem „zjedzie” po membranie. Ocena długotrwałych przemieszczeń musi wynikać z geometrii dachu, systemu, materiałów kontaktowych i wymagań producenta.

12. Attyka może pomagać albo szkodzić.

Wpływ attyki na obciążenia pola PV jest jednym z najlepszych przykładów, dlaczego proste intuicje aerodynamiczne bywają zawodne. Attyka zmienia oderwanie strugi, strefę recyrkulacji i wiry narożne. W zależności od wysokości, geometrii budynku, położenia modułów i kierunku wiatru jej wpływ może być korzystny albo niekorzystny. Badanie Browne'a i współautorów dla nachylonego pola dachowego o kącie 10° wykazało, że zwiększenie wysokości attyki w analizowanej konfiguracji zwiększało szczytowe obciążenia dla znacznej części pola, głównie w związku z wirami narożnymi [10]. Z kolei inne badania dla odmiennych budynków i geometrii wykazały ogólną tendencję do zmniejszania obciążeń wraz ze wzrostem wysokości attyki [11]. Wniosek projektowy jest więc prosty: nie wolno zakładać stałej redukcji tylko dlatego, że na dachu istnieje attyka. Jej wpływ można uwzględnić wyłącznie wtedy, gdy wynika to z metody, badań albo dokumentacji systemowej obejmującej daną geometrię.

13. Śnieg i worki śnieżne.

Przy instalacjach PV na dachach płaskich śnieg nie powinien być traktowany wyłącznie jako równomierne obciążenie powierzchni dachu. PN-EN 1991-1-3 obejmuje lokalne efekty związane z tworzeniem worków śnieżnych przy przeszkodach i zmianach wysokości. W warunkach wietrznych przeszkody mogą tworzyć obszary aerodynamicznego cienia, w których śnieg gromadzi się lokalnie [3]. W praktyce szczególnej uwagi wymagają attyki, nadbudówki, świetliki, maszynownie oraz inne elementy wystające ponad połać. Pole PV również zmienia lokalny przepływ i może wpływać na odkładanie śniegu, ale nie należy automatycznie utożsamiać każdego rzędu modułów z jednym normowym schematem worka śnieżnego. Sposób uwzględnienia lokalnej akumulacji śniegu (worków śnieżnych) powinien wynikać z geometrii obiektu, właściwej interpretacji PN-EN 1991-1-3 i, w razie potrzeby, dokumentacji lub analizy specjalistycznej. Dla lekkich dachów hal lokalne zwiększenie obciążenia może być równie istotne jak sam dodatkowy ciężar balastu. Konstruktor powinien więc ocenić zarówno globalne obciążenie połaci, jak i lokalne strefy zwiększonego obciążenia przy przeszkodach.

Rys. 3. Worki śnieżne powodują lokalną koncentrację obciążenia. Schemat nie przedstawia normowego rozkładu obciążenia.

14. Wiatr działa również w dół, a kombinacji nie wolno upraszczać

W dyskusjach o balastowaniu najwięcej uwagi poświęca się ssaniu i podrywaniu. Tymczasem parcie wiatru skierowane w dół zwiększa reakcje przekazywane na dach. W takim przypadku ciężar modułów, konstrukcji i balastu nie przeciwdziała obciążeniu, lecz się do niego dodaje. Nie oznacza to jednak, że należy po prostu zsumować maksymalne wartości ciężaru, śniegu i wiatru. CEN/TR 16999 wskazuje kombinacje obejmujące między innymi ciężar + śnieg + wiatr działający w dół oraz ciężar + wiatr działający ku górze, a dla współwystępujących oddziaływań zmiennych odsyła do współczynników kombinacyjnych według EN 1990 [6]. Dobór współczynników częściowych i kombinacyjnych musi odpowiadać spójnemu zestawowi Eurokodów przyjętemu w projekcie.

15. Więcej balastu nie zawsze oznacza bezpieczniejszy projekt.

Zwiększenie masy poprawia część warunków stateczności, ale jednocześnie zwiększa obciążenie dachu. Dlatego rozwiązanie „dodajmy więcej bloczków dla pewności” może poprawić odporność na poderwanie, a równocześnie pogorszyć bezpieczeństwo konstrukcji budynku. Nie wystarczy sprawdzić średniego dodatkowego obciążenia wyrażonego w kilogramach na metr kwadratowy całej połaci. Trzeba przeanalizować rzeczywistą drogę przekazywania sił. W dachu żelbetowym będzie to płyta i układ nośny, a w hali z blachą trapezową również blacha, płatwie i dalsze elementy konstrukcji. Osobno należy sprawdzić warstwy dachu. Znaczenie mają lokalne naciski na termoizolację, możliwość wgniatania warstw, ochrona hydroizolacji, ryzyko przemieszczania podpór, drożność odwodnienia i dostęp serwisowy do wpustów. Warto również uwzględnić wymagania gwarancyjne producenta pokrycia dachowego.

Rys. 4. Obciążenia instalacji przechodzą przez warstwy dachu do jego konstrukcji. Przykładowy układ dachu ciepłego.

16. Szczególny przypadek: East-West 10° i 15°.

Popularne układy East-West wykorzystują pary modułów tworzące niski układ dwuspadowy. Takie rozwiązanie dobrze wykorzystuje powierzchnię dachu, ale z punktu widzenia wiatru powinno być traktowane jako konkretna konfiguracja systemu PV, a nie jako miniaturowy dach wielospadowy. Niewielka zmiana kąta nachylenia, wysokości dolnej i górnej krawędzi, szerokości szczeliny, prześwitu nad dachem albo geometrii deflektora może zmienić rozkład ciśnień. Z tego powodu wyników badań dla układu 10° nie należy bez uzasadnienia stosować do 15°, a danych dla konstrukcji otwartej nie należy przenosić na system z deflektorem. Tak samo nie należy automatycznie przenosić normowych redukcji dla kolejnych połaci lub przęseł. Jeżeli program producenta wykorzystuje redukcję wynikającą z wzajemnego osłonięcia modułów albo współpracy mechanicznej stołów, musi być jasne, z jakiego badania, modelu lub zakresu systemowego ta redukcja wynika.

17. Zalecany tok analizy projektowej

Dobrą praktyką jest prowadzenie obliczeń w kolejności, która nie pozwala „zgubić” żadnego z istotnych etapów:

Ustalić spójny zestaw norm i załączników krajowych dla projektu.
Określić warunki klimatyczne lokalizacji, wysokość budynku, teren i parametry potrzebne do wyznaczenia q_p(z).
Zdefiniować geometrię budynku i strefy dachu.
Zebrać pełną geometrię pola PV: kąt, orientację, prześwit, rozstaw rzędów, szczeliny, deflektory, odległość od krawędzi i attyki.
Ustalić wiarygodne współczynniki aerodynamiczne oraz ich powierzchnię odniesienia i zakres stosowania.
Wyznaczyć siły pionowe, poziome i momenty dla istotnych kierunków wiatru.
Przejść od wartości charakterystycznych do obliczeniowych zgodnie z przyjętym zestawem norm.
Sprawdzić globalne i lokalne poderwanie, przesuw, obrót oraz nośność elementów i połączeń.
Dobrać masę i rozmieszczenie balastu z uwzględnieniem stref dachu i reakcji lokalnych.
Sprawdzić konstrukcję nośną dachu, lokalne naciski, warstwy dachu, śnieg i odpowiednie kombinacje oddziaływań.
Zweryfikować zgodność wyniku z warunkami dokumentacji producenta systemu i pokrycia dachowego.

18. Najczęstsze uproszczenia, których należy unikać

Przyjęcie cpe dachu bezpośrednio dla modułu: Moduł ustawiony nad połacią jest osobnym elementem aerodynamicznym. Potrzebne są współczynniki odpowiednie dla rzeczywistej konfiguracji. Automatyczna redukcja kolejnych rzędów do 0,6: Wartość 0,6 cpe występuje w określonych schematach normowych dachów wielospadowych, ale nie jest ogólnym współczynnikiem osłonięcia rzędów PV. Traktowanie East-West jak zwykłego dachu dwuspadowego lub wiaty: Podobieństwo kształtu nie oznacza zgodności z zakresem normowego modelu aerodynamicznego. Jednakowy balast pod każdym stołem: Strefy narożne, krawędziowe i środkowe mogą wymagać różnych rozwiązań. Założenie, że attyka zawsze pomaga: Badania pokazują zarówno przypadki zwiększenia, jak i zmniejszenia obciążeń w zależności od geometrii. Dowolne przyjęcie współczynnika tarcia: Wartość powinna odpowiadać rzeczywistemu zestawieniu materiałów i metodzie projektowej systemu. Sprawdzenie tylko globalnego oderwania: Krytyczne może być lokalne uniesienie jednej podpory lub narożnika. Zwiększanie balastu bez ponownego sprawdzenia dachu: Dodatkowy ciężar może przekroczyć nośność globalną lub lokalną konstrukcji i warstw dachu. Pomijanie śniegu i lokalnych worków śnieżnych: Przeszkody i attyki mogą powodować lokalną akumulację śniegu (worki śnieżne), która powinna zostać oceniona. Przenoszenie wyników badań z innego systemu: Współczynniki aerodynamiczne są związane z geometrią, zakresem testu i warunkami dokumentacji.

19. Odpowiedź na pytanie: dach płaski czy „wielospadowy”?

Jeżeli instalacja znajduje się na rzeczywistym dachu płaskim, warunki wiatrowe dla budynku określa się zgodnie z zasadami właściwymi dla tego budynku i przyjętego zestawu Eurokodów. Sama instalacja PV pozostaje jednak osobnym układem aerodynamicznym i wymaga współczynników odpowiednich dla swojej geometrii. Nie ma podstaw, aby rzędy modułów East-West o kącie około 15° automatycznie potraktować jak klasyczny dach wielospadowy i zastosować 0,6 cpe do kolejnych rzędów. Nie ma też podstaw, aby przyjąć, że pierwszy rząd całkowicie osłania kolejne. Jeżeli redukcja obciążeń w kolejnych rzędach ma zostać zastosowana, musi wynikać z dokumentu obejmującego dokładnie taki system, na przykład z badań tunelowych producenta, zweryfikowanego raportu technicznego albo innej uzasadnionej metody. To rozróżnienie jest najważniejszym wnioskiem całego zagadnienia. Eurokod pozwala określić klimat wiatrowy i oddziaływania na budynek, ale nie daje jednego uniwersalnego współczynnika dla wszystkich balastowanych układów PV.

Podsumowanie

Prawidłowy dobór balastu dla instalacji fotowoltaicznej na dachu płaskim nie polega na prostym przemnożeniu powierzchni modułu przez współczynnik dachu. Trzeba rozdzielić aerodynamiczne oddziaływanie na budynek od oddziaływania na konstrukcję PV i użyć danych właściwych dla konkretnej konfiguracji. Wartości cpe, cp,net, współczynniki redukcyjne dla dachów wielospadowych i wieloprzęsłowych wiat są poprawnymi elementami Eurokodu, ale tylko w zakresie geometrii, dla których zostały zdefiniowane. Nie wolno przenosić ich na kolejne rzędy PV wyłącznie na podstawie podobieństwa kształtu. W systemie balastowym należy sprawdzić globalne i lokalne poderwanie, przesuw, obrót, nośność elementów i połączeń, tarcie, wpływ spadku dachu, reakcje przekazywane na konstrukcję, obciążenie śniegiem i lokalną akumulację śniegu (worki śnieżne). Trzeba również uwzględnić, że attyka może w zależności od geometrii zarówno zmniejszyć, jak i zwiększyć niekorzystne obciążenia. Najbardziej wiarygodna analiza łączy spójny zestaw Eurokodów, dokumentację konkretnego systemu montażowego, wyniki badań aerodynamicznych w granicach ich stosowalności oraz ocenę rzeczywistej konstrukcji dachu.

Najkrótszy wniosek projektowy. Nie istnieje jedna „bezpieczna masa balastu na moduł”. Właściwa masa i jej rozmieszczenie są wynikiem obliczeń konkretnego budynku, konkretnego systemu i konkretnych warunków klimatycznych.

Źródła i dokumenty odniesienia.

Stan źródeł internetowych sprawdzono 17.09.2026 r. Przy publikacji oraz przy każdym konkretnym projekcie należy ponownie zweryfikować status norm, załączników krajowych i dokumentacji producenta systemu.

[1] Polski Komitet Normalizacyjny. PN-EN 1991-1-4:2008, Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje, Część 1-4: Oddziaływania ogólne, Oddziaływania wiatru.
https://sklep.pkn.pl/pn-en-1991-1-4-2008p.html
[2] Polski Komitet Normalizacyjny. PN-EN 1991-1-4:2008/A1:2010 oraz PN-EN 1991-1-4:2008/NA:2010, elementy dodatkowe do normy dotyczącej oddziaływania wiatru.
https://sklep.pkn.pl/catalogsearch/result/?q=PN-EN+1991-1-4
[3] Polski Komitet Normalizacyjny. PN-EN 1991-1-3:2005, Eurokod 1, Część 1-3: Oddziaływania ogólne, Obciążenie śniegiem, wraz z A1:2015-10 i NA:2010.
https://sklep.pkn.pl/pn-en-1991-1-3-2005p.html
[4] Polski Komitet Normalizacyjny. PN-EN 1990:2025-10, Eurokod, Podstawy projektowania konstrukcyjnego i geotechnicznego. Data publikacji polskiej wersji: 22.06.2026.
https://sklep.pkn.pl/pn-en-1990-2025-10p.html
[5] Polski Komitet Normalizacyjny. Eurokody, informacje o wdrażaniu drugiej edycji, terminach przejściowych i zasadzie niemieszania pierwszej oraz drugiej generacji.
https://www.pkn.pl/normalizacja/sektory-normalizacji/budownictwo-i-konstrukcje-budowlane/eurokody
[6] CEN/TR 16999:2019. Solar energy systems for roofs - Requirements for structural connections to solar panels.
https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/97fd3a97-3c69-4608-960e-9ec0b942ff24/cen-tr-16999-2019
[7] NEN 7250:2021. Solar energy systems - Integration in roofs and facades - Building aspects. Status: Current.
https://www.nen.nl/en/nen-7250-2021-nl-287757
[8] BDH / BSW. Informationsblatt Nr. 61, April 2015: Arbeitsblatt zur Ermittlung von Windlasten an Solarthermischen Anlagen.
https://www.bdh-industrie.de/fileadmin/user_upload/Downloads/Infoblaetter/Infoblatt_Nr_61_April_2015_Arbeitsblatt_Windlasten_Solarthermische_Anlagen.pdf
[9] Al Sayegh H., Gan Chowdhury A., Zisis I., Elawady A., Estephan J., Tolera A. Full-scale experimental investigation of wind loading on ballasted photovoltaic arrays mounted on flat roofs. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 256, January 2025, Article 105963. DOI: 10.1016/j.jweia.2024.105963.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016761052400326X
[10] Browne M.T.L., Gibbons M.P.M., Gamble S., Galsworthy J. Wind loading on tilted roof-top solar arrays: The parapet effect. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 123, 2013, pp. 202-213. DOI: 10.1016/j.jweia.2013.08.013.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167610513001864
[11] Wang J., Yang Q., Tamura Y. Effects of building parameters on wind loads on flat-roof-mounted solar arrays. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 174, 2018, pp. 210-224. DOI: 10.1016/j.jweia.2017.12.023.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167610517304592