Solartechnik für Dach und Fassade

Windlast.
Auf Flachdächern sind die Solarmodule mittels Ständersystemen in einem Winkel zur Dachfläche aufgestellt. Diese aufgeständerten Flächen bieten dem Wind eine relativ große Angriffsfläche. Deshalb müssen sie konstruktiv so mit der Dachkonstruktion verbunden werden, dass sie durch den Wind nicht verschoben und durch Windsog nicht von der Dachfläche getragen werden. Je nach Hersteller gibt es hierfür unterschiedliche Systemkonstruktionen.
Es gibt Solarmodule, die vom Hersteller mit so genannten Spoilern ausgestattet sind, um damit die Luftanströmung – wie sie es von schnellen Autos kennen – so leiten, dass das Modul nicht verschoben werden kann. Andere rüsten das Solarmodul rückseitige – also auf der Wind abgekehrten Seite – mit einer Verkleidung aus, um die Luftanströmung zu lenken.

In den meisten Fällen werden Stahlkonstruktionen verwendet, in die Solarmodule befestigt werden. Diese Konstruktionen müssen eine auftretende Windlast sicher in die Dachkonstruktion ableiten. Das kann über feste Verankerungen oder durch zwischen der Stahlkonstruktion eingebrachte Zusatzlasten, wie z. B. Gehwegplatten, Betonklötze, geschehen. Es gibt auch speziell dafür hergestellte, mit Sand oder Kies befüllbare, Wannenelemente, die zwischen der Trägerkonstruktion eingelegt werden. Diese Teile lassen sich auch mit Erdsubstrat befüllen und damit die Dachfläche zusätzlich begrünen.

Alle genannten Varianten haben eines gemeinsam, sie bringen zusätzliche Auflast auf die Dachfläche. Deshalb muss hier immer die Dachstatik darauf gerechnet (Neubau) oder überprüft (Altbau) werden.
Beim geneigten Dach muss ebenfalls auf eine ausreichende Sicherung der Solarmo-dule – unabhängig ob beim Neubau oder einem nachträglichen Einbau bei Altgebäuden – gegen Windlast geachtet werden. Hier sind besonders die Randbereiche des Daches und der First betroffen.

Solaranlagen bei Dachdeckungen.
Sowohl nicht belüftete Dächer (Warmdach) wie auch belüftete Dächer (Kaltdach) können mit multifunktionalen Dacheindeckungen ausgeführt werden. Prädestinierte Dachformen sind Tonnen-, Pult-, Sattel-, Walm- und Schmetterlingsdächer. Ihre Dachflächen sollten südlich ausgerichtet und zwischen 20 und 60 Grad geneigt sein.
Aufgeständerte Anlagen sind auf die jeweilige Dachdeckung, die Dachneigung und auf örtliche Gegebenheiten abzustimmen. Generell muss die Funktionsfähigkeit der unter den Modulen vorhandenen Dachdeckung sichergestellt sein. Der Mindestabstand zwischen Oberkante Dachdeckung und Unterseite Solarelement darf 60 Millimeter nicht unterschreiten, um Regenwasser kontrolliert abzuleiten. Zudem sollte immer gewährleistet werden, dass die Solaranlage bei Reparaturen an der Dachdeckung oder Beschädigungen leicht demontierbar bleibt.

In die Dachfläche integrierte Solarmodule werden wie Einbauteile in die Dachfläche eingebaut und sind regensicher an diese anzuschließen. Diese Module bestehen meist aus den Bauteilen Solarelement, Eindeckrahmen und Abdeckung. Der Eindeckrahmen ist so zu wählen, dass die Werkstoffverträglichkeit untereinander gegeben ist, da es sonst zu durch Unverträglichkeit herbeigeführten Bauschäden kommen kann.
Bei Indachlösungen kann die Energieeffizienz durch hohe Temperatureinflüsse gemindert werden. Solarzellen aus kristallinem Silizium reagieren auf Temperaturerhöhung mit verminderter Leistung. Je wärme die Zelle wird, desto geringer ist die Stromproduktion. Das kann besonders in den heißen Sommermonaten der Fall sein. Eine Lösung bieten Hersteller, indem sie integrierte Lüftungsprofile im Eindeckrahmen anordnen. So hilft eine ständige Luftzirkulation hinter den Modulen für die notwendige Kühlung.

Ein relativ junger Anwendungsbereich ist das so genannte Solardach. In diesem Fall übernehmen die solaren Energiegewinnungsflächen gleichzeitig die Funktion der Dacheindeckung mit. Es gibt verschiedene Konstruktionsvarianten – wie beispielsweise auf jedem Dachziegel eine kleine Solarzelle oder auf ebenen Großflächendachsteinen geklebte Dünnschichtmodule. In diesen Fällen werden die Solarsysteme gleichzeitig über die Dacheindeckung montiert.

Solaranlagen bei Dachabdichtungen.
Besonders bei flachen oder flach geneigten Dächern im Büro-, Gewerbe- und Industriebau, deren Dachflächen mit Kunststoff- oder bituminösen Abdichtungsbahnen bzw. Metallblechen eingedeckt sind, wurden bisher fast ausschließlich aufgeständerte Solaranlagen gebaut.
Die Solarmodule lassen sich auf bauseits vorhandene und in die Dachabdichtung eingebundene Sockel oder Stützen montieren. Sie lassen sich aber auch freistehend auf lastverteilende Unterlagen aufstellen. Die Aufständerung dient der Aufnahme, Ausrichtung und Neigungseinstellung der Module. In solchen Fällen muss die Funktionsfähigkeit der darunter liegenden Dachabdichtung sichergestellt werden. Gefährlich kann es bei Wasserstau (Pfützenbildung) werden, deshalb muss der Abfluss von Regen- bzw. Tauwasser (Schnee) immer gegeben sein, auch sollte sich kein Schmutz an diesen Stellen ablagern.
Wegen der Wasserführung ist es empfehlenswert, die Dachneigung nicht unter drei Grad auszuführen. Bei späteren Sanierungen oder Reparaturen der Dachfläche müssen die Solarmodule unproblematisch demontierbar sein.

Modulsysteme, die in die Dachabdichtungsebene integriert sind, wie beispielsweise Lichtkuppeln es sind, müssen wasserdicht an die Dachabdichtung angeschlossen werden. Werden dafür Aufsatzkränze eingesetzt, müssen sämtliche Werkstoffe untereinander verträglich sein.

Dachbahn mit Dünnschichtmodulen.
Seit rund 10 Jahren gibt es Dachbahnen mit integrierten Dünnschichtmodulen. Anfangs belächelt, durch innovative Weiterentwicklung den rauen Anforderungen auf Dachflächen angepasst, stellen sie heute eine wirtschaftliche Alternative besonders im Flachdachbereich dar.
Die Kombination aus Dachabdichtung und PV-Anlage mit einer Dachbahn setzt eine sorgfältige Vorplanung voraus. Denn neben der richtigen Nutzung der Dachfläche müssen hier besonders die Verschattung von Teilflächen oder durch Baumbestand, Anschlussdetails bei Durchdringungen, Attika, begehbaren Kontrollflächen, ein exakt auf die Bahn abgestimmtes Zubehör, die Windlast sowie konstruktionsbedingte Verformungen des Untergrundes (Fugenanordnung) und eine funktionierenden Wasserableitung beachtet werden.

Ein großer Vorteil dieser PV-Anlagen ist, dass sie kaum zusätzlich Gewicht auf die Dachkonstruktion bringen. Deshalb sind solche PV-Anlagen besonders für Leichtdachkonstruktionen im Gewerbe- und Industriebau geeignet, zumal es hier auch große Flächen gibt. Da diese Dachbahnen sich leicht nahezu jeder Dacharchitektur anpassen lassen, sind sie auch für gewölbte oder geformte Dachflächen interessant.

Grundsätzlich gilt für die Anwendung dieser Technik, dass der Planer und der Handwerker sich intensiv mit der Handhabung beschäftigt (Weiterbildung) und sich immer durch einen Fachmann des Herstellers beraten lassen sollten. Für den Dachhandwerker erschließt sich mit dieser Anwendungstechnik ein zukunftsweisendes Arbeitsfeld im Neubau, aber besonders im Altbaubereich mit großen Flächen, wie beispielsweise im Industriebau. Hier können jetzt wirtschaftlich Dächer nachgerüstet werden, die bisher aufgrund ihrer statischen Auslastung mit aufgeständerten Solarsysteme nicht nachrüstbar waren.