PV-Montage: So bleibt das Dach dicht
Die Energiewende kommt voran, mehr und mehr Solaranlagen funkeln auf den Dächern. Bei ihrer Montage ist entscheidend, dass Dachhaut und Dämmung nicht durch die zusätzliche Last beschädigt werden, da es sonst zu Feuchtigkeitsschäden kommen kann. Bei Flachdächern gibt es hier einiges zu beachten. Der Montagesystem-Anbieter Ernst Schweizer und Dämmstoffhersteller Knauf Insulation klären auf, was Planer und Handwerker wissen müssen.
Am Anfang jeder Solaranlage steht die Planung. Moderne Planungssoftware, wie beispielsweise die Webanwendung Solar.Pro.Tool (SPT) von Schweizer, nimmt den Nutzern hier bereits vieles ab. Neben der optimalen Auslegung des Solarsystems werden auch die Auswirkungen von Wind- und Schneelasten auf die Anlage und das Montagesystem berücksichtigt. Trotzdem ist eine Inspektion und Bewertung des spezifischen Flachdachs in der Planungsphase unerlässlich.
Lasten wirken auf kleinere Flächen
Insbesondere Schneelasten müssen bei der Flachdachmontage von Solaranlagen ausreichend berücksichtigt werden, um Schäden am Dach und an der Dämmung zu vermeiden. «Dabei geht es hauptsächlich um die Abdichtung, die durch die zusätzliche Last von Photovoltaik und Schnee stärker strapaziert wird», erklärt Jens Helmich, der als Vertriebsingenieur bei der Ernst Schweizer AG arbeitet. Silke Kleeberg, Projektleiterin Anwendungstechnik Flachdach beim Dämmstoffhersteller Knauf Insulation, betont, dass das Gewicht der Solaranlagen die zulässigen Belastungswerte der Dämmstoffe nicht überschreiten darf.
Wird die Dämmung zu stark belastet, kann das zu stehendem Wasser und schlussendlich zu einer undichten Dachhaut führen. «Der entscheidende Unterschied zu einem Dach ohne Solaranlage ist, dass die Last sich nicht mehr grossflächig auf dem Dach verteilt, sondern über Platten oder Schienen auf kleineren Flächen eingeleitet wird», so Helmich.
Montagesystem muss berücksichtigt werden
Wichtig ist, dass die von den Dämmplattenherstellern vorgegebene Dauerdruckfestigkeit der Wärmedämmung an den belasteten Flächen nicht überschritten wird. Die entsprechende Berechnung kennt man auch unter dem Kalkulationsbegriff «Auflagerpressung».
Ernst Schweizer bietet für seine Flachdach-Montagesysteme Basisprofile in unterschiedlichen Abmessungen an. Sie sorgen dafür, dass die Lasten optimal verteilt werden. Bei einer hohen Belastungswiderstandsfähigkeit der Dämmung reichen Profile mit kleineren Flächen, bei geringerem Belastungswiderstand wird eine grössere Fläche gewählt. Ein Vlies entkoppelt die Basisprofile von der Dachhaut, sodass es nicht zu Beschädigungen kommen kann.
Jens Helmich: «Planer und Installateure sollten darauf achten, dass das Montagesystem die Dachhaut möglichst wenig belastet. Bei Schweizer haben wir dafür neben dem Vlies verschiedene konstruktive Vorkehrungen getroffen.» So benötigen Montagesysteme von Schweizer durch ihre aerodynamische Konstruktion nur wenig Ballast, zudem werden sie ohne Dachdurchdringung montiert. «Nicht zuletzt wird die Dachentwässerung so nicht behindert, ausserdem ist die Montage besonders einfach», erklärt Helmich weiter.
Übliche Dämmstoffangaben nicht aussagekräftig
Die üblichen Angaben der Dämmstoffhersteller, wie zum Beispiel die Druckspannung, basieren auf Laborprüfungen für Kurzzeitbelastungen. Sie eignen sich, um Dämmstoffe miteinander zu vergleichen – zur Berechnung langfristiger Belastungen reichen sie aber nicht aus. Nicht alle Dämmstoffe sind nämlich auch für Solaranlagen geeignet. Zentral ist dabei die Flachdachrichtlinie. Sie legt fest, dass Mineralfaserwärmedämmstoffe für Dächer mit Solaranlagen eine höhere Druckfestigkeit benötigen. Die Richtlinie besagt, dass bei der Anlagenmontage eine Druckspannung von mindestens 70 Kilopascal bei zehn Prozent Stauchung erlaubt ist. Um Schäden an der Dämmung zu verhindern – auch beispielsweise durch Handwerker, die das Dach betreten müssen – kommen lastverteilenden Platten zudem eine hohe Bedeutung zu.
Offizielle Prüfnormen fehlen
Bei der Berechnung der zusätzlichen Last durch die Solaranlage ist die Stauchung entscheidend. Silke Kleeberg betont, dass über die gesamte Nutzungsdauer eine Stauchung bei der Mineralfaserdämmplatte von maximal drei Millimetern nicht überschritten werden sollte, um die Dachhaut nicht zu beschädigen. Aktuell fehlen jedoch entsprechende Prüfnormen für Dämmstoffe, sodass Hersteller dazu gezwungen sind, eigene Modelle zu entwickeln. Die Flachdachrichtlinie stellt aber bei Mineralwolledämmplatten klar, dass hierzu die Angabe der maximalen Dauerbelastungsfähigkeit vom Hersteller kommen muss.
Knauf Insulation hat bereits viele Dämmstoffe unter Belastung von Solaranlagen getestet. Das Unternehmen führte dafür verschiedene externe Labortests und auch eigene Berechnungen zur Bewertung der Dämmungsbelastung durch. Diese umfassen vollflächige, linienförmige und punktuelle Belastungen, die das Material nicht dauerhaft um mehr als drei Millimeter stauchen sollen. Die Ergebnisse wurden in Übersichtstabellen zusammengefasst und stehen Planern und Handwerkern zur Verfügung.
Solaranlagen und unsanierte Dächer passen nicht zusammen
Grundsätzlich addiert der Planer die verschiedenen Lasten wie das Gewicht des Montagesystems, der Module und der Ballastierung. Hinzu kommt noch der Schnee, der auf den Modulen aufliegen kann. Jens Helmich betont, dass hier der maximale Belastungsfall für die Auflagerpressung in Betracht gezogen werden muss. Da die Schneelast einer der grössten Lastfaktoren darstellen kann, muss also der Fall mit der grössten Schneelasteinzugsfläche herangezogen werden. Dies entspricht dann fast immer der inneren Fläche eines Modulblockes und nie den äusseren Randbereichen eines Blockes. Diese Gesamtbelastung wird dann durch die reale Auflagefläche des Montagesystems geteilt.
Liegt das Ergebnis unter dem Dauerdruckfestigkeitswert, den Knauf Insulation für den jeweiligen Dämmstoff ermittelt und in der Tabelle zusammengestellt hat, kann das System wie geplant montiert werden. Liegt der Wert darüber, muss ein Ballastträger-System mit grösserer Auflagefläche gewählt werden. Bei einer hohen Belastungswiderstandsfähigkeit der Dämmung reichen dagegen Systeme mit kleineren Flächen.
Hier kommt wieder die Planungssoftware ins Spiel: Schweizers Webanwendung Solar.Pro.Tool (SPT) gleicht die Belastung an den Auflageflächen mit der maximalen Dauerbelastungsfähigkeit der Wärmedämmung ab. SPT wählt dabei automatisch und kostenoptimiert die passende Variante des Träger-Systems aus. Die Lasten pro Auflagefläche werden exakt auf einer Gesamtübersichtskarte angezeigt. Mit dem so ermittelten Trägersystem steht der Flachdachmontage der Solaranlage nichts mehr im Wege.
In diesem Zusammenhang weisen Jens Helmich und Silke Kleeberg darauf hin, dass Solaranlagen möglichst nicht auf unsanierten Dächern montiert werden sollten. «Die Photovoltaikanlagen halten mindestens 25 bis 30 Jahre. Wenn diese Anlagen auf ein Dach gebaut werden, das schon die ersten 20 Lebensjahre hinter sich hat, passt das einfach nicht mehr zusammen.»
Ernst Schweizer und Knauf Insulation haben im vergangenen Jahr das Webinar «Wie vermeide ich undichte Dächer beim Bau von Solaranlagen» angeboten. Eine Aufzeichnung mit vielen weiteren Infos zum Thema gibt es hier.