Fehlerfrei Montieren

Die Erzeugung von Strom durch Dachflächen mit photovoltaischen Anlagen ist auch unter veränderten Förderbedingungen ein wichtiger Bestandteil der Energiewende. Dabei ist das geneigte Dach grundsätzlich ein idealer Standort für die nachhaltige Energiegewinnung. Die Dacheindeckung findet im Steildach in der Regel mit Dachziegeln und Dachsteinen statt.

Besondere Anforderungen

Beim Einsatz von Solaranlagen auf dem Dach gelten besondere Anforderungen, die die Planung und Montage betreffen. In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die Sichtweisen des Dachhandwerks und der Dachbaustoffindustrie.

Grundanforderungen an Bauwerke betreffen nach der europäischen Bauproduktenverordnung unter anderem die mechanische Festigkeit und Standsicherheit von Bauwerken und Bauprodukten. Die „wesentlichen Merkmale von Bauprodukten“ werden nach den Grundanforderungen an Bauwerke in harmonisierten technischen Spezifikationen festgelegt.

Mechanische Lasten beachten

So ist zum Beispiel die mechanische Belastung durch Wind- und Schneelasten von Solarkollektoren oder Photovoltaikmodulen und deren Befestigungen am Gebäude ein wesentliches Merkmal.

Es dient der Erfüllung der Grundanforderung an mechanische Festigkeit und Standsicherheit und damit dem Schutz eines Bauwerks und dessen Nutzern gegen Einsturz, Verformungen oder Beschädigungen.

Auch die Landesbauordnungen beschreiben diese Grundanforderungen gemäß der Bauregelliste. Sie sind sowohl vom Planer als auch dem Installateur zu beachten.

Das Regelwerk des ZVDH

Gerade für das Bauteil Dach sind weitergehende Anforderungen in Normen- und Regelwerken beschrieben. So gilt beispielsweise das Regelwerk des Zentralverbands des Deutschen Dachdeckerhandwerks (ZVDH) mit seinen Vorgaben für die unterschiedlichen Dachdeckungsarten und Konstruktionen als anerkannte Regel der Technik.

Die Richtlinie VDI 6012

Aus dem umfangreichen Regelwerk sind für die Montage von Solaranlagen insbesondere die Fachregeln für Dachdeckungen, die Hinweise zur Lastenermittlung und die Merkblätter für Einbauteile und Solaranlagen zu beachten.

Die Richtlinie 6012 Blatt 1.4 „Befestigung von Solarmodulen und Kollektoren auf Gebäuden“ des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) ergänzt die Anforderungen.

Diese gelten nicht nur für das dachdeckende Handwerk, sondern entsprechend für alle Gewerke, die bauliche Maßnahmen am Dach vornehmen.

Der Eingriff ins Dach

Durch das Anbringen von Solaranlagen auf dem Dach sind die Montagesysteme den Krafteinwirkungen durch Wind und Schnee sowie Temperaturschwankungen und weiteren Witterungseinflüssen ausgesetzt. Auch greifen die Befestigungssysteme in die Bau- und Dachkonstruktion ein.

Ein wichtiges Merkmal im Regelwerk des Dachhandwerks wird bei Planung und Ausführung mit der Sicherstellung der Regensicherheit einer Dachdeckung sowie seiner Komponenten beschrieben.

Regensicher, aber nicht wasserdicht

Die Fachregeln gehen dabei von der Erkenntnis aus, dass Dachdeckungen mit Dachziegeln oder Dachsteinen regensicher und nicht wasserdicht sind.

Die Regensicherheit ist eine Grundforderung, die bei Einhaltung der in den Fachregeln angegebenen dachpfannenabhängigen Regeldachneigungen und Überdeckungen für Dachziegel und Dachsteine im Normalfall erreicht wird.

Neben den Erfahrungswerten des Regelwerks spielen die Prüfergebnisse aus einem Windkanal eine entscheidende Rolle für den Nachweis der Regensicherheit einer Dachdeckung. Die Forderung an die Regensicherheit gilt auch für alle Einbau- und Zubehörteile zur Dachdeckung.

Gefahr der Durchfeuchtung

Zu beachten ist, dass durch extreme Witterungseinwirkungen, wie zum Beispiel Treibregen, Flugschnee, Vereisungen und Schneeablagerungen, die Niederschlagsfeuchte unter die Dachdeckung gelangen und bis zur Durchfeuchtung der darunterliegenden Räume führen kann. Nur durch zusätzliche Maßnahmen, wie zum Beispiel Unterdachsysteme, können derartige Einwirkungen ausgeschlossen werden.

In den Regeln werden zur Einhaltung der Regensicherheit die Regeldachneigungen, Mindesthöhen und Seitenüberdeckungen angegeben. Die Regeldachneigung ist hierbei die unterste Dachneigungsgrenze, bei der sich in der Praxis eine Dachdeckung als regensicher erwiesen hat.

Faktoren der Regensicherheit

Die Regeldachneigung bezieht sich auf die Neigung der Unterkonstruktion (zum Beispiel Sparrenlage). Die Regensicherheit ist dabei von drei Faktoren abhängig:

• Deckwerkstoff = Element
• Deckungsart = System
• Anforderungen = Randbedingungen

Zu einer ganzheitlichen Betrachtung sind hier Element und System und die weiteren Bedingungen oder Anforderungen in ihrem Wirkungszusammenhang Grundlage für die erwartete Wirkung einer regensicheren Deckung.

Statik und Regensicherheit

Hauptaufgabe eines Solarhalters ist es, zusätzliche Sog-, Druck- und Schubkräfte der Solaranlage auf dem Dach sicher abzuleiten. Die Solarhalter werden auf dem Tragsystem, in der Regel den Sparren, befestigt und durch die Dachdeckung geführt.

Praxiserfahrungen bei Schadensbetrachtungen zeigen, dass vor allem die Befestigung von Solaranlagen auf dem Dach, die Durchleitung der entstehenden Kräfte durch die Dachdeckung vom Traggestell bis zum Dachtragwerk sowie die Einbindung von Leitungen in die Dachdeckung mangelhaft ausgeführt sein können und zu funktionellen Problemen einer Dachdeckung führen.

Beschädigungen vermeiden

VDI 6012 Blatt 1.4 führt hierzu aus: „Die Funktionen der Dachdeckung oder Dachabdichtung dürfen durch die Anlagenmontage nicht beeinträchtigt werden. Dies beinhaltet den Schutz gegen Witterungseinflüsse und die Vermeidung von mechanischen Beschädigungen (zum Beispiel Ziegelbruch, Beschädigung der Wärmedämmung).“

Fehler bei Lasten und Montage

Die Schadensbilder machen deutlich, dass ein Großteil der Schäden auf Sturm und Schneelast sowie fehlerhafte Montage und unsachgemäßes Begehen zurückzuführen ist. In der Praxis können falsche Bauteile, Planungs- oder Installationsfehler zu weiteren Schäden an der Konstruktion sowie einer unrentablen Solaranlage führen.

Somit kommt der fachgerechten Montage der Anlagen auf dem Dach besondere Bedeutung zu. Die derzeit häufigste Montage mit herkömmlichen Solardachhaken in der Dachdeckung reicht in vielen Fällen nicht aus, um die Lasten aus Windsog und Schneelast sicher aufzunehmen und schadenfrei weiterzuleiten.

Zu große Lasten für die Eindeckung

Problempunkte ergeben sich vor allem durch Kraftübertragungen im Bereich der Befestigungselemente mit großen Belastungen auf die Dachdeckung. Diese führen unweigerlich zum Bruch der Dachpfannen und in der Folge zu Undichtigkeiten der Deckung.

Es muss festgestellt werden, dass die Biegesteifigkeit der Dachpfannen für eine Lastabtragung der Anlagen durch punktuell aufliegende Befestigungselemente nicht ausgelegt ist. Die Hersteller von Dachziegeln und Dachsteinen lehnen demzufolge durchweg Garantie- und Gewährleistungsansprüche bei einem Versagen ab.

VDI 6012 ergänzt hierzu: „Die Inanspruchnahme der Biegesteifigkeit der Dachziegel oder Dachsteine zur Lasteinleitung ist nicht geregelt und bedarf daher stets der einer Einzelfallbetrachtung. Eine Lasteinleitung in den Dachziegel oder Dachstein kann zum Bruch führen und muss vermieden werden.“

Brüche und Haarrisse

Häufig werden diese Brüche schon während der Installation kaum sichtbar als Haarrisse erzeugt und führen erst lange nach dem Abbau des Montagekrans und des Gerüsts zu Einregnungen und Feuchteschäden. Der Rückbau der Anlagen zur Reparatur ist teuer und für den Bauherren unbefriedigend. Der Trend in der Architektur zu flach geneigten Dächern mit speziellen Dachziegeln oder Dachsteinen erschwert die Sachlage zusätzlich.

Um auch Dächer mit kleinteiligen Bedachungsmaterialien bei relativ niedrigen Dachneigungen auszuführen, werden Dachziegel und Dachsteine mit speziellen Konstruktionen eingesetzt. Diese haben in ihren Überdeckungsbereichen aufwendig konstruierte verfalzte Zonen oder Regensperren, um die Regeneintragssicherheit der Dachdeckung zu ermöglichen.

Mit der Flex und mit dem Hammer

Bei der Durchführung einfacher Dachhaken durch die Dachdeckung müssen diese Kopf- und Fußverfalzungen handwerklich mit der Flex oder dem Hammer bearbeitet werden. Dies führt zu Beeinträchtigungen der geforderten Regeneintragssicherheit der Dachdeckung und entspricht weder den Verarbeitungsvorschriften der Hersteller der Dachziegel oder Dachsteine noch den Vorgaben des ZVDH und VDI.

Material unzulässig geschwächt

Durch die Bearbeitung wird das Bedachungsmaterial teilweise unzulässig geschwächt und die Bruchgefahr erhöht. In der Folge werden Materialgarantien der Hersteller erlöschen.

VDI 6012 sagt hierzu aus: „Infolge der Bearbeitung der Dachziegel oder Dachsteine sind Einschränkungen der Produktgewährleistungen zu berücksichtigen.“

Aus Unkenntnis dieser technischen Sachverhalte kann es zu großen Problemen mit Feuchteschäden, Reklamationen und unwirtschaftlichen Nachbesserungen durch den Rückbau aufgeständerter Anlagen kommen.

Merkblatt zur Solartechnik

Zur Befestigung von Photovoltaikanlagen auf dem Dach gelten die gleichen Regeln wie für alle sonstigen Zubehörelemente und Einbauteile auf dem Dach. Dies wird im ZVDH-Merkblatt Solartechnik gefordert.

Neben der Tragfähigkeit und Lagesicherheit einer Solaranlage werden Maßnahmen zur Sicherstellung der Regensicherheit einer Dachdeckung beschrieben, die für die Funktionssicherheit der Solaranlage und des Daches über einen langen Investitionszeitraum gelten.

Zusätzliche Maßnahmen

Das ZVDH-Merkblatt Solartechnik führt unter anderem aus, dass Auf- oder Indachsysteme eine erhöhte Anforderung darstellen und auch bei Einhaltung der Regeldachneigung geeignete Zusatzmaßnahmen zur Regensicherheit erfordern.

Dies ist zu erläutern: Erhöhte Anforderungen können sich aus der Dachneigung, der Nutzung, der Konstruktion, klimatischen Verhältnissen, technischen Anlagen sowie örtlichen Bestimmungen ergeben. Auch durch Solaranlagen ergeben sich erhöhte Anforderungen.

Einteilung in Klassen

Erhöhte Anforderungen an eine Dachdeckung lösen nach dem Regelwerk des ZVDH in Abhängigkeit von der Gebäudeart immer sogenannte Zusatzmaßnahmen zur Deckung aus.

Zusatzmaßnahmen können dabei nahtgesicherte, naht- und perforationsgesicherte Unterspannungen, überlappte oder verfalzte Unterdeckung, verschweißte oder verklebte Unterdeckung, naht- und perforationsgesicherte Unterdeckung, regensichere oder wasserdichte Unterdächer sein.

Die Zusatzmaßnahmen werden dabei in Klassen eingeteilt. Diese wiederum werden der Art und Anzahl der erhöhten Anforderungen sowie möglichen Unterschreitungen der Regeldachneigung zugeordnet.

Durchführung der Anschlüsse

Zudem stellen sie eine zweite Ablaufebene unterhalb der Dachdeckung dar. Eine Solaranlage kann also eine stärker wirkende Zusatzmaßnahme unter Deckung auslösen. Zusatzmaßnahmen zur Deckung können nur funktionieren, wenn sie fachgerecht verlegt sind.

Dies ist insbesondere bei der Durchführung von Anschlussleitungen zu beachten. Die Leitungen sind so fachgerecht in die zweite Ablaufebene unter der Dachdeckung einzubinden, dass sie der Klassenzuordnung der Zusatzmaßnahmen entsprechen.

Formelemente für Dachziegel

Funktionssichere Lösungen für die Befestigung von Aufdachanlagen ergeben sich mit Formelementen, die in Form und Farbe dem jeweiligen Dachziegel entsprechen und somit der jeweiligen Regeldachneigung. Diese Dachsystemteile mit Modulstützen werden einfach auf den Dachlatten und extra angeordneten Soglatten montiert und erlauben eine sichere Ableitung der Kräfte in die Unterkonstruktion des Daches.

So kann auch eine sparrenunabhängige Montage der Modulstützen im Deckbild der Dachdeckung erfolgen, da die Kräfte über den in Dachlattenebene angeordneten Verbindungsträger in die Tragkonstruktion der Sparren eingeleitet werden. Neben den funktionalen Vorteilen ergeben sich auch optisch ansprechende Lösungen für das Dachbild.

Einsatz bei Aufdachdämmungen

Für die Funktionssicherheit von Montagesystemen ist zudem eine Betrachtung der Unterkonstruktion entscheidend. Zunehmend werden als energetisch besonders effektiv sogenannte Aufdachdämmungen verlegt.

Bautechnisch überzeugen diese effizienten, vollflächig verlegten Systeme. Warmeverluste durch Fugen und Warmebrucken werden reduziert und die Verarbeitung wird erleichtert.

Die Lagesicherung der Aufdachdämmung erfolgt mit statisch bemessenen und bauaufsichtlich zugelassenen Systemschrauben. Sie werden in der Regel über die Konterlattung in den Sparren der Tragkonstruktion geschraubt. Dabei nehmen die Schrauben sowohl die Schub- wie auch die Windsogkräfte der gesamten Dachkonstruktion auf.

Statischer Nachweis

Um auch Kräfte aus Zusatzlasten wie durch nachträglich aufgeständerte Solarelemente sicher in die Unterkonstruktion einleiten zu können, müssen darüber hinaus Verstärkungselemente über der Konterlattung eingebaut werden. Auf diese Weise kann es nicht zu Verformungen und zur Schädigung der Aufdachdämmung sowie der zweiten Ablaufebene (aufkaschierte Unterdeckbahn) kommen. Diese Verstärkungselemente sind grundsätzlich statisch nachzuweisen.

Das Verstärkungselement Divodämm Easyfix ermöglicht die einfache Befestigung von Dachsystemteilen auf einer Aufsparrendämmung. Durch die universelle Konstruktion können unterschiedliche Traglatten oder Bretter bis zu einer Breite von 150 Millimeter fachgerecht auf der Konterlatte befestigt werden.

Elemente zur Verstärkung

So lassen sich auch hohe Lasten sicher in den Sparren ableiten. Durch die Klemmwirkung von Divodämm Easyfix ist sichergestellt, dass die Konterlatte bei der Befestigung der Dachsystemteile und im Lastfall nicht aufreißt. Die patentierte Befestigungslösung besitzt eine europäische Zulassung, wodurch ein Einzelnachweis nicht erforderlich ist.

Hochwertige Materialien und zugelassene Elemente sowie die praxisgerechte, handwerkerfreundliche Verarbeitung erleichtern den Einsatz nicht nur für den Dachhandwerker, sondern auch für das Fachhandwerk der Solar-, Elektro- oder Sanitärbranche. Innovative Befestigungslösungen ermöglichen große Funktionssicherheit für Solaranlagen auf dem Dach und bieten die ideale Basis für die Ertragssicherheit der Solaranlage.

Eines bleibt: Aufgeständerte Lösungen haben optische Schwächen. Vor allem aus gestalterischer Sicht sollten deshalb auch dachintegrierte Lösungen eingeplant werden. Wie die Anforderungen an ein Dach mit Solaranlage bei Planung und Ausführung fachgerecht umgesetzt werden, wird in kommenden Beiträgen an konkreten Bauvorhaben dargestellt.

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Wesentliche Kernaussagen im Überblick

Im Rahmen der Gewährleistung für die Funktionsfähigkeit des Daches und aller seiner Funktionsschichten sollten die Montagearbeiten von einem für Dacharbeiten im Sinne der Handwerksordnung zugelassenen Fachbetrieb ausgeführt werden. Solaranlagen und Montagesysteme sowie deren Einbindung in Dachdeckungen sollten aufeinander abgestimmt sein.

Bei nachträglichem Ein- bzw. Aufbau einer Solaranlage sind die Anforderungen der Dachdeckung nach dem Regelwerk des Deutschen Dachdeckerhandwerks zu beachten. Insbesondere müssen der Wärmeschutz und die Tragfähigkeit geprüft werden. Der Zustand der vorhandenen Dachdeckung soll berücksichtigt werden.

Energiegewinnungsflächen müssen windsogsicher befestigt bzw. verankert werden. Auf- oder Indachsysteme stellen eine erhöhte Anforderung dar und erfordern auch bei Einhaltung der Regeldachneigung geeignete Zusatzmaßnahmen zur Regensicherheit. Bei aufgeständerten und integrierten Energiegewinnungsflächen werden Anlagenteile verwendet, die eine ausreichende Trag- und Zugfestigkeit haben müssen. Die Trag- und Zugfestigkeit der Energiegewinnungsanlagen muss nachgewiesen werden.

Für den Nachweis der Tragfähigkeit der Gebäudekonstruktion ist der Bauherr bzw. Auftraggeber verantwortlich, gegebenenfalls muss ein Einzelnachweis geführt werden.

Die Aufständerungselemente sind auf die jeweilige Dachdeckung, die Dachneigung und auf die örtlichen Gegebenheiten abzustimmen. Bei aufgeständerten Energiegewinnungsflächen muss die Funktionsfähigkeit der darunterliegenden Deckung gewährleistet sein.

Horst Pavel

leitet die Anwendungstechnik Steildach bei BMI in Deutschland.

Matthias Willinger

ist Produktmanager Solar bei BMI in Deutschland.