So lassen sich Solarstromanlagen auf Trapezdächern befestigen
Neben der Abdichtung des Gebäudes übernehmen die Trapezblechdächer auch tragende Funktionen: Bei ausreichenden Tragreserven und Eignung der Deckschale ist oft eine Befestigung der Solaranlage direkt auf der Dachhaut mit speziellen Dünnblechschrauben möglich. Das reduziert den Aufwand für Material, Transport und Montagezeit gegenüber einer Befestigung an der Unterkonstruktion erheblich.
Doch gehorcht das Trapezblechdach – genauso wie alle anderen Eindeckungen auch – seinen eigenen physikalischen und statischen Gesetzen. Zudem gibt es viele unterschiedliche Ausführungen von Trapezblechen. Je nach Hersteller oder Anwendungszweck ist die Geometrie und die Höhe der einzelnen Sicken des Bleches unterschiedlich. Um diese Vielfalt möglichst umfangreich abzudecken, haben sich auf dem Markt Lösungen mit kurzen Schienenstückchen etabliert. Diese werden entweder von oben oder seitlich am Trapezblech außerhalb der wasserführenden Ebene angeschraubt. Und so geht´s:
Für alle Sickengeometrien geeignet
Auf der Oberfläche der Hochsicke angebundene Systeme bringen konstruktiv bedingt eine geringere Sicherheitsreserve mit als seitlich angebrachte Lösungen. Seitlich am Trapezblech angebundene Systeme passten bislang jedoch nur für eine bestimmte Sickengeometrie oder waren auf ein Gelenk angewiesen, was bei der Montage aufwendig oder in der Herstellung teuer ist. Der Gestellhersteller Ambivolt hat eine für alle Sickengeometrien passende seitliche Anbindung ohne Gelenk entwickelt. Der untere Teil des Ambione ist so geformt, dass er zwei Schenkel eines Dreiecks bildet und damit die Lasten optimal in das Trapezblech einleitet.
Ein Schenkel liegt flach auf der Sickenoberfläche auf. Er ist mit zwei Bohrlöchern zur zusätzlichen Befestigung oder Montagehilfe versehen. Der zweite Schenkel ist gerundet. Er liegt an der Sickenflanke. An beiden Enden hat er jeweils fünf versetzt angeordnete Bohrlöcher, durch die das Ambione mit selbstfurchenden Schrauben an die seitliche Flanke des Trapezbleches angebunden wird.
Um zu gewährleisten, dass der Kanal, in den die Modulklemme eingeschoben wird, auch genau waagerecht steht, muss der Monteur das Ambione zunächst auf die Sicke aufsetzen und die Schraube durch das Bohrloch drehen, das sich möglichst senkrecht über der Sickenflanke befindet. Damit das Ambione dabei nicht verrutscht, kann er es durch das Bohrloch am oberen Schenkel zusätzlich fixieren.
Sicken müssen ausreichend hoch sein
Die fünf Bohrungen reichen aufgrund ihrer Anordnung aus, um alle Sickengeometrien auch ohne Gelenk abzudecken. Einziger begrenzender Faktor, wie bei allen Systemen mit seitlicher Anbindung, ist, dass die Sicken hoch genug sein müssen, damit das Ambione nicht an die Tiefsicke stößt. Dann würde das System instabil. Mögliche Toleranzen, weil eine Schraube vielleicht doch nicht so perfekt sitzt, werden dabei durch eine vier Millimeter dicke, geschäumte EPDM-Dichtung ausgeglichen, die sich auf der gesamten Unterseite des Ambione befindet.
Beim Anschrauben wird diese Dichtung auf etwa einen Millimeter zusammengedrückt und hat damit genügend Spielraum. Dadurch spart sich Ambivolt ein noch feineres Lochbild am seitlichen Schenkel des Ambione. Die Statik des gesamten Systems wird dabei so ausgelegt, dass im Zweifelsfall die Anlage auch mit nur einer Schraube pro Trapezblechschelle noch stabil auf dem Dach steht.
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Kräfte symmetrisch einleiten
Die Wahl der richtigen Bohrung, durch die der Installateur die Schrauben treibt, ist letztlich entscheidend dafür, dass das Dach auch nach der Montage der Solaranlage noch dicht ist. Dabei trifft der Monteur diese Entscheidung nur bei der Installation des ersten Ambione auf dem Dach. Bei der Installation aller weiteren Schellen kann er dann immer das gleiche Loch nutzen.
Trotz der Montage ohne Schiene liegt das Modul aber nicht zwangsläufig nur auf zwei Sicken auf. Denn je nach zu erwartenden Lasten kann der Installateur im Extremfall oder bei besonders dünnen Aluminiumblechen zwei Ambione auf jede Sicke schrauben, sodass die Kräfte symmetrisch in das Dach eingeleitet werden. Hier kommt dem Ambione die hohe Montagetoleranz zugute.
Problem der thermischen Ausdehnung
Zwar sollte der Installateur vorher die Flucht des Systems kontrollieren. Er kann aber die gesamte Länge des Kanals im Ambione zum Toleranzausgleich nutzen und hat damit genügend Spielraum, um die Module in einer Flucht zu montieren, auch wenn die Schellen nicht exakt auf einer Linie angeschraubt sind. Mit der seitlichen Anbindung an der Sickenflanke löst Ambivolt auch das Problem der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Dacheindeckung und Montageschienen. Die meisten Hersteller verwenden aus diesem Grund kurze oder schwimmend gelagerte Langschienen.
Dehnfuge nicht vergessen
Dies bietet die Möglichkeit, dass sich die unterschiedlichen Materialien, Dach und Montagesystem ihrer Materialeigenschaft entsprechend ausdehnen oder zusammenziehen können. K2 Systems löst dies mit Clips aus glasfaserverstärktem Polyamid, die mit einer Lage aus EPDM versehen sind. Diese Clips werden auf das Dach geschraubt. Danach wird die Montageschiene in die Clips eingesetzt. Trotzdem sollte nach sechs Metern ein thermischer Cut erfolgen. Im Bau ist dies als Dehnfuge bekannt. Dazu muss der Monteur Endklemmen setzen und die Schienen getrennt voneinander weiter verlegen.
Eine zweite Möglichkeit, um der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung Herr zu werden, ist die Verwendung von Kurzschienen. Dabei wird jedes Modul mit vier kurzen Schienen auf dem Dach befestigt. Zwar werden benachbarte Module mit einer gemeinsamen Schiene auf das Dach geschraubt. Da sich die Sicken unter den Modulen aber frei bewegen können, bleibt ein Spielraum für die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Trapezblech und Solaranlage.
Ein zweiter Vorteil des Kurzschienensystems ist die Materialeinsparung gegenüber den langen Aluminiumschienen. K2 Systems hat jüngst eine neu überarbeitete Version seines bewährten Kurzschienensystems Mini Rail auf den Markt gebracht. Die Kurzschienen haben an beiden Enden und auf beiden Seiten jeweils fünf Bohrlöcher. Damit kann der Monteur Hochsickenabstände zwischen 10,1 und 35 Zentimetern abdecken. Die Breite einer Hochsicke muss mindestens 2,5 Zentimeter betragen, damit die Schrauben auch genügend Halt finden. Aus dem gleichen Grund muss das Trapezblech eine Mindeststärke von fünf Millimetern haben.
Gut gelüftet
Da die meisten Trapezblechdächer nur sehr schwach geneigt sind, hat K2 Systems zudem mit dem Mini Five noch eine Aufständerung entwickelt. Diese beträgt fünf Grad und ist für Dachneigungen zwischen fünf und 25 Grad geeignet. Damit wollen die Schwaben aber nicht nur die Ausrichtung der Anlage zur Sonne verbessern. Durch einen größeren Abstand zur Dachfläche werden die Module von hinten besser gekühlt und arbeiten so effizienter, was vor allem bei kristallinen Paneelen zu einem Mehrertrag führt.
Das Mini Five besteht nur aus nur drei Teilen: einem hohen und einem niedrigen Modultragelement sowie aus einer Inbusschraube und einer Flanschmutter, die die Tragelemente fixieren. Die Elemente sind auf der Unterseite so geformt, dass sie exakt in das Profil des Mini Rail passen, in das der Monteur beim Bau der Anlage ohne Aufständerung die Modulklemmen einklickt. Diese befestigt er bei der Aufständerung des Generators im dafür vorgesehenen Kanal auf der Oberseite der Tragelemente.
Für jedes Modul braucht der Installateur jeweils zwei niedrige und zwei hohe Tragelemente, um den Anstellwinkel zu erreichen. Diese Elemente gibt es in zwei Varianten. Welche eingesetzt wird, hängt von der zu erwartenden Schneelast ab. Für niedrige Schneelasten reichen die fünf Zentimeter breiten Elemente. In Regionen mit viel Schneefall muss der Monteur allerdings zu den neun Zentimeter breiten Tragelementen greifen, um die hohe Schneelast flächiger in das Montagegestell einzuleiten.
Ganz ohne Schiene
Eine komplette Systemlösung inklusive Dacheindeckung hat Jurchen Technology im Portfolio. Vor allem wenn das Dach vor der Installation der Solaranlage neu gebaut oder saniert werden soll, bietet es sich an. Denn Jurchen kommt nicht nur mit einem Montagegestell auf das Dach, sondern gleich mit dem gesamten Trapezblech. Die Hochsicken des Stahlbleches sind so geformt, dass der Monteur für jedes Modul im Feldbereich nur zwei spezielle Clips darauf fixieren muss, die genau auf die Nut passen, die in die Hochsicke integriert ist. Mit einer seitlich angebrachten Schraube kann er die Clips ordentlich festzurren, damit die Anlage sicher auf dem Dach steht.
Der Vorteil: Bevor er die Schraube anzieht, kann der Monteur den Clip auf der Hochsicke genau an die richtige Stelle verschieben, um das Paneel mit der Modulklemme zu befestigen. Die passende Klemme schiebt er in den Kanal auf der Oberseite des Clips ein, und fertig ist das System installiert. Ein Problem der schienenlosen Systeme ist die Kabelführung. Jurchen hat dafür einen zweiten Clip im Angebot, den der Monteur ebenfalls auf der Hochsicke einklickt. Der Clip hat eine um 90 Grad drehbare Lasche, in der die Kabel über EPDM-Einlagen geklemmt werden.
Dadurch werden Beschädigungen der Kabel vermieden. Mit dem Kabelclip kann der Installateur die Kabelstränge sowohl in Nord-Süd- als auch in Ost-West-Richtung verlegen, ohne dass die Kabel mit der wasserführenden Ebene – in dem Fall mit dem Trapezblech – in Berührung kommen.
Mit diesem System erspart sich der Installateur das Bohren von Löchern und bannt die Gefahr, dass das Dach durch die Montage einer Photovoltaikanlage undicht wird. Es gibt zwar preisgünstigere Trapezbleche auf dem Markt. Doch die einfache und schnelle Installation mit diesem System sowie der Wegfall einer zusätzlich benötigten Unterkonstruktion bringt am Ende gegenüber der konventionellen Trapezblechlösung wieder preisliche Vorteile.
Mit einer Blechstärke von 0,75 Millimetern ist es zudem statisch so ausgelegt, dass es einen Solargenerator ohne Weiteres tragen kann. Das System hat einen weiteren Vorteil. Wenn die Anlage zurückgebaut wird, liegt kein durchlöchertes Trapezblech auf dem Dach. Die Dachhaut bleibt unversehrt.
Dieser Beitrag ist zuerst erschienen in photovoltaik/11-2016, bearbeitet von haustec.de.
