Solarthermie auf dem Dach

Solarthermische Aufdach-, Indach- und Flachdach-Anlagen

Steildächer und Flachdächer erfordern unterschiedliche Lösungen, wenn es um die Montage von Solarkollektoren geht. Beim Steil- oder Schrägdach sind Neigung und Ausrichtung vorgegeben, beim Flachdach kann beides selbst bestimmt werden. Aufgrund der größeren Wartungsintensität von Flachdächern sind geneigte Dächer weitaus häufiger anzutreffen. In der Nordhälfte Deutschlands ist die Bauweise in der Regel flacher, in der Südhälfte dagegen steiler. Dies spielt jedoch keine Rolle bei der Entscheidung für eine Aufdach- oder eine Indach-Installation. Wir zeigen die Unterschiede und die jeweiligen Vor- und Nachteile auf. Außerdem erfahren Sie alles Wissenswerte über eine Solarwärme-Anlage auf Bungalow-Dächern.

Belastbarkeit des Daches prüfen

Werden Solarkollektoren auf dem Dach montiert, bedeutet dies zweifellos eine Mehrbelastung für dessen Konstruktion. Deshalb ist im Vorfeld zu prüfen, ob die Dachsparren stabil miteinander verbunden sind und die Dachdeckung keine Schäden aufweist. Besonders wichtig ist dieser Punkt bei Flachdach-Installationen, denn anders als bei einem Schrägdach werden hier keine Druckkräfte über die Hauswände nach unten abgeleitet. Als grobe Richtlinie gilt: Ein Flachdach muss etwa das Doppelte eines Steildaches aushalten.

Bei einem herkömmlichen Schrägdach ist von einer zusätzlichen Belastung durch eine Solarthermie-Anlage von 300 Newton auszugehen. Um dies in ein Gewicht umzurechnen, teilt man die Angabe für die Kraft N einfach durch 10 – und es ergibt sich ein Näherungswert von 30. Fazit: Ein Steildach muss pro Quadratmeter mit ca. 30 Kilogramm belastbar sein.

Bei Neubauten dürfte dies kein Problem sein, denn dort wurde höchst wahrscheinlich eine ausreichende Dachlastreserve berücksichtigt. Bei Bestandsbauten hingegen sollte vorsichtshalber eine fachliche Beratung erfolgen.

Der Grund: Solarthermie-Kollektoren wiegen zwischen 10 und 25 Kilogramm. Am schwersten sind die besonders preiswerten, etwas dickeren Flachkollektoren, am leichtesten die teureren Röhrenkollektoren. Die Belastbarkeit des Daches könnte also die Auswahl beeinflussen. Hinzu kommt die nicht zu unterschätzende Witterungsbelastung: Schnee, der sich auf die Kollektoren legt, und Wind, der an der Unterkonstruktion zerrt, üben größere Kräfte aus als viele denken. Die Dachlasten werden als Schneelast und Windlast in der Norm DIN EN 1991-1 (ehemals DIN 1055) beziffert.

Doch kommen wir nun zu den drei angekündigten Montagearten:

Aufdachmontage: kostengünstig und weit verbreitet

Einfach auf das Dach montierte Solaranlagen tragen den einprägsamen Namen Aufdach-Anlagen. Für sie müssen die Dachhaut intakt und die darunterliegende Dachsparren-Konstruktion ausreichend stabil sein. Bei der Aufdachmontage werden die Solarthermie-Kollektoren mit einfachen Dachhaken am Unterbau befestigt.

Durch den nötigen Abstand von etwa 6 cm zur Dacheindeckung ist diese Konstruktion optisch natürlich nicht gerade ein Highlight. Wen das nicht stört, der kann sich einer Reihe von Vorteilen erfreuen:

• Die Aufdach-Montage ist nicht sehr aufwendig und daher schnell abgeschlossen. Meist genügen 2 bis 3 Tage für die komplette Installation. Da sich dies positiv auf die Ausgaben auswirkt, ist die Aufdachmontage die kostengünstigste Montageart für eine Solarthermieanlage.
• Tritt ein Schaden auf, sind die betreffenden Kollektoren schnell demontiert. Bei der Demontage am Lebensende der Anlage kann das Dach in seinen ursprünglichen Zustand zurück versetzt werden.
• Bei der Montage der Kollektoren bleibt die Dachhaut intakt. Die Dachhaken werden an den Dachlatten befestigt und dann um die Dachziegel herumgeführt.
• Das Dach wird vor einigen Umwelteinflüssen geschützt. Als Beispiel ist hier Vogelkot zu nennen. Dieser gewisse Schutz trägt aber auch zu einem Nachteil bei (s.u.).
• Die meisten Dächer weisen zwar einen für die Solarthermie günstigen Neigungswinkel zwischen 30 und 70 Grad Sollte dies nicht der Fall sein und ein steileres Dach zu besseren Ergebnissen führen, kann eine Aufdachanlage wie gewünscht angepasst werden.
• Dank der relativ niedrigen Installationskosten werden Aufdach-Anlagen am stärksten nachgefragt. Daraus wiederum folgt die größte Erfahrung der Monteure bei der Installation.

Allerdings stehen diesen Vorzügen auch etliche Nachteile gegenüber:

• Der Zustand des Daches muss einwandfrei Ist er es nicht, muss das Dach zunächst aufwendig saniert werden.
• Unter dem Wärme erzeugenden Solarsystem altern die Dachziegel schneller. Ist ein Austausch erforderlich, muss das komplette System demontiert und wieder neu montiert werden.
• Der einzuhaltende Abstand zur Dachhaut begünstigt den unliebsamen Windsog-Effekt. Daher muss bei der Montage ein ausreichender Abstand zum Dachrand eingehalten werden.
• Durch den Abstand zur Dachhaut kommt es zu einer unerwünschten Luftkühlung. Was bei einer Photovoltaik-Anlage von Vorteil ist, mindert bei einer Solarthermie-Anlage leider den Ertrag: die Wärmeverluste.
• Die meisten Dächer sind für eine Montage geeignet. Problemlos sind Eindeckungen mit Schieferplatten, Ziegeln und Wellplatten. Etwas komplizierter kann es bei einem Blechdach sein, nicht möglich ist eine Aufdach-Montage bei Holzschindel- und Reetdächern.
• Für viele ist die Beeinträchtigung des optischen Eindrucks der Haupt-Nachteil einer Aufdach-Anlage. Von unten genießen alle Vorbeikommenden einen freien Blick nicht nur auf die Solarkollektoren, sondern auf die gesamte Montagekonstruktion.

Fazit: Vor allem der Preisvorteil macht die Aufdach-Anlage zur beliebtesten Solarthermie-Variante. Außerdem wird weithin sichtbar: Hier wohnen Menschen, die Wert auf eine gesunde Umwelt legen.

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Indachmontage: materialsparend und neubautauglich

Keine Frage: Eine Indach-Anlage sieht einfach besser aus. Die Flachkollektoren werden anstelle der Dacheindeckung direkt auf den Sparren montiert und sind damit nahezu oberflächenbündig. Lediglich das Ablaufblech muss am unteren Rand über die Dachziegel ragen. Weitere Vorteile einer dachintegrierten Solarthermie-Anlage sind:

• Es wird Material für die Dacheindeckung eingespart. Da die Kollektoren einen Teil der Dachziegel ersetzen, sind die Kosten für diese Bauteile und deren Verlegung durch Dachdecker geringer.
• Bei gängigen Dachziegeltypen kann die Verlegung schneller Fertige Gebinde in unterschiedlichen Größen erleichtern das Einpassen und sparen damit Zeit und Geld.
• Die Zuleitungen verlaufen im Gebäude. So sind sie besser vor der Witterung und möglichem Tierverbiss geschützt.
• Die Dachintegration verhindert die unerwünschte Hinterlüftung der Solarthermie-Kollektoren. Damit kühlt die Anlage weniger ab und bringt bessere Erträge.
• Eine Indach-Anlage hat zugleich eine wärmedämmende Wirkung für das Haus. Dafür sorgt die Mineralwolle hinter der Rückwand der Kollektoren.
• Wind und Stürme fegen einfach über die Anlage hinweg. Alleine dadurch ist bei einer Indachanlage die mechanische Stabilität höher.
• Da sich kein Schnee hinter und am oberen Rand der Kollektoren ansammeln kann, funktioniert die Selbstreinigung besser.
• Die Solarkollektoren wiegen weniger als die meisten Dachbeläge. Fällt das Deckmaterial weg, lastet kein zusätzliches Gewicht auf dem Dach.

Nichtsdestoweniger haben Indach-Anlagen auch ihre Nachteile:

• Indach-Solarthermieanlagen sind nur für neu einzudeckende Dächer zu empfehlen – also bei Neubau oder wenn das Dach ohnehin komplett saniert werden muss. Bei Bestandsbauten mit einem intakten Dach fallen neben der Installation auch erhebliche Kosten für die Demontage der vorhandenen Dachziegel an.
• Das erforderliche Abdichten des Untergrunds erfordert viel Erfahrung des Installationsbetriebes. Nur bei optimaler Arbeit ist das Eindringen von Feuchtigkeit komplett auszuschließen.
• Dachgauben und Schornsteine stören. Sie zu umbauen, erschwert die Installation erheblich. Daher ein genereller Tipp: Bei einem Neubau solche und ähnliche Aufbauten immer auf der sonnenabgewandten Seite einplanen.
• Das Dach muss einen Neigungswinkel von mindestens 25 Grad Anders als bei der Aufdach-Montage kann eine geringere Neigung nicht optimiert werden.
• Die Auswahl der Kollektorentypen ist auf Flachkollektoren beschränkt. Die nicht infrage kommenden Vakuumröhrenkollektoren werden aber ohnehin viel seltener installiert.
• An den äußeren Rändern und den Nahtstellen zwischen den Kollektoren müssen Abdeckbleche für die Abdichtung des Daches installiert werden.
• Auch hier sind die meisten Dächer für eine Montage geeignet. Problemlos sind Eindeckungen mit Schieferplatten, Ziegeln und Schindeln. Etwas kniffeliger kann es bei Wellplatten werden, nicht möglich ist eine Indach-Montage bei Blech- und Reetdächern.
• Hat die Indach-Anlage ausgedient, ist die Demontage ein echter Kostenfaktor. Und nur, wenn die alte Anlage gleich durch eine neue ersetzt wird, muss die Fläche nicht neu gedeckt werden.

Fazit: Das größte Plus einer Indach-Solarthermieanlage ist zweifellos die attraktive Optik. Die üblicherweise als nachteilig aufgeführten Mehrkosten sprechen nur bei einem bestehenden, intakten Dach gegen die Integrierung.

Aufständerung: Auf dem Flachdach ein Steildach simulieren

Die perfekte Neigung der Kollektorfläche hängt zunächst von der gewünschten Nutzung der Solarthermieanlage ab. Soll nur das Trinkwasser erwärmt werden, gilt  ein Winkel zwischen 20 bis 50 Grad, bei solarer Heizungsunterstützung ein Winkel zwischen 45 und 70 Grad als ideal. Bei zu geringer Dachneigung und speziell bei Flachdächern gibt es ein Hilfsmittel: schräge Gestelle aus Aluminium, mit denen sich ein Steildach nachahmen lässt. Vorzüge der sogenannten Aufständerung sind:

• Frei wählbare Ausrichtung und Neigung. Bei einem Flachdach können die Kollektoren entweder exakt nach Süden oder doppelseitig nach Osten und Westen ausgerichtet werden.

• Im Vergleich zu einem Schrägdach mit eher ungünstigen Standortvoraussetzungen oder gar einer horizontalen Aufstellung bewirken aufgeständerte Kollektoren eine erhebliche Ertragssteigerung.
• Die aufgeständerte Installation erzielt eine verbesserte Selbstreinigung der Kollektoren.

Man sollte sich jedoch nichts vormachen, denn auch bei der Installation der Aufständerung gibt es einiges zu beachten:

• Durch mehr Materialeinsatz und mehr Installationsaufwand entstehen höhere Kosten.
• Die Anforderungen an die Stabilität der Konstruktion sind deutlich größer. Mehr Angriffsfläche für Wind bedeutet auch einen höheren Befestigungsaufwand.
• Eine Beschwerung durch Beton- oder Steinplatten erhöht das Gewicht, das auf die Dachfläche lastet. Als Richtwert gilt: 50 Kilogramm pro Kollektor.
• Es ist penibelst darauf zu achten, dass die Montagerahmen die Schutzisolierung nicht beschädigen.
• Zusätzlich zur Verschattung durch die Umgebung muss der Schattenwurf der Kollektoren einkalkuliert werden.
• Anders als bei Schrägdach-Installationen ist möglicherweise eine Baugenehmigung erforderlich.
• Die Konstruktion fällt auf und ist weithin sichtbar.

Fazit: Aufständerungen bieten den großen Vorteil, die Kollektoren wie gewünscht ausrichten zu können. Die Konstruktion stellt jedoch keine geringen Anforderungen an die Tragfähigkeit des Daches.

Fazit

Bei einem intakten Steildach ist die Aufdach-Montage die preisgünstigste – und daher auch gängigste – Lösung. Dachintegrierte Solarthermie-Kollektoren erfordern zwar einen etwas höheren Aufwand, sparen auf der anderen Seite aber auch Material für die Dacheindeckung ein. Mit der Optik fast wie Dachfenster sind sie zudem erfreulich unscheinbar. Indach-Solaranlagen gewinnen bei Neubauten – und wenn das Dach ohnehin komplett saniert werden muss – zunehmend an Bedeutung.

Auf Bungalows und anderen Flachbauten können die Vorzüge eines Steildachs mit Hilfe einer Aufständerung simuliert werden. Die Tragfähigkeit des Daches muss allerdings deutlich höher sein. Die Dachintegration ist bei einem Flachdach nicht möglich.

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