Welche Dachform von Hallendächer sind für eine PV-Anlage statisch unbedenklich(er)?

Hallen sind ver­meintlich stan­dar­d­isierte Bauw­erke. Meist rechteck­ige Grund­fläche mit ein­fach­er Dachform. Die pri­or­itäre Funk­tion des Bauw­erks, dem Schutz vor Wit­terung und weniger die architek­tonis­che Qual­ität, eignet Hal­lenge­bäude — speziell Hal­lendäch­er — sehr gut für Solaran­la­gen. Die Kon­struk­tion des Daches und die Dachform im Detail bes­timmt maßge­blich das Tragver­hal­ten. Einige Kon­struk­tion­sun­ter­schiede sind bei der Erstein­schätzung hin­sichtlich der Sta­tik zu beacht­en.

Dachformen im Hallenbau

Ins­beson­dere mod­erne Gewer­be­hallen haben auf­grund der ein­fachen und funk­tionalen Bauweise meist eine Flach­dachform. Neben dem Flach­dach gibt es häu­fig noch flach­geneigte Steildäch­er. In der Indus­trie und Pro­duk­tion wur­den Hallen früher häu­fig mit soge­nan­nten Scheds, auch Sched­dach genan­nt, aus­ge­führt. Auf die sta­tis­chen Beson­der­heit­en wird nach­fol­gend näher einge­gan­gen.

Flachdach: Statische Besonderheiten bei PV-Installation

Die Funk­tion­al­ität ste­ht im Vorder­grund. Mit einem Flach­dach kön­nen bau­pla­nungsrechtliche Vor­gaben wie Firsthöhen, Grund­flächen­zahl und Traufhöhen max­i­mal aus­genutzt wer­den. Flachdäch­er haben im Regelfall ein Gefälle von min­destens 2 %. Je nach Dachform wird das Regen­wass­er nach außen (zum Dachrand) oder nach innen (innen­liegende Entwässerungsrinne) geleit­et. Sta­tisch ist die Entwässerung insofern rel­e­vant, als dass sich Wass­er beson­ders bei innen­liegen­den Entwässerun­gen stauen kann. Dies ist beson­ders rel­e­vant bei Starkre­genereignis­sen. Das Wass­er staut sich bis zur Unterkante des außen­liegen­den Notüber­laufes an.

Bei Auf­bau ein­er PV-Anlage auf einem Flach­dach ist die Befes­ti­gung noch als Beson­der­heit zu erwäh­nen. Im Regelfall wer­den Solar­mod­ule aufgestän­dert und nur mit schw­eren Last­plat­ten beschw­ert. Die Stän­derkon­struk­tion wird also nicht mech­a­nisch fest mit dem Flach­dach ver­bun­den. Grund dafür ist das Ver­mei­den ein­er Beschädi­gung an der Dachab­dich­tung. Entsprechend hoch sind die sta­tisch rel­e­van­ten Zusat­zlas­ten.

Unter der Dachhaut befind­en sich bei Flachdäch­ern unter­schiedliche Tragsys­teme. Stahlbe­ton­binder, Stahlfach­w­erk­binder, Stahlrah­menkon­struk­tio­nen, Holzbinder (BSH), Holz­fach­w­erk­binder oder mas­sive Stahlbe­ton­plat­ten sind die meistver­wen­det­sten Kon­struk­tion­sarten im Hal­len­bau. Jedes Mate­r­i­al hat sta­tis­che Beson­der­heit­en hin­sichtlich seines Tragver­hal­tens.

Steildach: Statische Besonderheiten bei PV-Installation

Klas­sis­che Steildäch­er sind Holzkon­struk­tio­nen, beste­hend aus Spar­ren, Pfet­ten, Stützen und Kehlbalken. Im Hal­len­bau wer­den flach­geneigte Steildäch­er häu­fig auch als Holz-Fach­w­erk­binder kon­stru­iert. Sta­tisch rel­e­vant bei PV-Zusat­zlas­ten sind Ober- und Unter­gurte, sowie deren Anschlüsse und Binder­ab­stände (inklu­sive Kop­pelpfet­ten). Ten­den­ziell wer­den PV-Anla­gen auf Steildäch­ern aus Holz mit Befes­ti­gung­shak­en fest am Trag­w­erk ver­bun­den. Voraus­ge­set­zt die Dachhaut beste­ht aus Pfan­nen oder Ziegel und die Abdich­tungsebene wird nicht sig­nifikant beschädigt. Das Vorteil bei einem Steil­dach ist, dass das Wass­er aus­re­ichend schnell an der Dachhaut herun­ter­laufen kann und die PV-Anlage das Dach entwässerung­stech­nisch bei fachgerechter Mon­tage nicht beschädigt. Die Befes­ti­gung­shak­en sind sta­tisch zu dimen­sion­ieren. Dies wird jedoch im Regelfall von den Sys­temher­stellern über­nom­men.

Die Lastab­tra­gung bei einem Steil­dach ist den­noch zu über­prüfen. Ins­beson­dere im Hal­len­bau sind auch Holz­trag­w­erke sta­tisch sehr hoch aus­genutzt, da geringe Mate­ri­alkosten einen wesentlichen Wet­tbe­werb­svorteil für die her­stel­len­den Fir­men darstellt. Sprich: Anders als im Woh­nungs­bau wird die Dimen­sion­ierung der Dachkon­struk­tion weniger stark vom Wärmeschutz, son­dern vielmehr von der sta­tis­chen Aus­nutzung bes­timmt. Dies gilt auch für Stahlfach­w­erk­binder-Kon­struk­tio­nen oder Stahlrah­menkon­struk­tio­nen. Bei einem Stahlrah­men wer­den die Anschlüsse zwis­chen Dachbinder und Stütze biegesteif aus­ge­führt. Die sta­tis­che Über­prü­fung der biegesteifen Ecke ist ein wesentlich­er Bestandteil bei ein­er Mach­barkeit­s­analyse.

Sheddach und weitere Sonderformen mit PV-Anlage

Früher wur­den Indus­triehallen mit Shed­däch­ern kon­stru­iert. Ein Shed­dach sieht optisch aus wie ein Sägezah­n­dach. Es han­delt sich baukon­struk­tiv um eine Art Flach­dachkon­struk­tion mit hin­tere­inan­der gerei­ht­en, kleinen Steildäch­ern. Grund für die dreiecks­för­mige Auße­nan­sicht sind die ins Dach inte­gri­erten Licht­bän­der. In den Indus­triehallen kamen sie früher häu­fig zum Ein­satz, um aus­re­ichend Licht in die flächen­mäßig großen Hallen zu brin­gen. Heute inte­gri­ert man Licht­bän­der bzw. Lichtkup­peln ins Flach­dach, da die Abdich­tung­stech­nik der Lichtlö­sun­gen immer bess­er gewor­den ist und dadurch weniger Undichtigkeit­en zu erwarten sind. Shed­däch­er sind in ihrer Kon­struk­tion sehr aufwändig und — nicht nur sta­tisch — weniger gut für eine Solaran­lage geeignet. Gle­ich­es gilt für andere Son­der­for­men im Hal­len­bau wie Walmdäch­er bzw. Sat­teldäch­er mit ein­er Vielzahl von Nebendäch­ern. Bei Walmdäch­ern und Däch­ern mit Haupt- und Neben­dach sind ins­beson­dere die Eck­bere­iche sta­tisch rel­e­vant. Dort treten im Regelfall ver­gle­ich­sweise hohe Las­ten auf.

Faz­it: Welche Dachform eignet sich am besten für eine PV-Anlage?

In diesem Artikel ging es vorzugsweise um die statisch/technischen Eigen­schaften eines Daches. Pri­or­ität für die Eig­nung ein­er Dachfläche für Pho­to­voltaik hat zunächst die Aus­rich­tung und Dachnei­gung. Ein Steil­dach mit 30 ° Dachnei­gung und Südaus­rich­tung ist ide­al für die Solar­nutzung geeignet. Weicht die Nei­gung von der Ide­alaus­rich­tung ab, ist dies wirtschaftlich auch noch gut vertret­bar. Auch sta­tisch sind Steildäch­er ten­den­ziell am besten für eine PV-Anlage geeignet. Das heißt jedoch nicht, dass eine PV-Anlage sta­tisch unbe­den­klich auf jedes Steil­dach instal­liert wer­den kann. Jedes Gebäude, jede Halle hat eigene Detailan­schlüsse oder architek­tonisch, funk­tion­al bed­ingte Beson­der­heit­en, seien es stützen­freie Räume, sehr große Span­nweit­en, oder sehr wirtschaftliche Bauweisen. Let­zt­ge­nan­nte Beson­der­heit­en kom­men vor allem im funk­tionalen Hal­len­bau sehr häu­fig vor, sodass eine sta­tis­che Mach­barkeit­s­analyse in jedem Fall emp­fohlen wird.