Mangelhafte BefestigungPhotovoltaik-Anlage auf einem Steildach
Zusammenfassung
Nach der Montage einer Photovoltaik-Anlage auf einem Bestandsdach kam es zu Brüchen der Dachziegel. Es wurde festgestellt, dass die überwiegende Zahl der untersuchten Dachhaken auf den unterliegenden Ziegeln auflag. Dadurch ist eine elastische Verformung der Dachhaken unter Schnee- und Windlast nicht mehr möglich. Stattdessen leiten die „aufsitzenden“ Dachhaken diese Lasten anteilig in die Ziegel, die unter der Beanspruchung dann brechen. Bei einer fachgerechten Montage ist die Einhaltung eines ausreichenden Abstands zwischen dem Dachhaken und dem unterliegenden Ziegel erforderlich, damit sich der Dachhaken unter Last schadenfrei verformen kann.
Sachverhalt
Auf dem Steildach eines Bestandsgebäudes war eine große Photovoltaik-Anlage montiert worden. Einige Zeit später wurde festgestellt, dass mehrere Ziegel der Dachdeckung gebrochen waren. Der Besitzer des Gebäudes führte dies auf eine fehlerhafte Montage der Photovoltaik-Anlage zurück. Der Monteur der Anlage sah die Ursache in dem vergleichsweise hohen Alter der Ziegel.
Durch eine Begutachtung sollte der Zustand detailliert untersucht werden und es sollte die Ursache für den Bruch der Ziegel bewertet werden. Auf dieser Grundlage sollten Vorschläge zum weiteren Vorgehen unterbreitet werden.
Feststellungen
Bei dem betroffenen Gebäude handelte es sich um einen eingeschossigen Bau mit einem Satteldach. Das Gebäude wies ein Alter von etwa 90 Jahren auf. Im Bereich einer Dachfläche waren insgesamt vier Felder mit Photovoltaik-Modulen vorhanden (Bild 1). Traufseitig befand sich ein Schneefanggitter.
Die Dachkonstruktion war als Pfettendach ausgebildet. Auf den Sparren befand sich unmittelbar die Lattung. Die Dachdeckung war als Doppeldeckung mit Biberschwanz-Ziegeln ausgeführt.
Im nicht ausgebauten Dachraum war die Unterseite der Biberschwanz-Ziegel einsehbar. Dort waren auch die Dachhaken ersichtlich, die zur Befestigung der Photovoltaik-Anlage dienten. Die Dachhaken waren jeweils mit einem Distanzholz auf dem Sparren befestigt (Bild 2). Die Dachuntersicht wurde stichpunktartig im Hinblick auf Undichtigkeiten – insbesondere in den Bereichen der Dachhaken – untersucht. Dabei wurden keine Hinweise auf vorhandene Undichtigkeiten festgestellt.
Die mit der Photovoltaik-Anlage versehene Dachfläche war aufgrund der Modulfelder vom Gelände aus weitgehend nicht einsehbar. Zur Untersuchung dieser Dachfläche sowie der Befestigung der Photovoltaik-Anlage wurde daher eine Hebebühne eingesetzt. Damit konnten ohne eine Demontage einzelner Module Feststellungen bei den Rändern der Modulfelder getroffen werden. Bild 3 zeigt den traufseitigen Abschluss eines Photovoltaik-Moduls. Dort ist auch das Schadensbild in Form fehlender Ziegelbruchstücke erkennbar.
Die einsehbare Dachfläche war ganz überwiegend mit alten Bestands-Ziegeln gedeckt. Diese waren bereichsweise mit Flechten und Moosen bedeckt. Einzelne Ziegel waren ausgetauscht und durch neue Biberschwanz-Ziegel ersetzt worden.
Die überwiegende Zahl der untersuchten Dachhaken lag auf dem jeweils darunter befindlichen Biberschwanz-Ziegel auf (Bild 4). Dies betraf – soweit einsehbar – nicht nur die bei den Rändern der Modulfelder vorhandenen Dachhaken, sondern auch weitere Dachhaken im Flächenbereich der Modulfelder.
Die unterhalb der Dachhaken befindlichen Biberschwanz-Ziegel waren vielfach gebrochen (Bild 5). Im Regelfall fehlte das Bruchstück. In wenigen Fällen lag es lose auf der Deckung auf. Bei der Traufe wurden einige auf der Dachfläche abgerutschte Ziegel-Bruchstücke vorgefunden.
Einzelne Dachhaken befanden sich in Bereichen, in denen lokal Biberschwanz-Ziegel ausgetauscht worden waren. Auch dort wurden gebrochene Ziegel festgestellt (Bild 6). Anhand der Bruchfläche war deutlich ersichtlich, dass es sich bei den hier gebrochenen Ziegeln nicht um Bestands-Ziegel handelte (Bild 7).
Die vorhandene Konstruktion mit einer Biberschwanz-Deckung und den vielfach auf den Ziegeln aufsitzenden Dachhaken ist im Bild 8 skizziert.
Bewertung
Die Dachhaken dienen dazu, die Lasten aus den Modulen der Photovoltaik-Anlage in die Dachkonstruktion weiterzuleiten. Die Dachhaken werden also durch das Eigengewicht der Module inklusive Unterkonstruktion, durch die Schneelast sowie durch Windlasten beansprucht.
Aufgrund der Länge der Biberschwanz-Ziegel kragen die Dachhaken bei dieser Deckung vergleichsweise weit aus. Unter Last verformen sie sich elastisch, wobei die Verformung am unteren Ende des Dachhakens maximal ist. Sofern dort kein Abstand oder ein zu geringer Abstand zum unterliegenden Dachziegel vorhanden ist, kommt es zu einem „Aufsitzen“ des Dachhakens auf dem Ziegel. Die Last wird dann nicht mehr vollständig vom Dachhaken in den Sparren weitergeleitet, sondern anteilig auf den Ziegel übertragen.
Zur Montage von Einbauteilen –dazu gehören die Dachhaken – wurden bereits in den zum Zeitpunkt der Montage der Photovoltaik-Anlage geltenden Fachregeln für Dachdeckungen [1] allgemeine Anforderungen aufgestellt. Unter anderem heißt es dort [1]: „Einbauteile dürfen unter Belastung die Dachdeckung nicht beschädigen, andernfalls sind geeignete lastverteilende Unterlagen zusätzlich einzubauen.“
Das Merkblatt Solartechnik [2] stellt eine analoge Anforderung: „Bei aufgeständerten Energiegewinnungsflächen muss die Funktionsfähigkeit der darunter liegenden Deckung gewährleistet sein.“
Bei der Untersuchung war festgestellt worden, dass die überwiegende Zahl der untersuchten Dachhaken auf dem jeweils darunter befindlichen Biberschwanz-Ziegel auflag. Über die Kontaktfläche werden Druckkräfte aus den Dachhaken in die Biberschwanz-Ziegel übertragen. Insofern hätten gemäß der Fachregeln [1] entweder geeignete lastverteilende Unterlagen verwendet werden müssen oder es hätte eine andere Montage der Dachhaken erfolgen müssen, die einen Kontakt („Aufsitzen“) der Dachhaken auf den Ziegeln vermeidet. Es liegt demnach ein technischer Mangel hinsichtlich der Befestigung der Photovoltaik-Anlage vor.
Ganz unabhängig vom technischen Regelwerk steht die vorgenommene Bewertung in einem plausiblen Zusammenhang mit den vorgefundenen Schadensbildern, bei denen die Bruchfläche der Ziegel stets im Bereich der Kontaktfläche zum Dachhaken verlief. Dass auch neue Biberschwanz-Ziegel keine „geeignete lastverteilende Unterlage“ darstellen, zeigt sich daran, dass auch solche Ziegel gebrochen waren. Stattdessen bietet die Industrie zum Beispiel Biberschwanz-Ersatzplatten aus Metall als „geeignete lastverteilende Unterlage“ an. Das vergleichsweise hohe Alter der Dachdeckung ist demnach für diesen Schaden irrelevant.
Sofern keine lastverteilenden Unterlagen verwendet werden, ist aufgrund der elastischen Verformung der Dachhaken unter Last die Einhaltung eines Abstands zwischen den Dachhaken und den Biberschwanz-Ziegeln erforderlich. In dieser Hinsicht werden die allgemeinen Anforderungen der technischen Regelwerke [1], [2] durch die Montagehinweise der Hersteller von Dachhaken konkretisiert. Die Hersteller fordern üblicherweise einen Mindestabstand von 5 mm zwischen Dachhaken und unterliegendem Ziegel, damit eine elastische Verformung des Dachhakens schadensfrei möglich ist.
Instandsetzung
Bei der untersuchten Dachfläche wurden zwar keine Hinweise auf Undichtigkeiten festgestellt. Dennoch ist eine Instandsetzung zwingend vorzunehmen. Dies begründet sich vorrangig mit der potenziellen Gefährdung von Personen durch herabfallende Bruchstücke von Dachziegeln. Als Sofortmaßnahme ist es daher erforderlich, das Abrutschen von Ziegel-Bruchstücken zu verhindern. Dies kann zum Beispiel durch eine provisorische Modifikation des Schneefangs erfolgen. Alternativ ist der Bereich unterhalb der Traufe für Personen vorsorglich zu sperren.
Die Mehrzahl der Dachhaken war aufgrund der Photovoltaik-Module nicht einsehbar. Da das „Aufsitzen“ der Dachhaken in den untersuchten Bereichen jedoch einen weitgehend systematischen Mangel darstellt, ist eine Kontrolle und erforderlichenfalls Nacharbeit aller Dachhaken nötig. Dies kann erfolgen, indem jeweils das oberhalb des Dachhakens befindliche Modul demontiert und anschließend wieder montiert wird. In diesem Zusammenhang kann gleichzeitig überprüft werden, inwieweit eine ausreichende Anzahl Dachhaken vorliegt. Die Dachhaken müssen hinsichtlich Bauform, Anzahl und Befestigung statisch ausreichend dimensioniert sein. Soweit erforderlich, sind Dachhaken nachzurüsten.
Zur Herstellung der Zugänglichkeit muss hier voraussichtlich jede zweite Modulreihe demontiert werden. In den Randbereichen ist die Anzahl der Dachhaken im Regelfall erhöht, so dass dort noch weitere Module demontiert werden müssen. Der ganz überwiegende Aufwand der Instandsetzung fällt somit durch die Schaffung der Zugänglichkeit an. Dies zeigt, dass – analog zum Beispiel zur Herstellung von Bauwerksabdichtungen – Gewerke, die später nur noch mit hohem Aufwand zugänglich sind, bei der Planung und Ausführung einer ganz besonderen Sorgfalt bedürfen.
Literatur
[1] Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks – Fachverband Dach-, Wand- und Abdichtungstechnik – e.V.: „Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen“, Ausgabe 09/1997 mit Änderungen 07/2000 und 03/2003 [Hinweis: zwischenzeitlich liegt eine neue Ausgabe 12/2012 vor]
[2] Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks – Fachverband Dach-, Wand- und Abdichtungstechnik – e.V.: „Merkblatt Solartechnik für Dach und Wand“, Ausgabe 04/2011
[3] Fachkommission Bautechnik der Bauministerkonferenz (ARGEBAU): „Hinweise und Beispiele zum Vorgehen beim Nachweis der Standsicherheit beim Bauen im Bestand“, Stand 07.04.2008 (abrufbar unter www.bauministerkonferenz.de)
