Produkteinführung

Innerhalb der gebäudeintegrierten Photovoltaik (BIPV) ist die Dach-Solaranlage die wichtigste Anwendungsform. Dächer bieten hervorragende Sonnenlichtbedingungen, sind von der Gebäudeausrichtung unbeeinflusst, weniger anfällig für Verschattung und können die Sonneneinstrahlung vollständig absorbieren. Diese Vorteile machen das Dach zur erstklassigen Immobilie für die Nutzung von Solarenergie. Dach-PV wird im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien unterteilt: Schrägdach-PV und Flachdach-PV.

Technische Parameter

Schrägdach-PV

Direktmontage auf Schrägdächern: PV-Module werden in der Regel flach entlang der Neigung der Dachfläche verlegt. Zwischen den Modulen und dem Dach wird ein Spalt gelassen, um die Kabelführung und Belüftung zur Wärmeableitung zu ermöglichen, wie oben dargestellt.

Bei neuen Beton-Schrägdächern oder Beton-Schrägdächern im Villenstil (mit Ziegeln gedeckt) können in der Regel bereits in der Planungsphase Ankerbolzen einbetoniert und die Dachabdichtung nach herkömmlicher Praxis ausgeführt werden. Bei der Montage der Modulunterkonstruktion sollte die Abdichtungsschicht über die Unterkonstruktion und die metallischen Einbauteile verlängert werden, mit einer Abdichtung um die Ankerbolzen. An den Durchdringungen der Abdichtungsschicht sollte Dichtungsmasse verwendet werden, um den Spalt zu füllen und jeden Weg für das Eindringen von Regenwasser zu blockieren. Unter der Unterkonstruktion sollte zudem eine zusätzliche Abdichtungsschicht angebracht werden, sodass selbst bei Undichtigkeiten an der Oberseite der Unterkonstruktion kein Regenwasser die Tragschicht erreicht.

Für großflächige farbige Stahldächer von Fabriken und Lagerhäusern, die Neigung beträgt in der Regel 5% bis 10%. Module können parallel zur Dachneigung verlegt oder in einem bestimmten Neigungswinkel angeordnet werden. Die oberen Stützhalterungen werden über verschiedene Verbinder und Befestigungselemente mit der tragenden Dachkonstruktion verbunden. Unterschiedliche Farbstahlplattenstrukturen erfordern unterschiedliche Halterungsklemmen – je besser die Klemme zur Farbstahlziegel passt, desto höher ist die Zuverlässigkeit des Montagesystems.

Für Nachrüstprojekte zur Integration von PV auf bestehenden Farbstahldächern, die Befestigungsmethode muss entsprechend der Dachplattenstruktur gewählt werden – geeignete Klemmverbindungen, Schraubverbindungen oder chemische Klebeverbindungen werden verwendet, um die PV-Halterungen auf der Dachplatte zu montieren. Besondere Aufmerksamkeit muss der Verstärkung der Dachabdichtung nach dem Hinzufügen der PV-Ausrüstung gewidmet werden, insbesondere bei Verbindern, die die Dachplatte durchdringen. Dichtungspads oder andere abdichtende Strukturklebstoffe können aufgetragen werden, um die Abdichtungsleistung zu gewährleisten. Darüber hinaus muss die strukturelle Last des ursprünglichen Dachstahlrahmens, der Träger, Pfetten und Dachplatten durch Spannungsanalyse der tragenden Elemente erneut überprüft werden, um die strukturelle Sicherheit zu gewährleisten.

Solarziegel-Konstruktion und -Installation: Für neue Beton-Satteldächer oder villenartige Beton-Satteldächer (mit Ziegeln gedeckt) wird neben der üblichen direkt montierten Bauweise oft die Form von Solarziegeln verwendet. Ein Ziegeldach ist eine Art Schrägdach, dessen charakteristische Form hohe Anforderungen an das Erscheinungsbild der Module stellt. Solarziegel werden daher oft verwendet, um sich mit dem Gebäudedach zu verbinden, wie oben gezeigt.

Solarziegel bewahren den gesamten Baustil, versorgen das Gebäude mit Energie und senken gleichzeitig die Innentemperatur. Solarziegel sollten den modularen Abmessungen gewöhnlicher Dachziegel entsprechen und die normale Entwässerungsfunktion des Daches nicht beeinträchtigen. Der Aufbau der Solarziegel ist oben dargestellt.

Flachdach-PV

Direktplatzierung: Für die häufigsten Betonflachdächer von Gebäuden wird eine fest geneigte PV-Anordnung verwendet, bei der Stahlhalterungen auf Betonfundamenten auf dem Dach befestigt werden. Die Modulhalterungen sind mit Querträgern entlang der Längsrichtung der Struktureinheit angeordnet. Zwischen den Halterungen und den Fundamenten, zwischen den Halterungselementen und zwischen den Halterungen und den Pfetten werden Schraubverbindungen verwendet.

Diese Montagemethode trägt eine relativ geringe strukturelle Last, ist einfach zu installieren, beeinträchtigt im Allgemeinen nicht die Sicherheit der Dachkonstruktion des Gebäudes, beschädigt nicht das ursprüngliche Dachabdichtungssystem und hat relativ geringe wirtschaftliche Kosten. Bei Neubauten können Betonpfeiler bereits in der Entwurfsphase entsprechend den spezifischen Halterungsabmessungen vorgesehen werden, was die Installation erleichtert. Der Neigungswinkel der Modulhalterungen kann mit entsprechender Solar-PV-Software basierend auf dem lokalen Breitengrad und der Dachanordnung berechnet werden, wobei die optimale Sonnenausrichtung und der optimale Neigungswinkel ausgewählt werden.

Wenn Module geneigt platziert werden, muss der Reihenabstand der PV-Anlage berücksichtigt werden, um zu vermeiden, dass die vordere Reihe die hintere Reihe beschattet. Die Wahl des Neigungswinkels und des Reihenabstands sollte mit den spezifischen Abmessungen der verfügbaren Dachfläche abgestimmt werden. Unter der Voraussetzung, dass die Sonnenlichtbedingungen erfüllt sind, sollte die optimale Neigung und Konfiguration durch Abwägung aller Faktoren ausgewählt werden, um die installierte Leistung pro Dachfläche zu erhöhen und die Stromerzeugungseffizienz zu verbessern. Basierend auf früheren Planungserfahrungen haben so installierte PV-Systeme eine installierte Leistung von etwa 120–160 Wp/m² pro Flächeneinheit, und es wird empfohlen, bei der Planung mit 150 Wp/m² zu kalkulieren.

Gebäudedächer beherbergen viele elektromechanische Einrichtungen wie Kühltürme, Lüftungs- und Brandschutzventilatoren, Wasser- und Abwasseranlagen sowie Rohrleitungen, sowie Treppenhäuser, Aufzugsmaschinenräume und Dachfeuerlöschtanks, die über das Dach hinausragen. All diese beeinträchtigen die Platzierung von PV-Anlagen erheblich. Die verfügbare und zusammenhängende Dachfläche für Module kann klein oder verstreut sein, was für die Systemanordnung und Kabelbündelung ungünstig ist. Die Kommunikation und Koordination mit den Architektur- und verschiedenen elektromechanischen Disziplinen muss frühzeitig in der Entwurfsphase erfolgen, um bessere Installationsflächen und -bedingungen zu sichern.

Erhöhte Installation: Um den Raum effektiv zu nutzen und die Nachteile der direkten Dachmontage zu überwinden, kann eine erhöhte Anordnung verwendet werden. Ein Stahlvordachrahmen wird an einer hohen Position auf dem Dach angebracht, um die PV-Module zu tragen, ohne die Anordnung und Nutzung der Dachgeräte zu beeinträchtigen. Die Modulhalterungen werden mit den Pfetten der Stahlvordachkonstruktion verschraubt, wobei eine insgesamt horizontale Neigung gewählt wird, bei der die Module flach auf der Stahlkonstruktion des Vordachs liegen, wie oben gezeigt.

Diese Methode maximiert die Nutzung der Dachfläche und vermeidet Störungen durch die Anordnung der Dachgeräte, aber es müssen mehrere Probleme berücksichtigt werden. Erstens, Sicherheit. Da das Stahldach die Höhe der Brüstung übersteigt, können extreme Wetterbedingungen (wie starke Taifune) die Module anheben und zum Herunterfallen bringen, was eine Gefahr darunter darstellt. Der Installationsneigungswinkel sollte daher nicht zu groß sein, und die Verbindungsfestigkeit der Montageverbinder muss erneut überprüft werden. Zweitens, die Auswirkung des Stahldachs auf Gebäudehöhe und Geschossflächenzahl. Obwohl das Dach allseitig offen ist, können Eigentümer es später für die Nutzung umschließen, daher muss mit den örtlichen Bau- und Planungsbehörden geklärt werden, ob die Konstruktion von der Berechnung der Höhe und Geschossflächenzahl ausgenommen werden kann. Drittens, ob elektromechanische Geräte auf dem Dach wie Kühltürme, Abluftventilatoren und Entlüftungsrohre von oben abgedeckt werden können, muss mit den relevanten Fachdisziplinen abgestimmt und bestätigt werden.

Für neu gebaute farbige Stahldachgebäude kann ein integriertes PV-Dachpaneel gewählt werden, um Module über das gesamte Dach zu verlegen – ohne Gestell, schnell zu installieren, begehbar und ohne reservierte Wartungs- oder Reinigungskanäle. Im Vergleich zum Hinzufügen gewöhnlicher Module auf herkömmlichen Metalldachplatten bietet diese integrierte Lösung eine bessere Leistung in Bezug auf Windbeständigkeit, Wasserdichtigkeit, Brandschutz und vollständige Nutzung der verfügbaren Dachfläche, wie oben gezeigt.

Technische Vorteile

• Dächer bieten überlegene Sonneneinstrahlung, Freiheit von Ausrichtungsbeschränkungen und minimale Verschattung

• Mehrere Montagestrategien passen sich Beton-, Farbstahl-, Ziegel- und integrierten Dachtypen an

• Solarziegel bewahren die architektonische Ästhetik und senken gleichzeitig die Innentemperatur

• Verstärkte Abdichtung und strukturelle Nachprüfung gewährleisten langfristige Dachsicherheit

• Optimierter Neigungswinkel und Reihenabstand maximieren installierte Kapazität und Erzeugungseffizienz

• Integrierte PV-Dachpaneele liefern gestellfreie, begehbare, wetterbeständige Dächer

Produktanwendung

Dach-PV-Lösungen finden Anwendung in einem breiten Spektrum von Gebäudetypen: Wohnvillen mit Beton-Sattel- oder Ziegeldächern, Industriefabriken und Lagerhallen mit großen farbigen Stahldächern, bestehende Gebäude, die einer PV-Nachrüstung unterzogen werden, sowie Gewerbegebäude mit flachen Betondächern, die mit elektromechanischen Geräten vollgestellt sind. Ob durch direkte Montage, Solarziegel, fest geneigte Anordnungen, erhöhte Überdachungskonstruktionen oder vollständig integrierte PV-Dachpaneele – jeder Ansatz kann an die Standortbedingungen angepasst werden, um Energieertrag, Wasserdichtigkeit, strukturelle Sicherheit und architektonisches Erscheinungsbild in Einklang zu bringen.

Ooitech's Sicht

Als globaler Lieferant von Solarmodul-Produktionslinien ist Ooitech der Ansicht, dass die hier beschriebene Vielfalt an Dach-Szenarien – von Ziegelvillen bis hin zu erhöhten Fabriküberdachungen – genau der Grund ist, warum Modulqualität und Maßhaltigkeit an der Quelle so wichtig sind. Solarziegel müssen der Ziegelmodularität entsprechen, und erhöhte Anordnungen müssen Taifun-Lasten standhalten, daher bestimmen die Phasen der Rahmenherstellung, Laminierung und EL-Prüfung der Modulproduktion direkt, ob diese Dächer jahrzehntelang wasserdicht und sicher bleiben. Für Ingenieure, die sehen möchten, wie zuverlässige Module tatsächlich gebaut werden, bietet der Ooitech YouTube-Kanal unter www.youtube.com/ooitech einen genaueren Einblick in die Produktionslinie hinter jeder zuverlässigen Dachinstallation.