Welche Dachlast verursacht eine PV-Anlage?

Eine Photovoltaikanlage bringt zusätzliche Lasten auf ein bestehendes Dach. Dabei geht es nicht nur um das Eigengewicht der Solarmodule. Auch Montagesystem, Befestigung und – bei bestimmten Flachdachsystemen – Ballast können die vorhandene Dachkonstruktion zusätzlich beanspruchen.

Für die statische Beurteilung ist deshalb nicht nur entscheidend, wie viele Kilogramm die PV-Anlage insgesamt wiegt, sondern vor allem, wie diese zusätzlichen Einwirkungen in Sparren, Pfetten, Dachschale, Binder oder andere Tragglieder eingeleitet werden.

Unter Dachlast werden vereinfacht die Einwirkungen verstanden, die von der Dachkonstruktion aufgenommen und über das Tragwerk weitergeleitet werden müssen.

Bei einer nachträglich installierten Photovoltaikanlage kommen zu den bereits vorhandenen Belastungen zusätzliche Einwirkungen hinzu.

Dazu gehören insbesondere:

• Eigengewicht der PV-Module,
• Eigengewicht der Unterkonstruktion,
• Befestigungs- und Verbindungselemente,
• gegebenenfalls Ballast,
• projektabhängige zusätzliche konstruktive Bauteile.

Diese ständigen Lasten wirken zusammen mit bereits vorhandenen Einwirkungen auf das Gebäude.

Wie viel kg/m² zusätzliche Dachlast verursacht eine PV-Anlage?

Bei einer klassischen Photovoltaik-Dachanlage auf einem geneigten Dach kann für Module und Montagesystem häufig eine Größenordnung von ungefähr 12 bis 20 kg/m² auftreten.

Der tatsächliche Wert hängt jedoch vom konkreten Produkt und vom Befestigungssystem ab.

Bei einem PV-System können beispielsweise folgende Komponenten zum zusätzlichen Eigengewicht beitragen:

Wer speziell wissen möchte, wie sich Modul- und Systemgewicht pro Quadratmeter zusammensetzen, findet dazu den separaten Beitrag Wie viel wiegt eine PV-Anlage pro m²?.

Welche Bestandteile der PV-Anlage belasten das Dach?

Das Solarmodul ist nur der sichtbarste Teil einer Aufdachanlage. Für das vorhandene Tragwerk ist das komplette System relevant.

Bei einem geneigten Ziegeldach werden die Photovoltaikmodule beispielsweise über Montageschienen und Dachhaken mit der vorhandenen Dachkonstruktion verbunden. Die Kräfte werden dadurch an bestimmten Punkten in die Sparren beziehungsweise andere tragende Elemente eingeleitet.

Bei einem Flachdach kann ein anderes Prinzip vorliegen. Dort werden PV-Module häufig aufgeständert und – abhängig vom Montagesystem – durch zusätzliche Auflast gegen Windsog gesichert.

Die gleiche installierte Modulleistung kann deshalb bei unterschiedlichen Dach- und Montagesystemen zu einer unterschiedlichen Beanspruchung der Tragkonstruktion führen.

Warum ist die Lastverteilung wichtiger als nur das Gesamtgewicht?

Ein häufiger Denkfehler besteht darin, lediglich das Gesamtgewicht der Solaranlage durch die gesamte Dachfläche zu teilen.

Für eine erste Vorstellung kann ein solcher Mittelwert nützlich sein. Für die Tragwerksberechnung reicht er jedoch nicht immer aus.

Ein einfaches Beispiel:

Deshalb können einzelne Sparren, Pfetten, Bereiche eines Trapezblechs oder andere Tragglieder stärker beansprucht werden als andere.

Bei ballastierten Systemen können außerdem lokal unterschiedliche Auflasten entstehen.

Wie wird die PV-Dachlast in das Gebäude übertragen?

Für die statische Beurteilung ist der sogenannte Lastpfad besonders wichtig. Er beschreibt vereinfacht den Weg, den die Kräfte vom PV-System durch die vorhandene Konstruktion nehmen.

Bei einer typischen Dachanlage kann dieser beispielsweise so aussehen:

Die genaue Reihenfolge hängt von der jeweiligen Bauweise ab.

Deshalb genügt es nicht, ausschließlich die PV-Unterkonstruktion zu berechnen. Auch das vorhandene Bauwerk muss die eingeleiteten Kräfte aufnehmen können.

Die Abgrenzung behandeln wir ausführlich unter PV-Unterkonstruktion vs. Gebäudestatik.

Welche zusätzliche Dachlast entsteht bei PV auf einem Satteldach?

Bei einem klassischen Satteldach werden die Solarmodule häufig parallel zur Dachfläche montiert. Das zusätzliche Eigengewicht aus Modulen und Montageschienen ist dabei meist vergleichsweise gleichmäßig über die belegte Fläche verteilt.

Die eigentliche Krafteinleitung erfolgt jedoch über die Befestigungspunkte in die Dachkonstruktion.

Bei einem Holzdach können insbesondere folgende Bauteile relevant sein:

• Sparren,
• Pfetten,
• Stützen,
• Verbindungen,
• weitere Elemente des vorhandenen Dachtragwerks.

Bei der Beurteilung sollte außerdem berücksichtigt werden, welche Belastungen das Dach bereits aufnehmen muss und welche Tragreserven vorhanden sind.

Warum kann die PV-Dachlast auf einem Flachdach höher sein?

Bei einem Flachdach wird das Photovoltaiksystem häufig aufgeständert. Je nach System kann eine zusätzliche Ballastierung erforderlich sein, um die Anlage gegenüber Windbeanspruchungen zu sichern.

Dadurch kann die zusätzliche Belastung gegenüber einer klassischen, direkt befestigten Aufdachanlage deutlich anders ausfallen.

Wichtig ist außerdem, dass Ballast nicht zwangsläufig gleichmäßig über die gesamte Dachfläche verteilt wird. Rand- und Eckbereiche können aufgrund der Windbeanspruchung andere Anforderungen haben als Innenbereiche.

Deshalb sollte die Auflast eines ballastierten Systems anhand der tatsächlichen Systemplanung beurteilt werden.

Weitere Informationen finden Sie unter PV auf Flachdach: Statik und Tragfähigkeit und Ballastierung von PV-Anlagen auf Flachdächern.

Wie beeinflussen Schnee und Wind die Dachlast einer PV-Anlage?

Das Eigengewicht des Photovoltaiksystems ist nur ein Teil der statischen Betrachtung. Zusätzlich müssen die für das Gebäude maßgebenden veränderlichen Einwirkungen berücksichtigt werden.

Schneelast

Schnee erzeugt eine vertikale Belastung auf Dach und Photovoltaiksystem. Maßgebend sind unter anderem Standort, Dachgeometrie und die konkrete Belastungssituation.

Eine Photovoltaikanlage kann zudem die Geometrie der Dachfläche verändern. Je nach Anordnung können deshalb auch unterschiedliche Schneeablagerungen für die Bemessung relevant werden.

Mehr dazu unter Schneelast bei Photovoltaikanlagen.

Windlast und Windsog

Wind kann sowohl Druck- als auch Sogkräfte erzeugen. Besonders Windsog ist für Solarmodule, Befestigungen und aufgeständerte Systeme von großer Bedeutung.

Damit wirkt Wind nicht einfach als zusätzliches „Gewicht“. Er kann Kräfte in unterschiedliche Richtungen erzeugen und muss entsprechend in der Bemessung berücksichtigt werden.

Vertiefung: Windlast und Windsog bei PV-Anlagen.

Was hat die Dachlast mit der Tragreserve zu tun?

Die vorhandene Dachkonstruktion wurde bereits für bestimmte Einwirkungen bemessen. Wird später eine Photovoltaikanlage ergänzt, verändert sich die Belastungssituation.

Vereinfacht stellt sich deshalb die Frage:

Dabei besitzt ein Dach nicht zwangsläufig eine einzige pauschale Lastreserve in kg/m².

Ein Sparren kann eine andere Auslastung besitzen als eine Pfette. Bei einer Halle können Dachschale, Pfetten und Haupttragwerk unterschiedliche Reserven aufweisen.

Genau diese Fragestellung behandeln wir detailliert unter Tragreserven eines Daches für Photovoltaik.

Wie wird die zusätzliche Dachbelastung einer PV-Anlage geprüft?

Bei einer statischen Nachrechnung wird zunächst das vorhandene Tragwerk anhand der verfügbaren Bestandsinformationen erfasst beziehungsweise nachvollzogen.

Anschließend werden die für das geplante PV-System relevanten zusätzlichen Einwirkungen angesetzt und mit den bestehenden Belastungen kombiniert.

Je nach Gebäude werden beispielsweise betrachtet:

• Geometrie des Tragwerks,
• Spannweiten,
• Bauteilquerschnitte,
• Materialeigenschaften,
• bestehende Lastannahmen,
• Eigengewicht des PV-Systems,
• Auflager- und Befestigungssituation,
• Wind- und Schneeeinwirkungen,
• Beanspruchung der maßgebenden Tragglieder.

Welche Dokumente dafür hilfreich sind, zeigt unsere Checkliste der Unterlagen für eine PV-Statik.

Welche Dächer sollte man vor einer PV-Installation besonders genau betrachten?

Eine sorgfältige Bestandsbewertung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die vorhandene Tragfähigkeit nicht eindeutig dokumentiert ist oder die geplante Anlage relevante zusätzliche Beanspruchungen erzeugt.

Typische Situationen sind beispielsweise:

• ältere Bestandsdächer,
• Industrie- und Gewerbehallen,
• große PV-Dachflächen,
• ballastierte Flachdachanlagen,
• Trapezblechdächer mit großen Spannweiten,
• Gebäude mit nachträglichen Umbauten,
• Projekte mit unvollständiger Bestandsdokumentation.

Bei älteren Gebäuden ist nicht das Baujahr allein entscheidend. Mehr dazu unter Photovoltaik auf altem Dach: Statik und Tragfähigkeit prüfen.

Einen allgemeinen Überblick über unsere Leistungen für Solaranlagen finden Sie unter Photovoltaikanlagen und Tragwerksplanung.

Häufige Fragen zur Dachlast einer PV-Anlage

Wie viel zusätzliche Last bringt eine PV-Anlage auf das Dach?

Bei klassischen Aufdachanlagen können Module und Unterkonstruktion häufig ungefähr 12 bis 20 kg/m² zusätzliches Eigengewicht verursachen. Der tatsächliche Wert hängt vom eingesetzten System ab. Bei ballastierten Flachdachanlagen kann die zusätzliche Auflast deutlich anders ausfallen.

Sind 20 kg/m² zusätzliche Dachlast viel?

Das lässt sich ohne Kenntnis der vorhandenen Konstruktion nicht zuverlässig beurteilen. Entscheidend ist nicht nur die Flächenlast, sondern auch, wie sie in die Tragglieder eingeleitet wird und welche Beanspruchung dort bereits vorhanden ist.

Wie schwer ist eine PV-Anlage auf 100 m² Dachfläche?

Bei beispielhaft 15 kg/m² zusätzlichem Eigengewicht würden auf 100 m² belegter Fläche rund 1.500 kg zusammenkommen. Diese Rechnung dient jedoch nur zur Veranschaulichung des Gesamtgewichts und ersetzt keine statische Beurteilung der Lastverteilung.

Muss Schneelast zum Gewicht der Photovoltaikanlage addiert werden?

Schnee und Eigengewicht sind unterschiedliche Einwirkungen. In der Tragwerksberechnung werden sie entsprechend der maßgebenden Bemessungssituationen und Lastkombinationen berücksichtigt. Ein einfaches pauschales Addieren einzelner kg/m²-Werte bildet die statische Bemessung nicht vollständig ab.

Belastet Photovoltaik ein Flachdach stärker als ein Satteldach?

Nicht zwangsläufig. Bei Flachdächern kann jedoch zusätzliche Ballastierung erforderlich sein, wodurch eine höhere Auflast entstehen kann. Maßgebend sind das konkrete Montagesystem, die Windbeanspruchung und die vorhandene Dachkonstruktion.

Ist das Gewicht der Module für die Dachstatik ausreichend?

Nein. Neben dem Modulgewicht müssen je nach System auch Unterkonstruktion, Befestigung, Ballast und weitere Einwirkungen berücksichtigt werden. Ebenso entscheidend ist der Lastpfad in das vorhandene Tragwerk.

Kann man die zulässige Dachlast selbst berechnen?

Eine einfache Gewichtsrechnung kann das zusätzliche Eigengewicht abschätzen. Sie sagt jedoch nicht automatisch aus, welche Belastung einzelne Tragglieder aufnehmen können. Dafür müssen Konstruktion, Materialien, Spannweiten, vorhandene Beanspruchung und weitere Randbedingungen berücksichtigt werden.

Was passiert, wenn das Dach nicht genügend Lastreserve besitzt?

Dann sollte zunächst festgestellt werden, welches Bauteil beziehungsweise welcher Bereich maßgebend ist. Anschließend können projektabhängig beispielsweise Änderungen der PV-Belegung, eine Reduzierung zusätzlicher Auflasten oder konstruktive Verstärkungsmaßnahmen untersucht werden.