Das genutzte Flachdach Dachbegrünung und Solarenergie - Synergie pur
Einen dauerhaften Begrünungserfolg sowie die höchstmögliche Leistung der Photovoltaik-Module zu erreichen ist das Ziel.
Die Solarbasis SB 200 dient hierbei als Montagegrund zur ergänzenden Kombination der beiden Nutzungsformen Dachbegrünung und Solartechnik. Der auf die Solarbasis SB 200 montierte Solar-Grundrahmen SGR 35/90 gewährleistet die richtige Neigung der Solar-Module und den notwendigen Abstand zur Substratschicht (Vermeidung von Verschattung aus Pflanzen- und Schneeanhäufungen). Gründächer erfüllen vielerlei Funktionen. Sie ergänzen die Wärmedämmung, schützen die Dachdichtung, bieten Lebensraum für Pflanzen und Tiere, halten Regenwasser zurück, verbessern das Kleinklima und stellen wichtige Ausgleichs- bzw. Erholungsflächen dar. Eine weitere Art der Nutzung kommt dazu: die Nutzung der Sonnnenenergie zur Stromerzeugung (Photovoltaik) oder Warmwasseraufbereitung bzw. zur Heizungsunterstützung (Solarthermie).
War bisher oftmals in kommunalen Begrünungs-Festsetzungen die Klausel enthalten, dass auf eine Begrünung verzichtet werden kann, wenn stattdessen das Dach zur solaren Energiegewinnung genutzt wird, so hat sich mittlerweile das Wissen und Verhalten verändert. Heute muss kein Bauherr mehr die Entscheidung treffen Dachbegrünung oder Solarnutzung. Beide ökologische Werte der Nutzung können unbedenklich gemeinsam auf einem Dach erfolgen und es ergibt sich daraus ein praktisches Miteinander. Mittlerweile gibt es genügend Dächer, auf denen beide Nutzungsformen kombiniert werden.
Die ZinCo GmbH Unterensingen, Hersteller von Dachbegrünungssystemen mit über 30 Jahren Erfahrung, bietet dazu geeignete und bewährte Systeme und Komponenten und arbeitet hier mit führenden Herstellern der Solartechnik zusammen.
Aus der Dachbegrünung und der Solarnutzung ergeben sich sogar einige Synergieeffekte: So kann eine Dachbegrünung die Wärmedämmung eines Gebäudes soweit unterstützten und verbessern, dass die Nutzung von Sonnenenergie zu Heizzwecken überhaupt erst interessant wird. ZinCo bietet hierzu spezielle Begrünungs-Systeme mit bauaufsichtlicher Zulassung, die beim baulichen Wärmeschutz mit angerechnet werden dürfen. Desweiteren sorgen begrünte Dächer dafür, dass insbesondere Photovoltaikanlagen im Sommer mehr Leistung bringen, denn die gegenüber bei nackten oder bekiesten Dächern kühlere Umgebungstemperatur bewirkt einen höheren Wirkungsgrad.
Mit Zahlen belegt ergibt sich für die verschiedenen Dachausführungen von Flachdächern oder flach geneigten Dächern folgendes:
Nackte Dächer: Hierbei handelt es sich um Dachausführungen mit Abdichtungen aus Bitumenschweißbahnen oder hochpolymeren Dachbahnen mit einem Farbbereich von Schwarz bis Weiß. Die für diese Ausführungen festgestellten Oberflächentemperaturen der Dächer erreichen durchaus ca. 70° bis 80° Grad Celsius.
Sehr verbreitet ist die Ausführung mit einer Kiesschüttung, i.d.R. 5 bis 6 cm Schütthöhe der Körnung 16/32 mm. Diese Kiesschüttung stellt einen schweren Oberflächenschutz gem. Regelwerken dar und ist häufig auch die erforderliche Auflast nach DIN 1055 bei lose verlegen Dachschichten. Auf Dächern dieser Ausführung werden Oberflächentemperaturen von ca. 50° bis 65° Grad Celsius gemessen.
Die dritte Art einer Flachdachausführung stellt das begrünte Dach dar. Hierbei erfüllt die Dachbegrünung ebenfalls die Anforderung an einen Oberflächenschutz sowie die Auflast gem. Regelwerken bzw. DIN-Norm. Die bei Dachbegrünungen ermittelten Oberflächentemperaturen liegen bei ca. 35° Grad Celsius.
Um den Bezug zum anfangs genannten höheren Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen zur Dachbegrünung herzustellen, ist ein Blick auf die Leistungsangaben der Photovoltaikmodule notwendig.
Die Ermittlung der Modulleistungen erfolgt nach genormten Prüfbedingungen, den Standard-Testbedingungen (Standard Test Conditions: 1000 W/m², 25°C, AM1,5 = STC). Die STC legt verschiedene Prüfparameter fest. Einer dieser Parameter ist die Temperatur von 25° Grad Celsius der Module beim Prüfvorgang. Hinlänglich bekannt ist die Tatsache, wonach zunehmende Temperaturen auf elektrische Bauteile oder Geräte leistungsmindernd wirken.
Bei nüchterner Betrachtung muss zugegeben werden, dass in den Sommermonaten über einen längeren Zeitraum diese Temperatur von 25° Grad Celsius auf Dächern eher selten besteht. Die Regel ist wohl eine deutlich höhere Temperatur, sehr abhängig von der vorhandenen Dachsituation.
Und hier ergibt sich durch die Kombination von Photovoltaik und Dachbegrünung mir einer Oberflächentemperatur von ca. 35° Grad Celsius vorbezeichneter Synergiewert.
Ein weiterer Punkt in der Betrachtung ist bisher noch nicht angesprochen worden. Dabei handelt es sich um den Umstand dass Dachbegrünungen gem. DIN 1055 Auflast für lose verlegte Dachschichten sein können. Die Wahl der ZinCo-Solarbasis SB 200 erlaubt ebenfalls bzw. zusätzlich die Nutzung der Begrünungssubstrate als Auflast zur Sicherung der Solaranlage gegen abheben oder kippen. Gleichzeitig ist mit der SB 200 sichergestellt, dass alle Anforderungen für eine dauerhafte Begrünung bestehen.
Naturgemäß lassen intensiv genutzte Dachgärten höchstens kleinflächig Platz für die solare Energiegewinnung. Eine Befestigungsmöglichkeit für die Solaranlage stellen z.B. Betonfundamente dar, welche auf stabile Schutzmatten (z.B. Elastodrain®) oder direkt auf die Dränelemente (z.B. Floradrain®) aufgebracht werden. Die relativ hohen Punktlasten von 150 kg/m² oder mehr stellen in diesem Fall meist kein Problem dar, da auch die Begrünungsaufbauten entsprechend schwer sind.
Das Eigengewicht von extensiven Begrünungen liegt hingegen in der Regel im Bereich von ca. 80 - 120 kg/m²; es entspricht also etwa dem eines Kiesbelages. Obwohl das Aufbringen von Zusatzlasten (Betonfundamente) aus statischen Gründen meist nicht möglich ist, stellen extensiv begrünte Dächer dennoch einen idealen Standort für Solaranlagen dar, vorausgesetzt es gelingt, die Auflast aus der Solaranlage auf eine entsprechend große Fläche zu verteilen.
Technisch perfekte Lösung auf dem Dach
ZinCo entwickelte auf Basis eines bewährten Dränelementes eine spezielle Solarträgerplatte, die Solarbasis SB 200, an der die für die Aufstellung der Solaranlage notwendigen Grundrahmen befestigt werden können. Mit dieser Solarbasis können sowohl Dachdurchdringungen als auch hohe Punktlasten vermieden werden. Die ebenfalls bei ZinCo erhältlichen Grundrahmen aus Aluminium gewährleisten die richtige Neigung der Module und den notwendigen Abstand zur Substratschicht.
Die Solarbasis-Platten inkl. Grundrahmen werden entweder auf mit Filtervlies abgedeckten Dränelementen oder direkt auf der mit einer hochwertigen Schutzlage abgedeckten Dachabdichtung platziert, ausgerichtet und entsprechend der notwendigen Auflast mit Systemerde überdeckt.
Durch die vorgegebene Höhe der Solar-Grundrahmen SGR 35/90 ergibt sich ein gewisser Abstand zwischen den Solarmodulen und der Substratschicht, welcher gewährleistet, dass die Pflanzen Licht und Wasser in ausreichender Form erhalten und auch eine entsprechende Pflege der Begrünung sowie Wartung des Solargenerators möglich ist. Gleichzeitig wird durch den Abstand verhindert, dass sich am Fußpunkt der Module Verschattungen infolge Pflanzenwuchs oder Schneeanhäufungen ergeben, die zu einer Leistungsminderungen des Solargenerators führen würden.
Technische Daten Solarbasis SB 200:
Solarträgerplatte aus tiefgezogenem Recycling-Hartkunststoff (ABS). Maße ca. 100 x 200 cm, Höhe ca. 40 mm, mit Wasserspeicher- und Verfüllmulden sowie unterseitigem Kanalsystem. Dränleistung entsprechend DIN 4095, inkl. integrierter, statisch geprüfter Befestigungsmöglichkeit für Solar-Tragrahmen, montagefertige Anlieferung.
Technische Daten Solar-Grundrahmen SGR 35/90
Aus einem Stück gefertigter, statisch geprüfter Rahmen aus Aluminium zur Aufnahme einer Photovoltaik/Solar-Anlage, die auf der Solarbasis SB 200 verschraubt wird. Länge 950 mm, Höhen 350/900 mm, Neigung 30°, vorgelocht zur Montage der bauseitigen Modul-Trägerprofile. Anfertigung von Solar-Grundrahmen mit anderen gewünschten Neigungen (z. B. 15° bis 45°) sowie den Objektanforderungen angepassten Höhen sind möglich.
Solargrundrahmen SGR 35-90 auf Solarbasis SB Ökologische Alternative
Als Neuheit auf dem Dach die ökologische Alternative zu den üblichen bekannten Aufständerungen aus Aluminium-Profilen mit einem hohen Anteil an Grauer Energie, der Solar-Grundrahmen Robinie 35/90. Hierbei handelt es sich um Solar-Aufständerungen aus dem äußerst dauerhaften Holz der Robinie, auch als Falsche Akazie bekannt. Robinienholz wird seit langem als Konstruktionsholz im Erd- und Wasserbau, Gewässerschutzbau, als Grubenholz, für Zaun- und Weidepfähle und Spielplatzgeräte eingesetzt.
Eine ökologische Wertung ergibt sich aus den sehr günstigen Daten bezüglich Umwelt-Bilanz, Energie-Bilanz, CO2-Bilanz usw.. So handelt es sich z. B. um einen nachwachsenden Rohstoff, der zur Bereitstellung für die weitere Produktherstellung unter 5 % der in sich gespeicherten Energie benötigt.
Der Solar-Grundrahmen Robinie 35/90 wurde erstmalig auf der Messe Bau in München im Jannuar 2005 vorgestellt.
Technische Daten Solar-Grundrahmen Robinie 35/90
Aus unbehandeltem Robinienholz, statisch geprüfter Rahmen zur Aufnahme einer Photovoltaik/Solar-Anlage, die auf der Solarbasis SB 200 verschraubt wird. Länge ca. 950 mm, Höhen ca. 350/900 mm, Neigung 30°, vorbereitet zur Montage der bauseitigen Modul-Trägerprofile. Robinien-Kernholz ist gem. Norm EN 350-2 der Dauerhaftigkeitsklasse 1
2 zugeordnet (1 = sehr dauerhaft, 2 = dauerhaft) Der Solar-Grundrahmen wird in montagefertigem Zustand angeliefert.
Das eine tun und das andere nicht lassen
Trotz dieser technisch perfekten Kombination von Dachbegrünungen und Solaranlagen scheuen Bauherren vor einer eventuellen (Mehr-)Belastung. Zu Unrecht, denn Dachbegrünungen werden aufgrund ihrer positiven Umweltaspekte von einer Vielzahl von Städten gefördert. Die finanziellen Zuschüsse liegen je nach Stadt zwischen 5 /m2 bis über 30 /m2 (Beispiel Landesförderung NRW 15 /qm). Weiterhin profitieren Besitzer von Dachbegrünungen von verringerten Abwassergebühren, wenn diese nicht allein am Frischwasserverbrauch festgemacht werden. Der Regenwasserrückhalt durch Dachbegrünungen lässt die Gebühren um 30 bis 50% sinken.
Objektbeispiele
Folgende Objekte zeigen die Kombination aus Photovoltaik oder Solarthermie auf begrünten Dächern. Es sind z.T. Ausführungsschritte oder komplett montierte Solaranlagen zu sehen. Die Ausführungen erfolgten sowohl auf Neubauobjekten als auch als nachträgliche Aufstel-lung auf vorhandenen Dächern.
Um vorgezeigte Objekte und Ausführungsmomente zu unterstreichen wird an der Photovol-taikanlage der Firma PRO-NATUR® Garten- und Landschaftsbau GmbH in Metzingen die Ent-stehungsgeschichte von den ersten Überlegungen bis hin zur fertigen Anlage aufgezeigt.
Anfang 2004 haben sich die Inhaber der Fa. Pro-Natur Herr Dipl.-Ing. Matthias Franz und Herr Dipl.-Ing. Hans-Jörg Kiesewetter getragen von der sinnvollen und ökologischen Nutzung von erneuerbarer Energie und Umweltschutz mit dem Thema befasst.
Zur Verfügung stehen die Dächer des Betriebs- und Bürogebäudes aus dem Jahr 1999. Auf diesen leicht geneigten Dächern befindet sich eine extensive Dachbegrünung mit Sedum-teppich in einem sehr ansprechenden und guten Zustand.
Im Verlauf der Informationsphase kam Herr Franz auch auf die ZinCo-Ingenieurwerkstatt zu und hat die für Ihn erforderlichen Angaben und zu beachtenden Punkte zur Verwirklichung einer Photovoltaikanlage auf dem bestehenden Gründach erhalten. Zeitgleich bestand Kontakt zur Solar-Fachfirma Ruoff Energietechnik GmbH in Riederich.
Aus diesen gesamten Informationen ergab sich bei den Herren Franz und Kiesewetter die Entscheidung, eine Photovoltaikanlage mit einer Nennleistung von 11,2 kWp, aufgeständert auf dem System ZinCo mit Solarbasis SB 200 und Solar-Grundrahmen SGR 35/90 zu erstellen.
Im Juni 2004 wurden die vorbereitenden Arbeiten sowie Montage der ZinCo-Aufständerung bis einschl. der Module durch Mitarbeiter der Firma PRO-NATUR® an 2 Arbeitstagen in Eigenleistung durchgeführt.
Dazu wurde die bestehende Pflanzebene aus Sedumarten im Bereich der vorgesehenen Anlagenreihen fachgerecht abgeräumt und zur Wiederverwendung zwischengelagert. Weiter wurde die 9 cm Substratschüttung bis zu dem auf den Dränelementen ZinCo Floratec FS 50 befindlichen Systemfilter abgeräumt und unter Beachtung der Dachstatik auf dem Dach zwischengelagert.
Auf die nun freigelegten Flächen wurden die Solar-Basisplatten SB 200 fluchtgerecht verlegt, auf welche zuvor die Solar-Grundrahmen SGR 35/90 verschraubt wurden. Dabei werden die 1-teiligen Solar-Grundrahmen auf die mit einer Schraubbasis versehenen SB 200 gestellt und mit den mitgelieferten Edelstahl-Schraubmitteln verschraubt. Der folgende Arbeitsschritt war das Aufbringen des seitlich gelagerten Substrats.
Nun begannen für die Mitarbeiter der Firma Pro-Natur die weiteren und für Garten/Landschaftsbauer neuen Arbeiten. Zunächst mussten die Montageschienen auf den Solar-Grundrahmen verschraubt werden. Darauf wurden die einzelnen Photovoltaik-Module mit geeigneten Befestigern montiert. Diese Arbeiten erfolgten nach Anweisung des Solar-Fachbetriebes, welcher im Anschluss alle weiteren fachlichen Montagen wie Wechselrichter, Verkabelungen usw. ausführte. Nun wieder mit gewohnten Arbeiten schlossen die Garten/Landschaftsbauer mit dem wiederverlegen der zwischengelagerten Pflanzebene die Gesamtmassnahme, dem erstellen einer Photovoltaikanlage in einer bestehenden Dachbegrünung, ab. Beweis ökologischer Verantwortung
Mit der neuen Solarbasis und den dazugehörigen Solar-Grundrahmen eröffnet ZinCo eine weitere Möglichkeit, Flachdächer sinnvoll zu nutzen, und zwar sowohl neu gebaute als auch bestehende. Die Mitarbeiter der ZinCo-Ingenieurwerkstatt legten bei dieser Neuentwicklung besonderen Wert darauf, das empfindliche Bauteil Flachdach zu schützen, indem proble-matische Dachdurchdringungen genauso vermieden werden wie auch Punktlasten. Künftig muss es also nicht mehr heißen: Solaranlage statt Gründach sondern Solaranlage auf dem Gründach!
Weitere Informationen erhalten Sie bei:
ZinCo GmbH, Grabenstr. 33, 72669 Unterensingen
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