Besprechung: Flachdachmontagesystem TRIC Box

Kategorie: 01 / 2014, Produkte Udo Siegfriedt (DGS-Berlin)

Das auf der TRIC Box basierende Montagesystem wird von Frankensolar und Wagner & Co Solartechnik angeboten. Udo Siegfriedt, Gutachter der Deutschen Gesellschaft für Solarenergie (DGS-Berlin), bewertet einen Testaufbau als Ost-West System.

Testaufbau: 20. Januar 2014, auf dem Boden einer Halle des Firmensitzes in Nürnberg. (Foto: Frankensolar)

Montage der so genannten LDC Schiene auf die Boxen. Fotos: Udo Siegfriedt

TRIC Kreuzverbinder an der LDC Schiene (unten) und der HDC Schiene (oben).

Der Schienenverbinder passt in die obere und untere Nut beider Profile.

Modulklemme in LDC Schiene.

(Ausführliche Online-Darstellung. In der Printausgabe finden Sie eine tabellarische Darstellung)

Das ballastarme Flachdachsystem wird ohne Durchdringung auf die Dachbahnen aufgestellt. Abweichend von den bisher in dieser pv magazine-Serie besprochenen Flachdachsystemen werden die Module vertikal montiert, wobei in zwei Reihen je vier Module nebeneinander angeordnet sind. Das System bildet eine A-Form. Das bedeutet, die Module liegen an der oberen Kante aneinander und der Wartungsgang befindet sich an der tiefer liegenden Modulseite. Das System besteht aus einer aus Blech gekanteten Box, auf die Module auf querlaufenden Profilen montiert werden. Im Gegensatz zu Systemen, die auf Querprofil verzichten, ist die Konstruktion bereits vor dem Auflegen der Module stabil. Es ist ein gemeinsames System der beiden Systemhäuser FR-Frankensolar GmbH und Wagner & Co Solartechnik GmbH.

Die beiden Hersteller sind mit ihrem System TRIC beim DIBt in der Überprüfung für ihre Dachhaken und die weiteren Befestigungselemente. Insbesondere das „TRIC Top-Down Montageset“ wird baugleich unter der Bezeichnung „TRIC Kreuzverbinder“ auch bei der TRIC Box eingesetzt. Auch die TRIC Clip Modulklemme ist in der Überprüfung. Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung ist zwar noch nicht erteilt, die Tests sind nach Aussage von Frankensolar aber positiv verlaufen, sodass in Bälde mit der Erteilung der Zulassung zu rechnen ist. Aufgrund des Bearbeitungsstaus beim DIBt müssen derzeit fast alle Hersteller lange auf den Bescheid warten. Alle anderen Komponenten können nach Aussage von Frankensolar mit den gültigen Eurocodes gerechnet werden.

Außerdem wurden die Auswirkungen von Windlasten und die Lastkennwertbestimmung im Frühjahr 2012 bei Ruscheweyh Consult in Aachen durch Windkanalversuche im Grenzschichtwindkanal untersucht.  Die Ergebnisse werden bei der Berechnung des notwendigen zusätzlichen Ballasts verwendet.

Für das System gibt es vom TÜV Rheinland ein Zertifikat, bei dem das System selber geprüft wurde, aber auch regelmäßige Überprüfungen der Produktion erfolgen. Die umfangreiche Überprüfung nennen die Unternehmen als Grund dafür, dass eine zehnjährige Funktionsgarantie gewährt wird. Bei Material- oder Verarbeitungsfehlern erfolgt ein Ersatz oder eine Reparatur oder eine Kaufpreisrückerstattung.

Datenblätter und die Montageanweisung sind im Internet verfügbar. Die Montageanweisung erfolgt durchgängig mit Zeichnungen die ähnlich sind zu denen, die die meisten von Ikea kennen. Hierdurch wird der Aufbau sehr klar und verständlich vorgeführt. Wichtige Hinweise wie das für den jeweiligen Schritt notwendige Werkzeug befinden sich immer direkt neben dem zugehörigen Bild. Frankensolar und Wagner führen zudem produktbezogene Schulungen durch.
Die notwendigen Angaben für die Systemstatik werden durch eine umfangreiche Checkliste abgefragt. Obwohl in der Montageanleitung viele Hinweise gegeben werden, die Fehler bei einer selbsttätigen Auslegung verhindern, wird die Berechnung der notwendigen Ballastierung immer von Frankensolar und Wagner & Co. selbst durchgeführt.

Das System wird im Vergleich zu einigen anderen Systemen mit einer etwas höheren Zahl an Einzelkomponenten aufgebaut. So werden die Module ähnlich wie bei Schrägdächern auf Aluminiumprofile gelegt und dort mit Klemmen befestigt. Dennoch sind die notwendige Handgriffe begrenzt, als Werkzeug werden lediglich Maulschlüssel in 13 Millimeter und 15 Millimeter oder entsprechende Nüsse für Akkuschrauber benötigt, außerdem ein Inbussschlüssel für die Modulklemmen und ein Maßband oder eine andere Messeinrichtung. Da die Bleche teilweise etwas scharfkantig sind wird zudem das Tragen von Schutzhandschuhen empfohlen.

Probeaufbau
Als erstes werden die Bautenschutzmatten ausgelegt, die wie bei vielen Herstellern üblich abhängig von der Dachhaut unterschiedlich ausgeführt sein können. Für Foliendächer, bei denen ein Schutz vor Weichmacherwanderungen vorgesehen werden sollte, ist eine alukaschierte Matte erhältlich. Wie bei allen Systemen, die mit derartigen Matten arbeiten, gibt es nicht in allen Fällen Freigaben der Dachfolienhersteller. Frankensolar und Wagner & Co. legen ein Datenblatt des Mattenherstellers bei, im Zweifel muss der Installateur jedoch mit den Folienherstellern die Eignung klären. Wie die meisten Anbieter gehen sie jedoch davon aus, dass es durch die Kaschierung zu keinen Unverträglichkeiten kommt.

Die Matten werden vollflächig unter die Boxen gelegt, so dass eine hohe Auflagefläche für sehr geringe punktuelle Lasten sorgt. Allerdings ist die Entwässerung in Querrichtung zu den Boxen beeinträchtigt, da lediglich im Bereich zwischen den Doppelreihen ein ca. 80 Zentimeter breiter Streifen unbelegt bleibt. Danach kommt ein drei Meter langer belegter Bereich unterhalb der Boxen. Hier kann praktisch keine Querentwässerung stattfinden. Bei vielen Dächern erfolgt die Entwässerung jedoch in Richtung der Boxen und ist somit nahezu unbehindert, zumal die Querverbindungsprofile mit einem gewissen Abstand zur Dachhaut montiert werden. Bei Dächern, die eine Querentwässerung benötigen, muss unbedingt kontrolliert werden, ob die Öffnung zwischen zwei Doppelreihen ausreichend ist. Gegebenenfalls müsste die Bautenschutzmatte unterhalb der Boxen zusätzlich geteilt werden, um einen zusätzlichen Bereich für die Entwässerung zu schaffen. Bei dem mit den gleichen Komponenten aufgebauten Südsystem ist diese Problematik deutlich reduziert, da nur eine Box zwischen den Öffnungen steht, und fällt voraussichtlich nicht ins Gewicht.

Auf die Bautenschutzmatten werden die Boxen gestellt. Durch ihre Form können viele Boxen ineinander geschachtelt transportiert werden, was Lager- und Transportkosten reduziert. Beim Ost-West-System werden immer zwei Boxen an der hohen Seite ein Stück ineinander geschoben. Dabei ist es egal, welche Box über der anderen liegt. Bedingt durch die Form kann einfach eine auf die andere gestellt werden und bis zur korrekten Position geschoben werden.

Schienen in Längs- und Querrichtung
In Längsrichtung werden die Boxen mit den unteren Profilen miteinander verbunden. Hierzu wird die LDC-Schiene von Frankensolar verwendet. Die Verschraubung erfolgt mit jeweils zwei TRIC Kreuzverbindern an den niedrigen Enden der Boxen und mit zwei TRIC Kreuzverbindern in der Mitte, wo beide Boxen aufeinander liegen.

Die insgesamt sechs Verschraubungen pro Doppelbox gehen vergleichsweise schnell, da die TRIC Kreuzverbinder mit einer Hammerkopfschraube einfach eingelegt wird und beim festschrauben sich die Hammerkopfschraube verdreht. Die korrekte Position kann durch eine Markierung im Schraubenhals kontrolliert werden.

Die jetzt in Längsrichtung miteinander verbundenen Boxreihen werden jetzt noch in Querrichtung miteinander durch ein weiteres Profil verbunden. Hier kommt die so genannte HDC Schiene zur Anwendung. Die Verschraubung erfolgt dabei von oben (Top Down) und kann entsprechend einfach durchgeführt werden.

Die Position der Schienen ist durch Einkerbungen in den Boxen vorgegeben. Für Standardmodulabmessungen und die vertikale Montage der Module liegt hierdurch die Klemme automatisch im vom Modulhersteller in den Montageanweisungen vorgegebenen Bereich. Eine Freigabe aufgrund abweichender Klemmpositionen oder Befestigungen an der kurzen Modulseite wie bei vielen anderen Flachdachsystemen ist somit normalerweise nicht notwendig.

Wenn Profile verlängert werden erfolgt dies durch Schienenverbinder. Diese mit Muttern und Schrauben vormontierten Schienenstücke können in beide in den Profilen vorhandenen Nuten eingelegt werden. Da bei den verwendeten Längs- und Querprofilen die Nuten identisch sind ist hierfür nur eine Bauform notwendig. Unterhalb einer Gesamtlänge von 18 Meter erfolgt die Verschraubung der Profilverlängerung in beiden zu verbindenden Profilen und ist somit starr. Bei größeren Längen sehen Frankensolar und Wagner & Co. eine bewegliche Dehnungsfuge vor. Hier wird dann lediglich in einem Profil die Schraube angezogen, die andere wird entfernt. Die Verbindung ist somit in Profilrichtung geführt, kann sich aber bei Längenänderungen bewegen. Beim Querprofil dürfen diese beweglichen Dehnungsfugen laut Montageanleitung nicht mit Modulen überbaut werden. Stattdessen müssen die jeweils letzten Module beider Profile zur Fuge hin mit Endklemmen befestigt werden.

Nach Abschluss dieser Arbeiten ist das Montagegestell vollständig aufgebaut. An Stellen, an denen eine Ballastierung vorgesehen ist, werden jetzt die Ballaststeine in die Boxen eingesetzt. Die hierfür notwendigen Steine sind in jedem Baumarkt verfügbar und werden von Frankensolar und Wagner nicht selber angeboten, um keine unnötigen Kosten für den Transport zu erzeugen. Bei bekiesten Dächern kann gegebenenfalls durch die Bekiesung selber eine ausreichende Ballastierung erreicht werden. Auch hier ergibt sich durch die Verwendung von Boxen ein Vorteil gegenüber Systemen, die lediglich aus Profilen aufgebaut sind.

Das System ist bereits für sich ausreichend stabil, sodass die Modulmontage nicht notwendigerweise unverzüglich erfolgen muss. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu Systemen, bei denen die Modulrahmen einen integralen Bestandteil der Unterkonstruktion darstellen.

Modulmontage
Die Rand- und Mittelklemmen sind aus Aluminiumprofilen gefertigt. Sie werden mit einer Inbusschaube und einem Nutstein vormontiert geliefert. Eine Feder drückt dabei den Klemmenkopf gegen den Kopf der Inbusschraube, was das Einlegen der Module vereinfacht. Der Nutstein wiederum ist zweiteilig, wobei eine Feder den eigentlichen Nutstein um 90 Grad verdreht, wenn die Klemme in die Nut des Profils eingedrückt wird. Das automatische Verdrehen ist dabei durch ein deutliches Klicken erkennbar. Vor dem Verschrauben sind die Klemmen gut verschiebbar.

Eine Demontage des Nutsteins ist allerdings nicht möglich, man kann ihn lediglich seitlich aus dem Profil herausschieben. Ein so entfernter Nutstein kann durch verdrehen in die Ursprungsstellung mehrfach wieder benutzt werden. Wird jedoch ein mittleres Modul demontiert, muss man die Inbusschraube ganz herausdrehen. Der Nutstein verbleibt dann im Profil, für die Neumontage müssen neue Klemmen benutzt werden. Diese Variante ist preislich unkritisch, da die Klemmen unter einem Euro kosten, der ungenutzte Nutenstein ist in der Regel nur ein Schönheitsfehler, der praktisch nicht auffällt.

Da die Inbusschraube beim Festdrehen nur die Höhe der Nut nutzen kann und dann gegen einen Aluminiumsteg stoßen würde, müssen sowohl End- als auch Mittelklemmen entsprechend der Rahmenhöhe der Module bestellt werden. Bei falschen Mittelklemmen besteht ansonsten die Gefahr, dass bei festgezogener Schraube die Modulrahmen nicht ausreichend geklemmt sind. Wie bei allen Systemen mit Klemmen ergibt sich durch unterschiedliche Spaltmaße zwischen den Modulen, zum Beispiel aufgrund Toleranzen bei den Modulabmessungen, dass die Klemmen nicht überall vollständig aufliegen. Die vergleichsweise breite Auskragung der Klemme reduziert diese Problematik, kann aber bei Modulen mit sehr geringer Rahmenbreite und direkt am Rahmen anliegenden Zellen zu Mikroverschattungen führen. Frankensolar achtet bei den von ihnen vorgeschlagenen Modultypen auf diese Problematik.

Eine positive Besonderheit des Systems ist die Klemmung an den langen Modulseiten innerhalb der in den Modulmontageanweisungen vorgegebenen Klemmbereiche. Die von den Modulherstellern angegebenen Grenzlasten sind mit einer vergleichbaren Befestigung ermittelt worden. Vor allem dann, wenn durch Wind oder Schnee hohe Lasten zu erwarten sind, reduziert dies die Wahrscheinlichkeit von Modulschäden. Auch bei Modulen, für die vom Hersteller keine Freigabe der Montage an den kurzen Seiten gegeben wird, kann somit eine fachgerechte Montage erfolgen, was auch dazu führt, dass es keine Probleme mit der Gewährleistungspflicht des Modulherstellers gibt.

Vor- und Nachteile
Durch die Längs- und auch Querverbindungen ist die Konstruktion bereits ohne Module stabil aufgebaut. Die Modulmontage kann somit später erfolgen, was vor allem dann interessant ist, wenn die elektrischen Arbeiten vom Fachpersonal durchgeführt werden sollen. Durch die A-Form des Systems muss die Verkabelung jedoch beim Auflegen der Module erfolgen. Einmal mit den Klemmen verschraubt ist das Stecken der Modulkabel und eine Leitungsverlegung nicht mehr möglich. Für eine fachgerechte Verlegung der Leitungen sind von Frankensolar und Wagner Omeganutklemmen erhältlich, die mit einer Hand in die Nuten der Profile eingeklickt werden und sicherstellen, dass Leitungen und vor allem Steckverbindungen nicht auf der Dachhaut aufliegen müssen. Die einfache, sichere und vor allem schnelle Befestigung durch die Nutklemmen war während der Montagevorführung gut erkennbar.

Das System ist laut Montageanleitung für Dachneigungen bis zu fünf Grad geeignet. Bei Dachneigungen über drei Grad gehen viele andere Hersteller ähnlicher Konstruktionen davon aus, dass durch Temperaturschwankungen Hangabtriebskräfte auftreten, die auf Dauer zu einer Verschiebung von Anlagenteilen führen können. Durch die Dehnungsfügen und die Beschränkung auf fünf Grad sind diese Effekte beim TRIC Box System voraussichtlich vernachlässigbar, so dass von Frankensolar und Wagner & Co. auch zunächst keine weiteren Maßnahmen vorgesehen und auch nicht erhältlich sind. Für spezielle Fälle wird allerdings eine Art Stockschraube zur Befestigung angeboten.

Das Südsystem wird mit den gleichen Komponenten aufgebaut. Hier kommt lediglich ein Windleitblech hinzu, dass die offene Nordseite schließt. Dieses Blech ist vorgebogen und wird werkzeuglos in Aussparungen in den Boxen eingeklickt.

Vorteile:

  • System ohne Dachdurchdringung
  • Geringe Ballastierung notwendig
  • detaillierte Ballastpläne werden mitgeliefert
  • Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen sind beantragt
  • Alle notwendigen Teile außer den Ballaststeinen sind im Set enthalten
  • Durch die vertikale Montage können die Module auch bei sehr engem Mittelgang gut montiert werden, da die Klemmen vor dem Anbringen des nächsten Moduls von der Seite gut erreichbar sind
  • Modulreihenabstände können variiert werden
  • Tolerant gegenüber gewissen Dachunebenheiten
  • Hohe Auflagefläche reduziert Stress für die Dachhaut
  • Vormontierte Modulklemme für schnelle Montage
  • Großteil der auf dem Markt verfügbaren Module können ohne Sonderfreigaben eingesetzt werden
  • Trennung Aufbau Montagegestell / Modulmontage ist möglich
  • Süd-System durch anderen Aufbau mit gleichen Komponenten, lediglich Windleitbleche müssen zusätzlich eingelegt werden
  • Statikberechung durch Frankensolar oder Wagner & Co. entlastet den Installateur und erhöht die Sicherheit
  • Optional Planungssoftware mit sehr hoher Funktionalität  wie Dokumentationserstellungerhältlich, die nach Aussage von Frankensolar eine komplette Planung auch der elektrischen Seite innerhalb von 15 Minuten ermöglicht
  • Montageanleitung sehr gut verständlich aufgrund durchgängiger intelligenter Bebilderung


Nachteile:

  • End- und Mittelklemmen müssen die richtigen Abmessungen haben. Der Spielraum ist durch die Schraube und die Nut im Profil relativ gering.
  • Wie bei allen Systemen mit Modulklemmen muss auf den richtigen Sitz der Klemmen geachtet werden
  • Verkabelung muss während der Modulmontage erfolgen
  • Wenn eine Querentwässerung notwendig ist müssen gegebenfalls weitere Maßnahmen wie ein Auftrennen der Bautenschutzmatten erfolgen

Mustermontagezeit: 13:07 Minuten in der Halle ohne Ballastierung. Die Position der Bautenschutzmatten war bereits auf dem Boden mit einer Schlagschnur angezeichnet worden. Durch die Querprofile gibt es jedoch keine hohen Anforderungen an die Position der Boxen, sodass diese Arbeiten nur einen geringen Zeitaufwand verursachen.

Fazit
Das System weist mit seiner Längsmontage der Module und dem Anbringen der Modulklemmen an der langen Seite auf Querprofilen bei gleichzeitiger Verwendung der Boxen Eigenschaften eines klassischen sowie eines modernen aerodynamischen Systems auf. Die Zahl der notwendigen Komponenten und Arbeitsschritte liegt dabei etwas höher als bei stark vormontierten Systemen, insgesamt wird aber eine durchaus vergleichbare Montagezeit erreicht.

Dass Frankensolar und Wagner wie die meisten der Mitbewerber die gesamte Statikberechnung im Haus macht erspart dem Installateur nicht nur Arbeit, sondern sorgt auch für eine höhere Sicherheit bei der Auslegung.
Das System ist nur als zehn-Grad-Variante erhältlich und kann auch nur für bestimmte Modulhöhen eingesetzt werden, die allerdings das Gros der am Markt erhältlichen Module umfasst, zumal aufgrund der normalen Klemmung keine der passenden Module aus formalen Gründen wegfallen.

Insgesamt stellt das TRIC Box System somit ein universelles und schnelles Montagesystem für Ost-West und Süddächer da. Udo Siegfriedt (DGS-Berlin)

 


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