Hier müssen sie sich beweisen

Dachhaken sind für sich genommen nicht teuer. Trotzdem beklagen sich Markenhersteller immer wieder über die günstigen Dachhaken, die man im Versandhandel kaufen und mit denen man bei einer Fünf-Kilowatt-Anlage vielleicht 50 Euro sparen kann. Der Schaden einer schlechten Befestigung kann aber deutlich über den 50 Euro liegen. Wenn ein Dachhaken unter Last zu sehr nachgibt, bricht der Ziegel und das Dach wird undicht. Und auch unter den Markenherstellern ist man sich nicht immer Freund, was die Art der Auslegung und Befestigung betrifft.

Um hier Licht ins Dunkel zu bringen, muss man Haken nachmessen. Zunächst: Solche Messungen kosten Geld. pv magazine konnte Baywa r.e. Solar Energy Systems als Initiativsponsor gewinnen und Lorenz Montagesysteme als weiteren Sponsor, der die Untersuchung des eigenen Hakens bezahlte. pv magazine ist offen für weitere Hersteller, die diese Messungen durchführen lassen wollen. Die Messungen und die anschließende Interpretation der Ergebnisse sollen fair sein, die Berichterstattung darüber unabhängig. Dafür stehen hier pv magazine , Udo Siegfriedt, Gutachter bei der DGS Berlin-Brandenburg, der die Diskussionen begleitet und einordnet (siehe seinen Bericht ab Seite 101), und der TÜV Rheinland, der die Messungen durchführt. Für Baywa r.e. begleitete Martin Schäfer die Diskussionen, für Lorenz Helge Strozyk. Beide Experten haben im Fachausschuss mitgewirkt, der die im Januar veröffentlichte Richtlinie VDI 6012 Blatt 1.4 „Grundlagen – Befestigung von Solarmodulen und -kollektoren auf Gebäuden“ entwickelt hat. Daran sollen sich die Messungen orientieren.

Installateure haben oft wenig Wahl

Die Richtlinie thematisiert, wie sich die Einbausituation eines Dachhakens auf dessen Tragfähigkeit auswirkt. Installateure haben meist nicht die Wahl, wie sie den Dachhaken anbringen. Er muss in der Mulde des Dachziegels nach oben durchgeführt werden. Zwei Mulden liegen bei den Dachziegeln in der Regel zwischen 9 und 14 Zentimeter auseinander. Wenn man Pech hat, liegt der Dachziegel so, dass man um die halbe Länge versetzt auf dem Sparren montieren muss, um die nächste Mulde zu treffen. Auch bei der Unterlage haben Installateure nicht die Wahl. Je nach Dach können sie auf den breiteren Sparren montieren oder sie müssen den Haken auf die schmalere Konterlatte schrauben. Auch das hat einen Einfluss auf die Tragfähigkeit.

Die Messung erfasst beide Extremsituationen:

Messung 1: Dachhaken wird direkt mittig auf den Sparren montiert.

Messung 2: Dachhaken wird fünf Zentimeter versetzt auf die Konterlatte montiert. Dabei wird die Montageanleitung berücksichtigt. Wenn dort steht, dass die Stellen, an denen die Grundplatte des Dachhakens nicht aufliegt, mit zusätzlichem Holz unterfüttert werden müssen, dann wird das getan.

Zur Messung appliziert die Apparatur eine Kraft, die mit einem Stempel von oben auf die an dem Haken befestigte Montageschiene angreift. Sind Haken verstellbar, werden sie jeweils auf die Mittelposition gestellt. Unter der Kraft verbiegen sich die Dachhaken. Typischerweise besteht zwischen Dachhaken-Unterkante und Dachziegel ein Abstand von fünf Millimetern, unter Umständen sind es auch sieben Millimeter Abstand. Wenn sich Dachhaken so weit durchbiegen, dass sie auf Dachziegeln aufliegen, besteht Bruchgefahr. Daher misst der TÜV Rheinland für uns die Verformung in Abhängigkeit von der Kraft. Es wird im Folgenden die Kraft betrachtet, die zu einer Verformung von fünf Millimetern und die Kraft, die zu einer Verformung von sieben Millimetern führt.

Diese Kraft an sich sagt allerdings nicht viel darüber aus, ob mit einem Dachhaken normgerecht installiert werden kann. Wenn ein Dachhaken wenig trägt, kann der Installateur mehr davon verbauen und damit die Tragfähigkeit der gesamten Anlage sicherstellen.

Wie lassen sich Tragfähigkeiten einschätzen?

Wenn ein Hersteller die statische Auslegung anbietet oder ein Programm zur Verfügung stellt, mit dem der Installateur selbst auslegen kann, lässt sich die Tragfähigkeit im Prinzip einfach einschätzen. Dann ist nur die Frage, ob berücksichtigt wird, dass die Dachhaken teilweise exzentrisch montiert werden müssen. Auf der sicheren Seite ist man, wenn man mit der reduzierten Tragfähigkeit im exzentrisch montierten Fall rechnet. Daher wollen wir von den Herstellern wissen, ob sie das in ihren Programmen implementiert haben. Außerdem interessiert uns, ob sie die Haftung übernehmen, wenn etwas schiefgeht, obwohl der Installateur die Montageanleitung befolgt hat und sich an die Auslegung hält.

Wenn es keine Auslegungssoftware gibt, dann bleibt ein einfaches Kriterium: Es lässt sich für eine bestimmte Schneelastzone und Höhe berechnen, wie viel ein Dachhaken einer Anlage mindestens tragen können muss, um bei einem extremen Schneeereignis nicht bis auf den Dachziegel durchgedrückt zu werden.

Die Norm definiert Extremereignisse nach Wahrscheinlichkeiten. Sie berechnet die Tragfähigkeit beispielsweise nach 50-Jahres-Ereignissen. Die Anlage muss also ein Ereignis überstehen, bei dem so viel Schnee fällt, wie es statistisch einmal in 50 Jahren vorkommt. Das hört sich ziemlich sicher an, deshalb lässt sich unter bestimmten Voraussetzungen auch auf ein 25-Jahres-Ereignis auslegen. Doch man muss bedenken: Es geht um Wahrscheinlichkeiten. Ein 50-Jahres-Ereignis kann auch schon im nächsten Winter auftreten und auch zweimal innerhalb weniger Jahre hintereinander.

Wir rechnen daher aus, wie viel ein Dachhaken tragen muss, wenn wir ihn entweder auf jeden oder auf jeden zweiten Sparren montieren, damit er einem 50-Jahres-Ereignis standhält. Dafür berücksichtigen wir fünf Kombinationen von Schneelastzonen und Höhen über dem Meeresspiegel, an denen die hypothetische Montage stattfindet.

Vier Dachhaken in der ersten Messreihe

Ursprünglich wollten wir zehn Dachhakentypen messen. Doch wir wollen ausschließen, dass es sich bei einem Messwert um einen Ausreißer handelt. Daher müssen wir pro Fabrikat und Einbausituation zwei Haken vermessen. Dadurch konnten wir insgesamt nur vier Produkte berücksichtigen. Außer dem Dachhaken Novotegra von Baywa r.e. und dem Dachhaken von Lorenz haben wir zwei Haken über Ebay bezogen: einen von Bau-tech 2012 und einen von Solardirekt 24 (Tabelle 1). Die Auswahl erfolgte zufällig über eine Onlinesuche nach günstigen Dachhaken.

Tabelle 2 und die Grafik zeigen das Ergebnis. Die höchste Kraft hält Novotegra, gefolgt von Lorenz. Die Haken von Bau-tech 2012 und Solardirekt 24 liegen bei der Krafteinleitung, bei der es zu fünf oder sieben Millimeter Verformung kommt, deutlich zurück. Durch den exzentrischen Einbau auf der Konterlatte verlieren alle Haken an Tragkraft, wobei dieser Verlust bei Bau-tech 2012 am niedrigsten ist. Das kann damit zusammenhängen, dass sich dieser Haken in sich schon so sehr verformt, dass die niedrigere Auflagefläche bei dem exzentrischen Einbau nicht mehr allzu stark zu Buche schlägt. Und das, obwohl es nach Angaben des Messingenieurs Dominik Kolter vom TÜV Rheinland bei diesem Haken zu Schwierigkeiten bei der Installation kam. Eigentlich lässt er sich überhaupt nicht exzentrisch genug installieren, wenn man den minimal erlaubten Abstand der Schraube zum Rand der Konterlatte einhalten will. In der Praxis muss der Installateur unter Umständen trotzdem montieren. Das hat in diesem Fall dazu geführt, dass die Konterlattung und teilweise sogar der Sparren gesplittert sind. Da der Rückgang in der Tragkraft trotzdem gering war, würde es in diesem Fall nicht viel helfen, den Haken mit Beilagehölzern neben der Konterlatte zu unterfüttern.

Baywa r.e. und Lorenz bieten nach eigenen Angaben ein Softwaretool, das die Auslegung, also die Anzahl und Position der Dachhaken, berechnet. Solche Tools gibt es bei Bau-tech 2012 und Solardirekt 24 für die gekauften Haken nicht. Bei Solardirekt 24 rät der zuständige Mitarbeiter dazu, bei größeren  Anlagen auf die Haken von Schletter umzusteigen, die er auch im Programm hat und für die es diese Hilfestellung gibt. Die Grenze liege irgendwo bei drei Kilowatt.

Wie viele Sparren belegen?

Wenn man mit einem Dachhaken so stabil wie möglich installieren will, muss man auf jeden Kreuzungspunkt der Anlage mit einem Sparren einen Dachhaken setzen. Für diese Einbausituation lässt sich berechnen, wie viel Tragkraft der Haken mindestens haben muss, damit die Installation für eine bestimmte Schneelastzone und eine bestimmte Höhe über dem Meeresspiegel normgerecht ist (Tabelle 3). Wenn man im Rheintal installiert, muss man die geringsten Schneelasten berücksichtigen. Selbst dort sind nach den Rechnungen minimale Tragfähigkeiten von 0,37 Kilonewton pro Dachhaken nötig. Das entspricht einer Belastung von 37 Kilogramm.

Die Tragfähigkeit, die die Dachhaken mit den niedrigen Tragfähigkeiten in dieser Messreihe gezeigt haben, reicht dazu nicht aus. Allerdings ist das eine Stichprobe an zwei Haken. Die Streuung zwischen den beiden Messungen ist zwar gering, um ganz sicher zu sein, müsste man aber sieben oder acht Haken vermessen. Außerdem ist die Belastung des Dachhakens bei 30 Grad Neigung am höchsten. Installiert man auf Dächern mit höherer oder niedrigerer Neigung, tragen unter Umständen auch die weniger stabilen Haken.

Installiert man in Süddeutschland im Hügelland, Schneelastzone 2 über 400 Meter Höhe bei 30 Grad Dachneigung, muss man nach dieser Abschätzung sogar die beiden tragfähigeren Dachhaken der Messreihe an jedem Kreuzungspunkt einer Schiene mit einem Sparren installieren, sofern der Abstand zum Dachziegel nur fünf Millimeter beträgt. Hat man sieben Millimeter Platz, reicht es unter Umständen, nur an jedem zweiten Sparren einen Haken zu setzen.

Bei allen Haken ist man übrigens fein raus, wenn man unter dem Haken einen Blechziegel einsetzt. Der Installateur hat eben doch einige Wahlmöglichkeiten.

Wir freuen uns über Zuschriften zu diesem Thema anmichael.fuhs@pv-magazine.com. Wir stehen allen Herstellern offen für weitere Messungen.

Tabelle 1: Dachhaken in der ersten Messreihe
Hersteller/AnbieterBezeichnung
Haken 1Bau-tech 2012Dachhaken Standard A2 für DachsteineDachpfannen Solar PV Photovoltaik Montage
Haken 2LorenzLorenz Dachhaken Stärke 8, Stahl verzinkt, Ausleger 40×8
Haken 3Baywa r.e.Novotegra Dachhaken ZD 30 M12
Haken 4Solardirekt 241 x Dachhaken 3 fach verstellbar Solar PV Photovoltaik Befestigung
Tabelle 2: Messergebnisse und Auskunft der Anbieter oder Hersteller
Bau-tech 2012LorenzNovotegraSolardirekt 24
Messergebnisse
exzentrischer Einbau mit Hilfmittel?neinStützwinkelneinnein
Verformung 5 mm bei LastEinbau mittig[kN]0,231,271,790,30
Einbau exzentrisch[kN]0,200,780,980,20Traglastminderung bei exzentrischem Einbau
12 %38 %45 %34 %Verformung 7 mm bei LastEinbau mittig
[kN]0,331,842,430,43Einbau exzentrisch[kN]
AnnahmenBeispielregionen
Sparrenabstand0,75 mBeispiel 1Beispiel 2Beispiel 3Beispiel 4Beispiel 5
Dachneigung30°Schneelastzone 1Schneelastzone 2Schneelastzone 2
Moduleigengewicht18 kgniedrige Höheniedrige Höhemittlere Höhe
Eigengewicht Montagesystem2 kg/m2≤ 400 müNN≤ 285 müNN475 müNN
RheintalNorddeutschlandHügelland
Eingabewerte, die in die Berechnung eingehen (Auswahl)
Befestigung an jedem (1) oderjedem 2. Sparren (2)11212
Aus Schneelastzone und Höhe folgende Werte für anzunehmende maximale Schneelast
Basiswert Schneelast auf ebenem Gelände DIN EN 1991-1-3kg/m2658585150150
verbleibender Schnee auf schräger Dachebenekg/m2455959104104
Ergebnis der Berechnung
Belastung je Dachhaken ohne Sicherheitsbeiwerte ohne WindkN/DH0,370,460,920,751,49

Tabelle 3: Abschätzung der minimal möglichen Tragfähigkeiten für Dachhaken, damit sie bei einem 50-Jahres-Ereignis den Dachziegel nicht berühren. Dazu wird vorgegeben, wie viele Sparren mit Dachhaken versehen werden. In die Rechnung gehen noch weitere Parameter ein. Die Berechnung wurde von Baywa r.e. durchgeführt. Die Experten sind sich einig, dass diese Aussagen unabhängig vom Berechnungsprogramm sind, wenn dieses richtig rechnet. Für Befestigungen an Gebäuden ist zusätzlich noch der Tragfähigkeitsnachweis mit dem erforderlichen Nachweis der Befestigung zu führen zu führen, bei dem es auch um die Sicherheit geht und Last- und Materialsicherheiten berücksichtigt werden.