Solarstrom vom Schuldach

Mit dem Neubau einer Schule in Nürnberg entstand eine moderne Schulanlage im Passivhausstandard. Auf dem Hauptdach der Schule ist eine Photovoltaikanlage montiert, ballastiert ist sie nur mit einer Dachbegrünung. So konnte die Solaranlage ohne Dachdurchdringungen installiert werden.

Der neu gebaute Schulkomplex für die Johann-Pachelbel-Realschule und die Staatliche Fachoberschule II in Nürnberg eröffnete zum Schuljahr 2017. Platz finden in dem Gebäude 34 Realschulklassen im Regel- und Ganztagesbetrieb und 22 Klassen der Fachoberschule für Sozialwesen, Technik und Wirtschaft, Verwaltung und Rechtspflege. Insgesamt fast 1400 Schüler lernen hier insgesamt. Mit dem Bau der Schule war die schwäbische Firma Georg Reisch beauftragt. Der Auftrag umfasst neben dem Neubau auch die Finanzierung und das Gebäudemanagement über 25 Jahre. Der Entwurf für die Pachelbelschule stammt vom Architekturbüro Lederer Ragnarsdóttir Oei, das in den letzten Jahren zahlreiche Preise erhalten hat. Die Ausführung der Dächer der Schulanlage mit einer Gesamtfläche von rund 7500 m² übernahm die M & D Flachdachtechnik GmbH. Geschäftsführer Elvedin Nicevic arbeitet viel mit der Firma Reisch zusammen.

Jede Durchdringung erzeugt zusätzlichen Aufwand

Bei dem Schulneubau in Nürnberg kam die Unterkonstruktion „Gründach (UK GD)“ von Bauder für die Photovoltaikmodule zum Einsatz. Montiert wurden die Unterkonstruktionen von den Monteuren der Unterensinger Gründach Technik GmbH (GDT). Die Photovoltaik-Unterkonstruktion wird ohne Dachdurchdringung verlegt und mit einem Gründach ballastiert. Denn jede Dachdurchdringung gilt als Risiko und erzeugt zusätzlichen Arbeitsaufwand.

Passivhausstandard mit Gründach-Photovoltaik

Auf den Dächern des Haupthauses der Schule wurde eine Photovoltaikanlage auf rund 2500 m² installiert. Die großen Flachdachflächen von Schul-, Verwaltungs- und Industriegebäuden eignen sich gut für die Energiegewinnung mit Photovoltaik. In der Kombination mit einem Gründach lässt sich Sonnenstrom auf grünen Ausgleichsflächen gewinnen. Die „BauderSolarUK GD“ nutzt die Substratschicht zur Ballastierung. Da ein begrüntes Dach für niedrigere Umgebungstemperaturen als vergleichbare Kies- oder Nacktdächer sorgt, bleibt auch die Temperatur unter den PV-Modulen niedriger, was zu einem Mehrertrag führt. Aber bevor die Photovoltaik montiert werden kann, muss ein sicherer Dachaufbau mit einer dauerhaften Abdichtung erstellt werden. Die Dächer über dem H-förmigen Hauptgebäude erhielten auf dem Betonuntergrund eine Bitumendampfsperre. Darüber verlegten die Dachdecker eine 340 mm dicke Hartschaum-Gefälledämmung und darüber FPO-Kunststoffdachbahnen. Auf diesem Flachdachaufbau wurden die Unterkonstruktionen zur Aufnahme der PV-Module durchdringungsfrei montiert und mit einer extensiven Dachbegrünung ballastiert.

Durchwurzelungsfeste Abdichtung

Eine Photovoltaikanlage rechnet sich nur, wenn die Dachabdichtung darunter das Dach auch mindestens für die 20 Jahre ihrer Amortisationszeit abdichtet. Elvedin Nicevic von der M & D Flachdachtechnik setzt hierfür auf die 2 mm dicke FPO-Kunststoffdachbahn „BauderThermoplant T20“. Die Bahnen sind dimensionsstabil, reißfest, belastbar und durchwurzelungsfest gemäß FLL-Richtlinien. Für den Einsatz unter der Auflast der Gründächer wurden die Dachbahnen lose verlegt und im Überlappungsbereich mit Heißluft verschweißt. Danach konnte der Aufbau der Photovoltaikanlage innklusive Dachbegrünung durch die Gründach Technik GmbH beginnen.

Aufbau der Solarunterkonstruktion

Zunächst schützten die GDT-Mitarbeiter die Dachabdichtung mit der lose verlegten Bauder-Faserschutzmatte „Fsm 600“ gegen mechanische Beschädigung. Anhand der Berechnungen und Belegungspläne der Bauder-Solarabteilung begannen sie dann unter Anleitung eines Bauder-Anwendungstechnikers mit dem Aufbau der Solar-Unterkonstruktion. „Die Einweisung auf der Baustelle durch Bauder war sehr gut. Handhabung und Aufbau der Montageteile der Unterkonstruktion sind unkompliziert, alles ging sehr schnell““, sagt GDT-Geschäftsführer und Projektleiter Jürgen Schneider. Auf die „BauderSolar UK GD“ kann nahezu jedes gerahmte Standardmodul montiert werden.

Genug Raum für Dachbegrünung

Die vordere Kante der Module liegt etwa 30 cm über der Substratschicht. So lässt die Unterkonstruktion für Gründächer dem Wachstum einer extensiven Begrünung Raum. Die Vorteile von Dachbegrünungen können so trotz oder gerade mit Photovoltaik voll genutzt werden: Die begrünten Flächen gleichen versiegelte Flächen aus und bieten Pflanzen und Tieren Ersatzlebensräume. Sie verbessern das Klima, den Wärme- und Schallschutz, binden Feinstaub und sind wertvolle Wasserspeicher, die das Abwassersystem entlasten und die Abwassergebühren erheblich reduzieren. Dabei ist die extensive Dachbegrünung fast pflegefrei und schützt die Dachabdichtung vor Umwelteinflüssen, Sonneneinstrahlung und Temperaturextremen und verlängert so ihre Lebensdauer.

Substrat erfüllt zwei Funktionen

Nach dem Aufbau der Unterkonstruktionen wurden die Grundplatten mit Vegetationssubstrat in statisch berechneter Schütthöhe befüllt. Das Substrat sorgt für das Wachstum der Sedum-Kräutermischung und ballastiert die Unterkonstruktionen. Anschlüsse und Randstreifen wurden mit Kies eingefasst. Bis auf die neuen Unterkonstruktionen waren den Dachhandwerkern und Begrünungsspezialisten alle Produkte schon bekannt. „Ich bin sicher, dass wir manchen unserer Gründachkunden für dieses PV-System gewinnen können. Planer, Bauherren und Handwerker erhalten damit Sicherheit, weil alle Leistungen und Produkte, das ganze System mit allen Berechnungen, aus einer Hand kommt“, sagt Jürgen Schneider von der Gründach Technik GmbH.

Umkehrdächer mit Bitumen und XPS-Dämmung

Auf den restlichen, rund 2500 m² großen Dachflächen erstellten die Dachdecker Umkehrdächer. Der Dachaufbau besteht hier aus einer zweilagigen Bitumenabdichtung unter einer XPS-Wärmedämmung. Nach Reinigung und Voranstrich verlegten die Dachhandwerker als erste Lage die Elastomerbitumenbahn „BauderKompakt ULK“. Sie wurde vollflächig in Heißbitumen eingerollt und so mit der Unterkonstruktion verbunden. Über der Elastomerbitumenbahn wurde die Oberlage „BauderPlant E“ und danach die XPS-Wärmedämmung verlegt. Die Wahl fiel hier auf die Elastomerbitumen-Schweißbahn „BauderPlant“, da ihre technischen Werte über den DIN-Anforderungen liegen. Sie ist durchwurzelungsfest gemäß den FLL-Richtlinien.

Bei der Erstellung des Dachaufbaus war die Logistik eine der größten Herausforderungen: Für die insgesamt 7500 m² großen Dachflächen wurden enorme Mengen Material benötigt. Alles musste „just in time“ auf die Baustelle geliefert werden, um Anhäufungen und Leerläufe zu verhindern. Insgesamt erhielt die Schule einen Dachaufbau, der die Vorteile von Dachbegrünung und Photovoltaik vereint. Auf einer Dämmschicht mit hochwertiger Abdichtung gewinnen die Photovoltaikmodule den Sonnenstrom. Eine Dachbegrünung verbessert dabei das Klima, was ein Vorteil für viele Jahrzehnte ist.

Autor

Stefan Knapp ist Leiter des Fachbereichs Photovoltaik der Paul Bauder GmbH & Co. KG in Stuttgart.

Bautafel (Auswahl)

Projekt Neubau der Johan-Pachelbel-Realschule/Staatlichen Fachoberschule II, 90431 Nürnberg

Projektleitung Hochbauamt Nürnberg, Fachbereich H/M, 90402 Nürnberg

Generalunternehmer Georg Reisch GmbH & Co. KG, 88348 Bad Salgau, www.reisch-bau.de

Architektur Lederer Ragnarsdóttir Oei GmbH & Co. KG, 70176 Stuttgart, www.archlro.de/de/

Dachdecker M & D Flachdachtechnik GmbH, 88471 Laupheim, www.md-dachtechnik.de/

Dachbegrünung GDT Gründach Technik GmbH, 72669 Unterensingen, http://gdt.gruendach-technik.de

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