Anbringung von Kollektoren – schiefer Dach, Flachdach, Fassade

Ein Solarkollektor ist nur so gut wie seine Befestigung. Sie können den qualitativ wertvollsten flachen oder Vakuumkollektor auf dem Markt erwerben, doch wenn die Konstruktion, die ihn auf dem Dach, der Fassade oder auf dem Boden hält, nicht dem Dachtyp, der Neigung, der Ausrichtung und der Belastung durch Wind und Schnee in der jeweiligen Region entspricht, endet das früher oder später mit Problemen – von der reduzierten Leistung über Dachdurchfeuchtung bis hin zum Loslösen des Kollektors bei stärkerem Wind. Deshalb erhält der Anschluss der Kollektoren in der Praxis genauso viel Aufmerksamkeit wie die Wahl des Kollektors selbst, obwohl es sich hierbei um „nur“ einen Montageelement handelt, über den in Marketingmaterialien am wenigsten gesprochen wird.

Übersicht der drei grundlegenden Befestigungsarten für Solarkollektoren.

In diesem Artikel betrachten wir drei grundlegende Situationen, mit denen man sich bei der Montage eines Solarsystems zur Warmwasserbereitung am häufigsten konfrontiert sieht: das schiefe Dach mit verschiedenen Dachdeckungstypen, das Flachdach mit einstellbarer Neigung und schließlich die Fassade oder das freie Grundstück, auf dem die Kollektoren montiert werden, wenn das Dach aus irgendeinem Grund nicht geeignet ist. Wir erklären, warum die Konstruktion exakt den Maßen des jeweiligen Kollektortyps entsprechen muss, welcher Neigungswinkel optimal ist und warum bei Flachdächern fast immer mindestens 15° gewählt wird, sowie wie die Befestigung mit dem Rest der Solaranlage zusammenhängt – vom Rohrleitungssystem über die Pumpeinheit bis hin zur Regelung und Füllung des Kreislaufs.

Erwähnen wir nochmals den größeren Kontext: Solarsystem zur Warmwasserbereitung (Solaranlage zur Warmwasserbereitung) besteht aus Solarkollektoren auf dem Dach, die ein Wärmeträgerfluid (Wasser-Gemisch mit Frostschutzmittel) erwärmen, einem Solarspeicher mit Wärmetauscher, einer Pumpeinheit und einer Steuereinheit. Das System ergänzt, ersetzt aber nicht vollständig, die Hauptwärmequelle – Kessel oder Wärmepumpe – und deckt vor allem den Warmwasserbedarf im Sommer ab. Die Befestigung der Kollektoren ist der erste physische Schritt, von dem alles andere abhängt, deshalb widmen wir diesem Thema einen separaten, detaillierten Artikel.

Warum die Befestigung der Kollektoren entscheidend für die Leistung und Sicherheit ist

Die Befestigung der Kollektoren erfüllt in der Realität zwei Aufgaben gleichzeitig, und beide sind gleichermaßen wichtig. Die erste ist die reine mechanische Sicherheit – ein Kollektor mit Rahmen und glasiger Abdeckung wiegt zusammen mit dem Inhalt mehrere Zehner von Kilogramm und ist dem ganzen Jahr über, oft Jahrzehnte, Wind, Schnee, Regen und Temperaturschwankungen ausgesetzt. Die Konstruktion muss ihn in jedem Wetter, das in der Region vorkommen kann, einschließlich Sturmböen oder der Belastung durch nassen Schnee, sicher halten. Die zweite Aufgabe besteht darin, die optimale Neigung und Ausrichtung des Kollektors zum Sonnenlicht zu gewährleisten, denn davon hängt ab, wie viel Energie der Kollektor im Jahr tatsächlich erzeugt.

Deshalb werden die Kollektoren mit einer spezialisierten Montagekonstruktion befestigt, entsprechend dem Dachtyp – schiefer Dach mit verschiedenen Dachdeckungen (Schiefer, Metall, Schindel), Flachdach mit einstellbarer Neigung (meist 15° oder mehr wegen der Selbstreinigung durch Regen), oder Fassade oder Boden. Entscheidend ist, dass die Konstruktion exakt den Maßen des jeweiligen Kollektortyps entsprechen muss – eine universelle Konstruktion „für alles“ existiert in der Praxis nicht, denn die Abstände der Befestigungspunkte, die Länge der Profile und die Befestigungsart unterscheiden sich je nach Hersteller und Modell des Kollektors. Deshalb wird bei der Bestellung der Konstruktion immer der genaue Typ und die Größe des Kollektors angegeben, zu dem die Konstruktion passen muss.

Falsch gewählte oder falsch montierte Konstruktionen zeigen sich in der Praxis auf mehrere Arten: Der Kollektor kann eine falsche Neigung haben und dadurch eine geringere jährliche Leistung erbringen, es kann zu mechanischer Belastung des Rahmen des Kollektors kommen (was dessen Lebensdauer verkürzt), bei Durchgang durch die Dachdeckung kann es zu undichten Stellen kommen, und im schlimmsten Fall kann sich die Konstruktion zusammen mit dem Kollektor bei extremer Windlast lösen. Deshalb empfehlen wir, die Montage einem Unternehmen mit Erfahrung in Solaranlagen zu überlassen, nicht nur mit allgemeinem Baumeister- oder Schlosserhandwerk – die Details der Befestigung in die Sparren, das Abdichten der Durchgänge und der statische Berechnung der Windlast erfordern spezifisches Wissen.

Befestigung auf schiefem Dach: Schiefer, Metall, Schindel

Ein schiefer Dach ist in der Slowakei am häufigsten für die Montage von Solarkollektoren, was einfach daran liegt, dass die meisten Einfamilienhäuser ein schiefer Dach mit guter Ausrichtung nach Süden oder Südwesten haben. Das Prinzip der Befestigung auf einem schiefer Dach ist im Allgemeinen ähnlich wie bei Photovoltaikmodulen: In die Sparren (tragende Elemente des Daches) werden Dachhaken oder Befestigungselemente eingesetzt, die durch die Dachdeckung nach außen führen, und an diese Haken werden anschließend die Montageprofile (Laufbahnen) befestigt, an denen schließlich der Rahmen des Kollektors befestigt wird. Die Anzahl der Haken und ihre Anordnung hängt von der Größe und dem Gewicht des Kollektors sowie von der erwarteten Schneelast und Windbelastung in der Region ab.

Die Art der Dachdeckung beeinflusst entscheidend, wie der Haken durch das Dach nach außen gelangt und wie er um ihn herum abgedichtet wird:

• Schieferdach – der häufigste Fall. Es werden Dachhaken verwendet, die exakt dem Profil der jeweiligen Schieferplatten entsprechen (es gibt verschiedene Varianten für verschiedene Schieferarten), die an die Sparren oder direkt in die Sparren geschraubt werden, wobei die Schieferplatte an der Stelle des Hakens leicht verändert wird oder eine spezielle Durchgangsschindel verwendet wird. Der Vorteil des Schieferdachs besteht darin, dass der Hakenanschluss relativ einfach abdichtbar ist, da der Schiefer von Grund auf mit Überdeckung der Fugen arbeitet.
• Metalldeckung (Wellblech, Trapezblech, Schindelblech) – hier werden in der Regel spezielle Befestigungselemente verwendet, die direkt für den jeweiligen Typ der Metalldeckung bestimmt sind, oft mit Gumm oder Silikonabdichtung und Durchgang durch die Welle oder Falte des Blechs an der Stelle, an der die beste Abdichtung möglich ist. Beim Metall ist es wichtig, darauf zu achten, dass das Befestigungselement den Abfluss des Regenwassers entlang der Wellen des Blechs nicht stört und Korrosion durch den Kontakt unterschiedlicher Metalle vermieden wird.
• Schindeldach (Schindel) – kleine, dicht beieinander liegende Schindeln erfordern einen eigenen Typ von Haken, der an das kleinere Format und die dichtere Sparrenabstände angepasst ist, ähnlich wie bei klassischem Schiefer, nur mit feineren Maßanpassungen.

Nach Montage der Haken werden an diese Montageprofile (meistens aus Aluminium, korrosionsbeständig) angeschraubt, die eine Fläche bilden, auf die der Kollektor gelegt und mechanisch durch Klemmen, die exakt zum Rahmen des betreffenden Kollektors passen, fixiert wird. Bei einer schrägen Dachfläche wird in der Regel der vorhandene Dachneigungswinkel genutzt – der Kollektor kopiert die Dachneigung, was die aerodynamische Belastung der Konstruktion verringert (der Wind „fasst“ nicht den Kollektor, der senkrecht auf dem Dach steht, sondern gleitet über seine Fläche, ähnlich wie über den restlichen Dachbereich). Ist die Dachneigung nicht optimal für den Solargewinn (z. B. eine sehr flache schräge Dachfläche oder eine ungünstige Ausrichtung), gibt es auch aufsteigende Konstruktionen, die den Kollektor leicht in einen besseren Winkel kippen, was jedoch bereits die Windbelastung erhöht und eine gründlichere statische Planung erfordert.

Befestigung auf der Flachdachfläche: Einstellbare Neigung und Selbstreinigung

Auf einer Flachdachfläche kopiert der Kollektor keine vorhandene Neigung – das Dach ist waagerecht oder hat lediglich eine minimale Neigung zur Ableitung des Regenwassers – daher wird hier immer eine eigene tragende Konstruktion verwendet, die den Kollektor in den erforderlichen Winkel neigt. Gerade hier kommt beispielsweise die Befestigungssatz für Kollektoren auf Flachdach bis zu einer Neigung von 15° in Betracht, der genau für den Kollektor des Typs KS 2100F mit einer Fläche von 1,82 m² konstruiert ist – auch hier gilt, dass die Maße der Konstruktion exakt zum konkreten Typ und zur Größe des Kollektors passen müssen, es handelt sich nicht um einen universellen Bauteil.

Vergleich der typischen Neigung des Kollektors bei verschiedenen Montagemöglichkeiten.

Die Neigung von 15° wird auf Flachdächern als praktische Mindestneigung gewählt, und zwar aus zwei Gründen. Erstens der Selbstreinigungseffekt – der Regen muss eine ausreichende Neigung haben, um Schmutz, Pollen und Verschmutzungen von der Oberfläche des Abdeckglases zu spülen, ohne dass eine manuelle Reinigung erforderlich ist; bei einer zu flachen Lagerung (nahe 0°) haftet Schmutz auf dem Glas, der im Laufe der Zeit den Kollektorleistung sichtbar verringert. Der zweite Grund ist die Ableitung des Regenwassers von der Dachfläche unter der Konstruktion – ein fast waagerecht angeordneter Kollektor könnte im Berührungsbereich mit der Konstruktion Wasser zurückhalten und die Degradation der Dachbedeckung oder der Dampfsperre beschleunigen. Eine höhere Neigung (z. B. 30° bis 45°) wird gewählt, wenn die Statik des Daches dies zulässt und der Planer den jährlichen Solargewinn den Werten bei einem schrägen Dach mit optimaler Ausrichtung annähern möchte.

Ebenso wichtig ist die Frage, wie die Konstruktion auf dem Flachdach befestigt wird, da hier keine Sparren vorhanden sind, an die man direkt schrauben könnte. In der Praxis werden grundsätzlich zwei Ansätze verwendet:

• Befestigung direkt an der tragenden Dachkonstruktion – durch die Dachhaut und die Dampfsperre wird ein Durchgang gebohrt, ein tragendes Element wird in den Betonsteg oder eine andere tragende Schicht eingesetzt und der Durchgang wird sorgfältig, meist doppelt, mit einer geeigneten Manschette oder mit Kautschukabdichtung, die mit der betreffenden Dampfsperre kompatibel ist, abgedichtet. Diese Methode ist mechanisch am verlässlichsten, doch die Eingriff in die kontinuierliche Dampfsperreschicht erfordert fachmännische Arbeit, idealerweise mit Beteiligung des Dachbaumeisters, um die Garantie auf die Dachhaut zu erhalten.
• Belastete (Ballastierte) Konstruktion ohne Durchgang – die Konstruktion wird nicht durch das Dach befestigt, sondern ist ausreichend schwer oder mit zusätzlichen Gewichten (z. B. Betonplatten oder Kisten mit Kies) belastet, um durch ihr eigenes Gewicht dem Auftrieb und der Verschiebung durch den Wind zu widerstehen. Der Vorteil besteht darin, dass nicht in die Dampfsperre des Daches eingegriffen wird, der Nachteil ist die höhere Gesamtmasse auf dem Dach, die die tragende Konstruktion des Gebäudes tragen muss, sowie die Notwendigkeit einer präzisen Berechnung der erforderlichen Belastung gemäß der Windzone und der Gebäudehöhe.

Die Wahl zwischen beiden Ansätzen hängt vom Dachtyp, seiner Tragfähigkeit, der Windzone und davon ab, ob es möglich ist, ohne Risiko in die bestehende Dampfsperre einzugreifen. In beiden Fällen gilt, dass die Ausrichtung der Kollektorreihen auf dem Flachdach so gewählt wird, dass sie sich gegenseitig nicht abschatten – der Abstand zwischen den Reihen muss den Sonnenstand über dem Horizont auch im Winter berücksichtigen, wenn die Sonne am niedrigsten ist, andernfalls würde die hintere Kollektorreihe den größten Teil des Wintertages im Schatten der vorderen Reihen liegen.

Befestigung an der Fassade oder am Boden

Nicht jedes Gebäude verfügt über ein Dach, das für die Montage von Kollektoren geeignet ist – manchmal fehlt eine ausreichend große Fläche mit der richtigen Ausrichtung, manchmal ist das Dach bereits vollständig mit Photovoltaik-Modulen belegt, oder der Eigentümer möchte aus ästhetischen oder statischen Gründen keine zusätzliche Belastung auf dem Dach. In solchen Fällen kommt die Montage an der Fassade des Gebäudes oder an einer eigenständigen Konstruktion am Boden (oder auf einer Terrasse, Pergola oder eigenständigem Vordach) in Betracht.

Die Montage an der Fassade hat ihre eigenen Besonderheiten. Der Kollektor ist in diesem Fall fast vertikal (nahe 90° von der waagerechten Ebene), was im Hinblick auf den jährlichen Gewinn weniger vorteilhaft ist als die optimale Neigung von ca. 30-45°, typisch für das Dach, hat aber auch seine Vorteile: Im Winter, wenn die Sonne niedrig über dem Horizont steht, treffen die Strahlen unter einem günstigeren Winkel auf die vertikale Fassade als auf das flache Dach, wodurch die vertikale Anordnung den geringeren jährlichen Gesamtgewinn durch eine bessere Leistung gerade in den Wintermonaten, in denen der Haushalt die Energie am meisten benötigt, teilweise kompensiert. Konstruktiv handelt es sich um eine Befestigung an der Mauer oder an einer tragenden Wand mit Befestigungselementen ausreichender Tragfähigkeit, mit einem Durchgang des Rohres durch die Wand direkt unter oder neben dem Kollektor, was die Länge der Leitung zur technischen Räume verkürzt.

Die Montage am Boden oder an einer eigenständigen Konstruktion (z. B. bei einem Einfamilienhaus mit schrägem Dach, das nicht optimal nach Süden ausgerichtet ist, aber mit einem ausreichend großen Grundstück südlich des Hauses) wird ähnlich wie bei einem Flachdach gelöst – eine eigenständige Konstruktion mit einstellbarer Neigung, die entweder in Betonsockel im Boden eingegossen oder durch Gewicht belastet wird. Der Vorteil besteht in der einfachen Zugänglichkeit bei der Montage und dem Service sowie in der Möglichkeit, die ideale Neigung und Ausrichtung unabhängig von der Dachform zu wählen. Der Nachteil ist die längere Leitungslänge zwischen Kollektor und technischer Räume (mehr Wärmeverluste auf der Strecke und höhere Kosten für die Leitung) sowie die Notwendigkeit, die untere Konstruktionsteil und die Rohrleitung vor mechanischen Schäden zu schützen, z. B. beim Mähen des Rasens oder beim Betrieb von Maschinen auf dem Grundstück.

In allen drei Fällen (schräges Dach, Flachdach, Fassade/Boden) ist der gemeinsame Nenner, dass der Befestigungssystem für den konkreten Typ und die Anzahl der Kollektoren, die konkrete Lage (Wind- und Schneelasten gemäß geltenden Normen) und den konkreten Befestigungsart an der tragenden Gebäudekonstruktion geplant wird. Sie können sich auch direkt über den detaillierten Leitfaden Montage des Solarsystems – Schritt-für-Schritt-Anleitung beraten lassen, in dem die Befestigung der Kollektoren als einer der ersten Schritte der Realisierung aufgeführt ist.

Wie sich die Befestigung bei Flach- und Vakuumkollektoren unterscheidet

Der unterschiedliche Kollektorform erfordert auch eine andere Befestigung.

Die Wahl zwischen Flach- und Vakuumkollektor (Röhrenkollektor) hat auch einen direkten Einfluss auf die Konstruktion der Befestigung, da beide Typen unterschiedliche Form, Gewicht und Schwerpunktverteilung aufweisen. Flachkollektoren haben eine absorbernde Fläche, die mit gehärtetem Glas in einem isolierten Rahmen bedeckt ist – es handelt sich um einen kompakten, abgeschlossenen „Kasten“, der einem großen Fenster ähnelt, der entlang der gesamten Rahmung befestigt wird, ähnlich wie der erwähnte Photovoltaik-Panel. Sie sind günstiger, mechanisch robuster (z. B. gegen Hagel) und reichen in der Regel aus, um Warmwasser in unseren klimatischen Bedingungen zu erzeugen, was sie zur häufigsten Wahl für Einfamilienhäuser macht – es gibt für sie die meisten bewährten, standardisierten Montagesätze, einschließlich der bereits erwähnten Befestigungsset für Dächer mit einem Neigungswinkel von 15°.

Vakuumkollektoren (Röhrenkollektoren) haben eine höhere Effizienz, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen und geringer Sonneneinstrahlung, sind jedoch teurer und zerbrechlicher – sie bestehen aus einer Reihe von einzelnen Glasrohren, die in ein gemeinsames Sammlungsrohr (Kollektorhauptrohr) eingefügt sind. Aus Sicht der Befestigung bedeutet dies, dass die tragende Konstruktion vor allem diese Sammlungshauptrohre und den Rahmen hält, in den die Rohre eingefügt sind, wobei sich einzelne Rohre in vielen Fällen bei der Montage oder später bei der Austauschung einzeln herausziehen und wieder einsetzen lassen, ohne die gesamte Konstruktion abzubauen. Das ist ein praktischer Vorteil bei der Wartung (ein beschädigtes Rohr kann ausgetauscht werden, ohne in die Befestigung einzugreifen), auf der anderen Seite ist die Gesamtkonstruktion bei Vakuumkollektoren in der Regel etwas anspruchsvoller in Bezug auf präzises Ausgleichen und Verankerung aufgrund der anderen Gewichtsverteilung im Vergleich zum Flachkollektor. Detailliertere Unterschiede zwischen beiden Typen, einschließlich Empfehlungen, wann sich das teurere Vakuumkollektor-Lösung lohnt, finden Sie im Artikel Flachkollektoren vs. Vakuumkollektoren.

Anschluss der Konstruktion an das Rohrleitungssystem

Die Befestigung des Kollektors ist kein isolierter Schritt – sie hängt direkt mit der Frage zusammen, wie die Wärmeträgerflüssigkeit zum und vom Kollektor geleitet wird. Die Leitung zwischen Kollektor und Technikraum erfolgt entweder über klassische Kupfer- oder Edelstahlrohre oder über vorisolierte Flexrohre 2 in 1 (Zufuhr und Rücklauf in einem flexiblen, bereits isolierten Mantel) – letztere sparen Montagezeit, da sie nicht zusätzlich auf dem Dach oder in der Schacht isoliert werden müssen. Gerade bei der Dachmontage ist diese Zeitersparnis spürbar, da Arbeiten in der Höhe immer langsamer und komplizierter sind als Arbeiten am Boden oder im Technikraum.

Die Route der Rohrleitung vom Kollektor muss bereits bei der Planung der Befestigung berücksichtigt werden – die Konstruktion sollte es ermöglichen, die Rohrleitung ohne unnötige scharfe Biegeformen direkt am Kollektor zu führen und die Rohrleitung vor mechanischem Schaden (z. B. durch Abreiben an Dachkante oder Konstruktion bei Wind) zu schützen. Bei Schrägdächern wird die Rohrleitung meist entlang der Sparre oder der Dachlattung zum gemeinsamen Durchgang durch das Dach geführt, bei Flachdächern entlang der Dachfläche zum Durchgang oder Schacht, und bei Fassadenmontage ist die Route am kürzesten, da der Technikraum oft direkt hinter der Wand liegt, an der der Kollektor befestigt ist.

Ein konkretes Lösung für die Leitung kann man z. B. bei der Solarflexrohre 2 in 1, Länge 10 m betrachten – eine vorisolierte Doppelleitung, die in einer Rolle geliefert wird und sich einfach neben der Kollektor-Konstruktion zum Dachdurchgang legen lässt. Wo hingegen die klassische Lösung mit einzelnen Rohren gewählt wird, wird oft Edelstahlrohre, Wellrohre verwendet – flexible Edelstahlrohre, die gegen hohe Temperaturen beständig sind, die die Wärmeträgerflüssigkeit im Solarkollektor in der Regel erreicht, besonders in den Sommermonaten bei starker Sonneneinstrahlung und geringer Warmwasserentnahme. Mehr über die Auswahl und Montage der Leitungen finden Sie im Artikel Solarröhren und Edelstahlwellrohre – wie sie funktionieren.

Was nach der Montage der Konstruktion folgt: Warmwasserspeicher, Pumpe und Regelung

Die Befestigung des Kollektors ist nur der erste Schritt der physischen Realisierung – damit das System tatsächlich funktioniert, muss es an drei weitere Komponenten angeschlossen werden. Erstens der Solarspeicher, der im Gegensatz zum herkömmlichen Boiler mindestens einen Wärmetauscher hat, der an den Solarkreislauf angeschlossen ist (häufig auch einen zweiten Wärmetauscher für die Nachheizung mit dem Kessel) – das Wasser wird indirekt erhitzt, die Solarflüssigkeit zirkuliert in einem abgeschlossenen Kreislauf und kommt nicht mit dem Brauchwasser in Berührung. Welcher Typ und welche Größe des Speichers für Ihr Haus geeignet ist, erfahren Sie im Artikel Welchen Solarspeicher brauche ich.

Der zweite Bestandteil ist die Pumpeneinheit, die ein Pumpenaggregat, Schieber, Thermometer oder Manometer sowie ein Sicherheitsventil enthält – in einem kompakten Block vereint, erleichtert sie die Montage und den Service. Genau deshalb wird die Pumpeneinheit in der Regel direkt im Technikraum am Speicher montiert und nicht am Kollektor auf dem Dach, zu dem nur noch das Rohr führt. Ein Beispiel ist die Solarpumpeneinheit ZP2-12 ECO – eine komplette Pumpengruppe (Umwälzpumpe, Ventile, Manometer, Sicherheitsventil) zum Kreislauf der Solarflüssigkeit zwischen Kollektor und Speicher.

Der dritte Bestandteil ist die Steuereinheit (Solarsteuerung), die mithilfe von Sensoren die Temperatur am Kollektor und im Speicher vergleicht – sobald der Kollektor um den eingestellten Unterschied wärmer ist als der Speicher, schaltet die Steuereinheit die Umwälzpumpe der Solaranlage ein. Einer der Sensoren wird direkt am Kollektor oder in unmittelbarer Nähe montiert, was ein weiterer Grund ist, warum bei der Planung der Kollektorbefestigung bereits die Kabeltrasse des Sensors parallel zum Rohr verlegt wird – entlang der gleichen Route, wie der eigentliche Solaranschluss. Ein Beispiel für eine Steuereinheit ist die Euroster 813 Solar, die zum Steuern der Pumpe anhand des Temperaturunterschieds zwischen Kollektor und Speicher dient. Detaillierter über die Auswahl und Einstellung der Regelung sowie der Pumpeneinheiten schreiben wir im Artikel Steuereinheiten und Pumpengruppen von Solarsystemen.

Das Solarsystem ergänzt somit die Hauptwärmequelle – den Kessel oder die Wärmepumpe – insbesondere bei der Erwärmung von Warmwasser in den Sommermonaten. Wie genau der Solaranschluss mit dem Kessel zusammenarbeitet und wann die Nachheizung automatisch eingeschaltet wird, erklären wir im Artikel Solaranschluss als Ergänzung zum Kessel.

Befüllen, Entlüften und Ausdehnungsgefäß nach der Montage der Konstruktion

Nach Abschluss der Kollektorbefestigung, Anschluss der Rohrleitung und Verbindung mit dem Speicher sowie der Pumpeneinheit folgt der letzte Schritt – das Befüllen und Entlüften des Solarkreislaufs. Der Solarkreislauf ist ein geschlossenes, druckbehaftetes System mit eigenem Ausdehnungsgefäß, das die Volumenausdehnung des Wärmeträgers bei hohen Temperaturen kompensiert – im Sommer kann die Temperatur der Flüssigkeit am Kollektor hohe Werte erreichen, insbesondere wenn die Wärme aus dem Kollektor vorübergehend nicht abgegeben werden kann (z. B. wenn der Speicher bereits vollständig erhitzt ist), und ohne ausreichend dimensioniertes Ausdehnungsgefäß könnte der Druck im Kreislauf gefährlich ansteigen.

Der Kreislauf wird manuell oder elektrisch über Befüllventile befüllt und entlüftet, ähnlich wie ein Heizkreislauf – die Flüssigkeit wird durch Druck in das System hineingedrückt, wobei die Luft gleichzeitig über Entlüftungsventile, die in der Regel am höchsten Punkt des Kreislaufs, also direkt am Kollektor oder unmittelbar darunter, montiert sind, herausgedrückt wird. Genau deshalb ist es wichtig, dass die Befestigungsstruktur einen sicheren und bequemen Zugang zum Entlüftungsventil beim ersten Befüllen und auch bei eventuellem Nachfüllen nach Jahren des Betriebs ermöglicht – wenn der Kollektor so befestigt ist, dass das Ventil nur mit riskanter Akrobatik am Dachrand erreicht werden kann, erschwert das den regulären Service erheblich.

Ein gründliches Entlüften ist auch deshalb wichtig, weil eine Luftblase, die sich im höchsten Punkt des Kreislaufs (also gerade am Kollektor) festsetzt, den Fluss des Wärmeträgers behindern und an dieser Stelle lokal eine Überhitzung der Flüssigkeit verursachen könnte. Nach dem ersten Befüllen und Entlüften wird das System in Betrieb genommen und die Steuereinheit übernimmt die automatische Betriebsführung – sie schaltet die Pumpe entsprechend dem Temperaturunterschied zwischen Kollektor und Speicher ein und aus, ohne weitere Eingriffe der Bedienung, mit Ausnahme der regelmäßigen jährlichen Kontrolle des Drucks, des Zustands der Frostschutzflüssigkeit und der Dichtheit der Verbindungen. Typische Störungen und Wartungsarbeiten, einschließlich periodischem Nachfüllen und Druckkontrolle, beschreiben wir detailliert im Artikel Service, Befüllen und häufige Störungen von Solarsystemen.

Reale Beispiele aus der Praxis

Montageablauf von der Befestigung des Kollektors bis zum Start des Kreislaufs in einem realen Beispiel.

Einfamilienhaus mit Schrägdach, belegt mit gebratenen Schindeln. Es handelt sich um ein freistehendes Einfamilienhaus mit Walmdach mit einem Neigungswinkel von ca. 38°, wobei eine Dachfläche nach Süden ausgerichtet ist und keine Schattenspender (Schornstein oder Dachfenster) die betrachtete Fläche für Kollektoren beeinträchtigen. Auf dem Dach sind zwei flache Kollektoren nebeneinander montiert, befestigt mit Dachhaken, die auf den gebratenen Schindeln speziell geformt sind, an der Latte befestigt und mit Schrauben in den Sparren verankert. Die Montageprofile, die die Haken verbinden, bildeten eine Ebene, die die Dachneigung nachbildete, sodass die Kollektoren nicht stärker in den Wind hervorstehen, als unbedingt notwendig. Der Anschluss zum Technikraum im Keller wurde mit einer vorisolierten Flexrohre 2in1 gelöst, die parallel zur Konstruktion zum gemeinsamen Dachdurchgang in der Nähe der Giebelseite führte, von wo aus sie entlang der Fassade nach unten in den Technikraum verlief. Dadurch entfiel die Notwendigkeit einer zusätzlichen Dachrohrisolierung, was bei Arbeiten in der Höhe immer ein Risiko und eine Zeitschwendung darstellt. Der Dachdurchgang wurde mit einer speziellen Manschette, kompatibel mit dem Schindeltyp, abgedichtet, mit doppelter Überdeckung der umliegenden Schindeln zur Sicherheit gegen Niederschlag. Das System wurde an einen Solarspeicher mit zwei Wärmetauschern (Solar- und Nachheizkessel) angeschlossen, an eine Pumpeneinheit und an eine Steuereinheit, die die Temperatur des Kollektors und des Speichers vergleicht. Nach dem ersten Befüllen und Entlüften des Kreislaufs (das Entlüftungsventil war direkt unter dem First montiert und von der Leiter aus zugänglich, ohne dass man auf das Dach gehen musste) übernahm das System die automatische Betriebsführung und deckte im Sommer den überwiegenden Teil des Warmwasserbedarfs ab, ohne dass eine Nachheizung mit dem Kessel erforderlich war.

Einfamilienhaus mit Flachdach (Bungalow). Der zweite typische Fall ist ein einstöckiges Einfamilienhaus mit Flachdach und klassischer Aufbauweise (tragender Stahlbetondecke, Wärmedämmung, kontinuierliche Dampfsperre). Da das Dach keinen natürlichen Neigungswinkel für den Kollektor aufweist, war es notwendig, eine separate tragende Konstruktion mit einstellbarem Neigungswinkel zu wählen – in diesem Fall eine Befestigungseinrichtung für Kollektoren auf Flachdächern bis zu einem Neigungswinkel von 15°, die den Abmessungen des montierten Kollektors entspricht. Da der Eigentümer nicht in die kontinuierliche Dampfsperre eingreifen wollte (um nicht die Garantie auf das Dachdichtsystem zu verlieren, die vom Dachbauer gewährt wird), wurde die Variante der ballastierten Konstruktion gewählt – die tragende Konstruktion wurde durch Betonplatten entsprechend den Empfehlungen des Herstellers der Konstruktion so ausreichend belastet, dass sie durch ihr eigenes Gewicht dem Auftrieb bei starkem Wind standhielt, ohne dass ein einziges Durchgangselement in die Dampfsperre erforderlich war. Der Neigungswinkel von 15° sorgte dafür, dass Regenwasser den Staub und Pollen zuverlässig von der Kollektoroberfläche spült, sodass weder nach mehreren Monaten Betrieb eine manuelle Reinigung erforderlich war. Die Verlegung zum Technikraum wurde in diesem Fall durch einen klassischen Edelstahlwellrohranschluss entlang der Dachfläche zum Durchgang im Bereich der bestehenden Lüftungsschacht gelöst, bei dem der Durchgang bereits konstruktiv gelöst war und es nicht notwendig war, einen neuen zu schaffen. Diese Kombination – ballastierte Konstruktion ohne Durchgang in die Dampfsperre, bestehender Schacht für die Rohrleitung – ermöglichte die Realisierung ohne jedwedes Risiko für die ursprüngliche Dampfsperre des Daches.

Häufig gestellte Fragen zur Befestigung von Kollektoren

Kann die gleiche Montagekonstruktion für jeden Kollektor verwendet werden?
Nein. Die Konstruktion muss exakt den Abmessungen und der Masse des konkreten Typs und der Größe des Kollektors entsprechen – die Ausführung der Halterung, die Länge der Profile und die Art der Befestigung variieren je nach Hersteller und Modell. Deshalb werden Montagesets immer als „Montageset für Kollektor XYZ“ verkauft, nicht als universelle Bauteile.

Welcher Neigungswinkel ist für einen Kollektor auf einem Flachdach minimal?
In der Praxis wird in der Regel 15° als Minimum gewählt, hauptsächlich wegen der Selbstreinigung durch Regen und der Ableitung des Wassers unter der Konstruktion. Ein geringerer Neigungswinkel erhöht das Risiko, dass sich auf der Kollektorfläche Staub und Schmutz über einen längeren Zeitraum ansammeln, was die Leistung verringert.

Muss bei der Montage auf einem Flachdach immer die Dampfsperre durchbohrt werden?
Nein, es gibt auch ballastierte (gewichtete) Konstruktionen, die nicht durch das Dachdichtsystem verankert werden, sondern durch ihr eigenes Gewicht oder zusätzliche Ballastlasten dem Auftrieb standhalten. Die Wahl hängt von der Tragfähigkeit des Daches, der Windzone und davon ab, ob es sinnvoll ist, in die bestehende Dampfsperre einzudringen.

Ist die Aufstellung an der Fassade genauso leistungsfähig wie auf dem Dach?
Hinsicht des jährlichen Ertrags ist die vertikale Montage an der Fassade in der Regel weniger vorteilhaft als die optimale Neigung auf dem Dach, doch in den Wintermonaten, wenn die Sonne tief über dem Horizont steht, kann eine vertikale Aufstellung überraschend gute Leistungen liefern, gerade dann, wenn sie am dringendsten benötigt wird.

Inwiefern hängt die Dachbedeckung eines Schrägdachs von der Wahl des Befestigungselements ab?
Grundlegend – für Schiefer, Metalldeckung und Wellblech gibt es unterschiedliche Arten von Dachhaken und Durchgangselementen, die exakt auf den Profil der jeweiligen Dachbedeckung abgestimmt sind, um den Durchgang zuverlässig abzudichten und den Haken sicher aufzuhängen oder einzuschrauben.

Wo wird der Entlüftungsventil des Solarkreislaufs angebracht?
In der Regel im höchsten Punkt des Kreislaufs, also direkt am Kollektor oder unmittelbar darunter. Deshalb ist es wichtig, dass die Befestigungsstruktur den Zugang zu diesem Punkt bei der ersten Füllung und bei späteren Wartungen sicher ermöglicht.

Beeinflusst der Rohrleitungstyp (flexible Leitung vs. Kupfer- oder Edelstahlrohre) die Befestigungsart des Kollektors?
Die direkte Befestigung des Kollektors nicht, doch die Leitungsroute entlang der Konstruktion und der Dachdurchgang – eine vorkonditionierte 2-in-1-Flexleitung wird als einheitlicher Gesamtbestand geführt und muss nicht zusätzlich auf dem Dach isoliert werden, was die Montagezeit in der Höhe verkürzt.

Warum hat der Solarkreislauf seine eigene Ausdehnungsgefäß, wenn der Heizkreislauf auch eins hat?
Der Solarkreislauf ist ein eigenständiger, abgeschlossener Drucksystem, der vom Heizkreislauf durch einen Wärmetauscher im Speicher getrennt ist. Die Wärmeträgerflüssigkeit darin erreicht im Sommer hohe Temperaturen und benötigt eine eigene Ausdehnungsgefäß zur Kompensation der Volumenausdehnung, unabhängig vom Heizsystem.

Kann ein Vakuumkollektor an der gleichen Konstruktion befestigt werden wie ein Flachkollektor?
Nicht direkt – Vakuumkollektoren haben ein anderes Gewichtsprofil (Kollektorhauptteil und Reihe von Glasrohren anstelle eines geschlossenen Rahmens), deshalb werden für sie Konstruktionen verwendet, die genau diesem Formtyp angepasst sind, obwohl das Prinzip der Befestigung in das Dach oder die Fassade konzeptionell ähnlich ist.

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