Versuchsgebäude mit unterschiedlichen Dachaufbauten zur Untersuchung der Auswirkung der Verschattung durch PV-Anlagen“
Foto: P. Kölsch, Fraunhofer IBP aus Holzbau Quadriga Nr. 6/2025 Abb. 1
PV-Module verschatten die Dachfläche. Dadurch bleibt das Dach vor allem im Sommer kühler und kann schlechter austrocknen. Bisher fehlte ein geeignetes Rechenmodell, um diesen Einfluss bei Steildächern zuverlässig zu berücksichtigen.
Die Änderung des Feuchteverhaltens wurde mit bisherigen Ansätzen häufig unter-, aber auch überschätzt. Die hier vorgestellte Studie liefert nun einen Modellansatz für die hygrothermische Berechnung, mit dem die Feuchtesicherheit der Konstruktionen beurteilt und nachgewiesen werden kann.
Der Fachartikel „Hygrothermische Simulation von Steildächern mit Solaranlagen“ des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP, Holzkirchen, (Bauphysik 48 (2026), Heft 2, DOI 10.1002/bapi.70041) verfasst von Philipp Kölsch, untersucht, wie PV- und Solaranlagen die Temperaturen und die Austrocknung im Dachaufbau verändern. Der Artikel liefert damit wichtige Erkenntnisse für die Planung und Ausführung von Steildächern mit Solar- und PV-Anlagen. In den Untersuchungen wurden Temperaturverläufe und Feuchteentwicklungen an unterschiedlichen Dachaufbauten an zwei Standorten jeweils über einen Zeitraum eines Jahres aufgezeichnet und ausgewertet. 
Untersucht wurden ein 40° geneigtes, südorientiertes Bestandsdach in Leutkirch sowie ein 16° geneigtes Nord-/Süd-Versuchsdach in Holzkirchen. An beiden Standorten wurden Referenzflächen ohne Solaranlage und südseitige Flächen mit Aufdach-PV untersucht, in Leutkirch zusätzlich ein Vakuumröhrenkollektor.
Ergebnis der Untersuchungen:
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die bisher häufig zur Bewertung des hygrothermischen Verhaltens herangezogene Simulation eines unverschatteten und nach Norden ausgerichteten Steildachs die PV-Situation nicht zuverlässig und nicht generell auf der sicheren Seite abbilden kann. Auch der Ansatz aus dem WTA-Merkblatt 6-8 hilft hier nicht weiter: Er wurde für verschattete Flachdächer entwickelt und bewertet Steildächer meist zu ungünstig, wodurch er für eine genaue Bewertung ungeeignet ist.
Durch die im Projekt durchgeführten Messungen und Simulationen konnte ein praxisgerechtes Verschattungsmodell erstellt werden. Die neuen Berechnungsansätze sind bereits in dem hygrothermischen Simulationsprogramm WUFI Pro 7 integriert. Damit lassen sich Dachaufbauten beliebiger Dachneigungen und Dachausrichtungen an verschiedenen Standorten mit PV-Anlagen bezüglich ihres Feuchteverhaltens realitätsnah beurteilen. Somit kann die Feuchtesicherheit solcher Steildächer im Rahmen eines hygrothermischen Feuchteschutznachweises nach DIN 4108-3, Anhang D, beurteilt werden.
Fazit für die Praxis:
Kritisch zu bewerten sind von innen sanierte oder unsanierte Steildächer mit einer außenliegenden diffusionshemmenden bzw. dampfbremsenden Schicht (z.B. Bitumenbahn) als Unterdach. In solchen Fällen empfiehlt sich eine individuelle hygrothermische Untersuchung (z. B. mit WUFI) zur genauen Einschätzung der Feuchtesituation. Dachaufbauten mit einer Aufsparrendämmung und diffusionsoffenen Unterdachbahnen bieten sich dagegen als mögliche Lösung an. Ob diese Lösung passt, muss jedoch für den jeweiligen Dachaufbau individuell geprüft werden.
Eine feuchtevariable Dampfbremse auf der Raumseite verbessert die Austrocknungsmöglichkeiten, bietet aber allein noch keine Gewähr dafür, dass der Dachaufbau dauerhaft schadensfrei bleibt. Hierbei ist grundsätzlich eine sorgfältige Ausführung der Luftdichtigkeit sehr wichtig, um einen Eintrag von Feuchtigkeit durch Luftströmungen von der Raumseite in den Dachaufbau zu verhindern.
Bei solarer Einstrahlung weist ein durch eine PV-Anlage verschattetes Steildach niedrigere Oberflächentemperaturen auf dem Unterdach auf als ein unverschattetes Dach. Die tendenziell niedrigeren Temperaturen beeinflussen das Rücktrocknungspotenzial in den Sommermonaten und dadurch das Feuchteverhalten der ganzen Dachkonstruktion maßgeblich. Dies bedeutet, das Dach kann im Sommer schlechter nach innen austrocknen. Feuchtigkeit kann sich unter Umständen über mehrere Jahre im Aufbau anreichern.
Problematische Feuchtegehalte entstehen oft nicht sofort, sondern erst nach mehreren Jahren. Deshalb darf aus einem zunächst schadensfreien Zustand nicht automatisch auf eine dauerhaft sichere Konstruktion geschlossen werden.
Ob nachweisfreie Steildachkonstruktionen auch mit PV-Belegung nachweisfrei bleiben, ist in der DIN 4108-3 derzeit nicht eindeutig geregelt. Für eine sichere Planung empfiehlt sich daher eine hygrothermische Beurteilung der Feuchtesicherheit unter Berücksichtigung der PV-Anlage. Hierfür kann die Konstruktion beispielsweise nach DIN 4108-3, Anhang D, mit WUFI berechnet werden. Dabei werden neben dem exakten Dachaufbau insbesondere folgende Punkte berücksichtigt:
- Art der Solaranlage
- Sonneneinstrahlung und Klimabedingungen am jeweiligen Standort,
- die Dachausrichtung und Neigung
- die Belüftung unter der Dachdeckung
Hierdurch kann der Feuchteschutz detailliert für die individuelle Situation nachgewiesen werden. Das HBZ* bietet u.a. solche Simulationen mit WUFI an und kann für Sie die Feuchteschutznachweise nach DIN 4108-3 erstellen.
Sprechen Sie uns gerne an.
