13 Montagesystemen

• Paneel: wordt met klemmen op rails of profielen gehouden. Het paneel mag niet vervormen door de klemmen, want dat kan verborgen celschade geven. Een verstelbaar bevestigingssysteem heeft de voorkeur.
• Rails: metalen profielen waarop de panelen rusten. Ze verdelen de krachten over de dichtstbijzijnde haken en kunnen staand (portret) of liggend (landschap) lopen.
• Dakhaken: verbinden de rails met het dak. Ze gaan door de overlap van de dakbedekking en worden in de dakconstructie (gordingen, sporen of panlatten) geschroefd.
• Bevestigingsmateriaal: schroeven, klemmen en eventueel ballast, meestal van roestvrij staal of aluminium. Alleen de haken verschillen per soort dakbedekking.

De paneelfabrikant geeft aan waar je een paneel mag klemmen (de klemzones), hoe het gemonteerd moet worden en welke belasting het aankan. Klem je buiten die zones, dan belast je het paneel anders dan het getest is. Ook het aanhaalmoment van klemmen en bevestigingen moet kloppen met de instructies. Sterke rails maken ongeschikte schroeven of een te zwakke ondergrond niet goed: elke schakel in de keten moet berekend zijn op de verwachte belasting.

• Op de dakbedekking. De panelen rusten op rails die aan de dakconstructie vastzitten. De dakbedekking blijft de regen tegenhouden. Dit is de gangbare manier.
• Integratie (indak). Een deel van de dakbedekking wordt vervangen door panelen met waterdichte aansluitingen.
• Half geïntegreerd. Onder de panelen nemen vervangende elementen de functie van het dak over. Dat is eerder zeldzaam en vooral interessant bij nieuwbouw of renovatie.

⏱ Let op de btw: panelen die als dakbedekking in een nieuwbouwwoning zijn geïntegreerd, vallen volgens de Belastingdienst onder 21 % btw, gewone panelen op of bij een woning onder 0 %. Meer in Btw: 0 % op panelen, 21 % op de rest.

Enkele vuistregels:

• Bevestigingen moeten geschroefd zijn. Vastgespijkerde systemen zijn niet geschikt.
• Onder de panelen blijft minstens 50 mm vrij (rails dwars op de helling) of 20 mm (rails evenwijdig met de helling), zodat je bladeren kunt verwijderen.
• Langs de dakranden en de nok blijft een vrije zone van ongeveer 30 cm voor inspectie.

De resterende levensduur van het dak moet langer zijn dan die van de installatie: reken op minstens 20 tot 25 jaar. Doorboringen moeten waterdicht en vakkundig uitgevoerd zijn. Corrosie is een risico bij water, zeelucht, industrie en een combinatie van verschillende metalen.

De windbelasting volgt de Eurocode NEN-EN 1991-1-4 met de Nederlandse nationale bijlage. Voor een paneel op een hellend dak geldt: windkracht = stuwdruk × krachtcoëfficiënt. De stuwdruk is de plaatselijke maximale winddruk, afhankelijk van het windgebied, het terrein en de hoogte. De krachtcoëfficiënt hangt af van de plek op het dak en de montagewijze. Een minteken betekent zuiging: de wind trekt het paneel naar buiten.

Rand- en hoekzones van het dak krijgen de hoogste belasting. Nederland is verdeeld in drie windgebieden. De referentiewindsnelheid is 29,5 m/s in windgebied I (de kust en de Waddeneilanden), 27,0 m/s in windgebied II en 24,5 m/s in windgebied III (het binnenland in het zuiden en oosten). Een paneel aan de kust moet dus steviger vast dan hetzelfde paneel in Brabant.

De norm NEN 7250 vertaalt dat naar zonne-energiesystemen: windbelasting, brandveiligheid, bevestiging en de geschiktheid van het dak. ⏱ De huidige versie verscheen in januari 2022. Laat een installateur met de actuele waarden rekenen.

Sneeuw schuift naar de onderrand van de panelen en hoopt zich daar op. Vorst en dooi kunnen die sneeuw verdichten. Een zonnepaneel weegt zelf ongeveer 11 tot 13 kg per m².

Deze cijfers zijn indicatief. Meer uitleg vind je in Panelen op een plat dak.

• Ballast: indicatief meer dan 80 kg per m² dak. Veel platte daken van woningen zijn licht gebouwd. Het dak en de draagconstructie moeten het extra gewicht aantoonbaar aankunnen; een constructeur controleert dat.
• Verankerd aan de constructie: indicatief meer dan 40 kg per m². Dat vraagt een volledige afdichting rond de ankerpunten.
• Gekleefd: flexibele dunnefilmpanelen, onder 10 kg per m², voor een helling van 0° tot 10°.

Losliggende panelen met ballast kunnen oplichten, kantelen of schuiven. Leg geen panelen in de hoek- en randzones van het dak. Die zones zijn zo breed als de kleinste van twee maten: twee keer de gebouwhoogte of de gebouwbreedte. Na stormen worden vooral schadegevallen bij systemen met ballast gemeld.

Voor de bevestiging op stalen profielplaten (draagkracht van de plaat, plaats en aantal schroeven) bestaat geen algemene vuistregel. Laat dat uitwerken door een constructeur of de installateur, en vraag de berekening op papier.

Dit voorbeeld laat zien hoe de krachten oplopen. Het neemt de waarden over uit het rekenvoorbeeld van het WTCB: een stuwdruk van 815 Pa, een helling van 40°, een gebouw van 12 m hoog in een bebouwde omgeving. De natuurkunde is in Nederland dezelfde; de stuwdruk voor jouw woning hangt af van je windgebied, de omgeving en de hoogte.

We gaan uit van:

• één paneel van 1,7 × 1,1 m (een aangenomen oppervlak van 1,87 m²);
• een drukcoëfficiënt van −1,2 in het midden en −2,0 in de randzone;
• een eigen gewicht van 12 kg per m².

De zuiging is dus tot ongeveer 14 keer het gewicht van het paneel. De kracht loopt van de wind naar het paneel, de klemmen, de rail, de haken, de schroeven en het hout. De zwakste schakel bepaalt de sterkte. In het WTCB-voorbeeld is de kracht op een haak 1.227 N, en twee schroeven van 6 × 80 mm houden tot ongeveer 3.885 N vast. In windgebied I aan de kust ligt de stuwdruk hoger dan in het binnenland, dus daar lopen deze getallen nog op.

Hoe stevig jouw panelen vast moeten, volgt uit een berekening voor jouw dak, met je windgebied en de staat van je dakconstructie. Een installateur die het dak van binnen en van buiten bekijkt, kan die maken. De panelen moeten er 25 jaar stormen doorstaan.

Een foto van de afgewerkte panelen zegt weinig over wat eronder zit. Vraag daarom een montagedossier: de naam van het systeem, de windberekening volgens NEN 7250 of NEN-EN 1991-1-4, de plaats van de bevestigingen en foto's van de belangrijke details tijdens de uitvoering (haken, doorvoeren, afdichtingen). Doorvoeren moeten duurzaam waterdicht zijn, er moet ruimte zijn voor ventilatie en een veilige kabelgeleiding, en de materialen moeten bij elkaar passen zodat er geen corrosie ontstaat.

• De wind trekt harder aan een paneel dan zijn eigen gewicht. In het voorbeeld is de zuiging in de randzone ruim tien keer het paneelgewicht.
• Twee dikke schroeven houden meer vast dan vier dunne. In het WTCB-voorbeeld (houtklasse C18) houden vier schroeven van 4 × 50 mm 3.938 N vast, twee schroeven van 6 × 80 mm 6.170 N.
• Aan de kust moet het steviger. Windgebied I heeft een referentiewindsnelheid van 29,5 m/s, windgebied III 24,5 m/s.
• Niet elk dak kan panelen dragen. Op een asbestdak raden we panelen af, en rieten daken en groendaken vragen een aparte beoordeling.

• Krachtenpad. Bij zuiging gaat de kracht via paneel, klemmen en rail naar de haken en dan naar de schroeven in het hout. De schroefkracht volgt uit het moment rond het draaipunt van de haak.
• Uittrekweerstand. Die hangt af van de houtklasse (C14 tot D70, dichtheid 290 tot 900 kg/m³), de schroef en de indringdiepte. Het aantal schroeven telt niet lineair mee: de rekenformule gebruikt n^0,9.
• Windgebieden. Volgens de Nederlandse nationale bijlage bij NEN-EN 1991-1-4 is de referentiewindsnelheid 29,5, 27,0 en 24,5 m/s voor windgebied I, II en III. Dicht bij de grens tussen twee gebieden geldt een geleidelijke overgang.
• Windweerstand testen. Kiwa test de windweerstand van zonne-energiesystemen volgens de methode in NEN 7250.

• Solar Magazine, Nieuwe versie van norm NEN 7250 gepubliceerd (2022)
• Kiwa, Windweerstand zonne-energiesystemen
• Windbelasting volgens NEN-EN 1991-1-4 met Nederlandse bijlage (designforms)
• WTCB, Verankering van fotovoltaïsche panelen op hellende daken
• WTCB-Contact 2017/3, rekentool voor de verankeringen
• WTCB-Contact 2013/4, manipulatie van kristallijne fotovoltaïsche panelen
• Belastingdienst, nultarief zonnepanelen
• IPLO, Voorwaarden vergunningvrij plaatsen van zonnepanelen