Hagel en storm op een schilddak met solarfels

Een schilddak heeft geen platte gevelkant die het weer moet trotseren. Alle vier de zijden lopen schuin af naar de goot, en op elke hoek loopt een kepersnede waar twee vlakken tegen elkaar aan komen. Dat is meteen het verschil met een zadeldak of een lessenaarsdak: bij een schild zijn er geen twee grote vlakken maar vier kleinere, en op elke hoekkeper eindigt een baan eerder dan op het vlak zelf. Voor een felsbaan met zonnecellen erin heeft dat gevolgen voor de indeling, en voor wat storm en hagel er mee kunnen doen.

Wind grijpt onder een rand die omhoogsteekt. Op een dak met panelen op beugels is die rand er altijd: het paneel ligt een paar centimeter boven het dakvlak, en bij hoge windsnelheid ontstaat onder die rand een drukverschil dat aan de bevestiging trekt. Op de hoeken van een schilddak is die belasting het grootst, omdat de luchtstroom daar van richting verandert en versnelt. Bij solarfels is er geen rand om onder te grijpen. De cel ligt in het vlak van de baan, op dezelfde hoogte als het staal ernaast, en de bevestiging zit onder de fels, niet in een beugel die apart weerstand moet bieden. De wind stroomt over het dakvlak zoals hij dat over een gewoon stalen dak doet, ook op de hoekkepers waar de luchtstroom het felst is.

Wat er dan aan risico overblijft, is niet nul. Het is de fels zelf, en de naad waar twee dakvlakken samenkomen bij de keper. Een fels van 35 mm haaks opstaand is stevig, maar op een hoekkeper lopen de banen van twee vlakken tegen elkaar aan, en dat vraagt om zorgvuldig snijwerk en een goede aansluiting. Bij een schilddak met vier korte vlakken zijn er vier van die hoekkepers, tegenover twee bij een zadeldak. Dat betekent niet meer kans op schade door storm, want de bevestiging van de fels verandert niet, maar het betekent wel dat de opbouw op de hoeken preciezer moet zijn uitgevoerd. Een aannemer die op een schilddak werkt, snijdt meer maatwerkstukken dan op een eenvoudig zadeldak, en elk van die stukken moet weer even goed aansluiten op de klem onder de fels.

Hagel is een ander verhaal dan wind. Waar wind grijpt aan een rand, valt hagel recht naar beneden op het vlak. Op een schilddak met vier hellende vlakken raakt de hagel elk vlak onder een iets andere hoek, afhankelijk van de dakhelling en de richting waaruit de bui komt. Een steil schilddak vangt minder rechtstreekse klap dan een vlak met een flauwe helling, simpelweg omdat de hoek van inslag schuiner is. Dat scheelt niet veel, maar het scheelt wel iets, en het is een van de dingen die meespelen bij de keuze van de uitvoering.

Wat een hagelkorrel doet als hij een cel in een stalen baan raakt, is een andere vraag dan wat hij doet bij een paneel dat los op het dak ligt. Een paneel op beugels heeft een glazen voorkant die op een frame rust, met lucht erachter. Bij een harde inslag kan het glas verend meebewegen op dat frame, en bij een echt zware hagelkorrel kan het breken. De cel in een felsbaan ligt in het staal zelf, gedragen door de baan waarin hij is verwerkt, zonder luchtspouw erachter. Dat is een andere constructie, en die reageert anders op een klap van boven. Bij hagel van gangbare grootte is dat verschil vooral theoretisch: beide oplossingen zijn ontworpen om dat soort belasting op te vangen. Bij extreme hagel, het soort waarbij ook dakpannen breken, is elk dakmateriaal getest tot een grens, en die grens verschilt per uitvoering. Wij rekenen dat na op tekening, per project, en verzinnen geen cijfer dat overal hetzelfde is.

De indeling van een schilddak bepaalt hoeveel van het vlak met volle banen gedekt kan worden. Bij een zadeldak lopen de banen van goot tot nok in één rechte lijn, en op een regelmatige kap is bijna elke baan even lang. Bij een schilddak eindigt elke baan op de plek waar hij de hoekkeper raakt, en die plek ligt op elk vlak weer anders. Aan de goot is het vlak breed, en lopen er veel volle banen naast elkaar. Naar de nok toe wordt het vlak smaller, en de buitenste banen worden korter, tot ze op de hoekkeper aflopen in een punt. Dat betekent dat er op een schilddak minder volledige, ongesneden banen met een cel erin passen dan op een zadeldak van vergelijkbare oppervlakte. De stukken die overblijven aan de randen van elk vlak, de driehoekige stroken tegen de kepers aan, zijn vaak te smal of te schuin voor een volledige cel en worden gedekt met een baan zonder cel. Dat is geen probleem voor de werking van het dak, want die stroken hoeven niet allemaal stroom te leveren, maar het betekent wel dat het aandeel van het dakvlak dat daadwerkelijk cellen bevat op een schilddak lager uitvalt dan op een zadeldak of lessenaarsdak van dezelfde oppervlakte. Hoeveel lager, hangt af van de exacte maten van het schild: een dak met een lange nok en relatief korte schildvlakken aan de zijkanten verliest minder oppervlak aan de kepers dan een dak waarbij alle vier de vlakken ongeveer even groot zijn.

Waar de ligging het antwoord echt omdraait, is bij een schilddak met veel opgaande delen: dakkapellen, een schoorsteen die door het vlak steekt, ventilatiekanalen die vlak bij een hoekkeper uitkomen. Elk van die doorvoeren ligt al dicht bij een naad tussen twee vlakken, en elke extra naad is een plek waar de indeling in cel-banen en gewone banen opnieuw uitgedacht moet worden. Op een schilddak met veel van dat soort elementen kan het zijn dat er simpelweg te weinig ruimte overblijft voor een zinvol aantal volle cel-banen, en dat een deel van de opwekking beter met losse panelen op een ander, eenvoudiger vlak van hetzelfde gebouw kan gebeuren, of dat gekozen wordt voor een kleiner aandeel cel-banen dan aanvankelijk gedacht. Dat is geen tegenvaller in de constructie, het is een kwestie van rekenen: hoeveel volle banen passen er op elk van de vier vlakken, en is dat aantal genoeg om de investering in een felsbaan met cellen te verantwoorden ten opzichte van een gewoon stalen dak met panelen erop. Wat hagel en storm doen tegenover panelen op beugels is op een ander vlak van deze site uitgewerkt; hier gaat het vooral om wat de vorm van het dak zelf betekent.

Een schilddak leent zich dus goed voor solarfels wat betreft wind, omdat er nergens een rand is die de wind kan vastgrijpen, ook niet op de hoeken waar de luchtstroom het felst is. Voor hagel maakt de vorm zelf weinig verschil; dat hangt vooral af van de helling en van de kracht van de bui. Waar de vorm wel telt, is in de hoeveelheid volle banen die op elk vlak passen, en dat verschilt van schild tot schild. Voor een dak dat toch vervangen wordt, of voor nieuwbouw, is dat een rekensom die per tekening anders uitvalt. Stuur de tekening van het schilddak, met de maten van de vier vlakken en de plek van kepers, kapellen en doorvoeren, en er komt een indeling uit die laat zien hoeveel van het dak daadwerkelijk stroom kan opwekken.