DE10136037A1

DE10136037A1 - Dachintegriertes Solarmodulsystem

Info

Publication number: DE10136037A1
Application number: DE10136037A
Authority: DE
Inventors: Christian Lieberth; Rudi Sebald; Marcus Brand
Original assignee: IBC SOLAR AG
Current assignee: IBC SOLAR AG
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-03-13

Abstract

Bei einem dachintegrierten Solarmodulsystem aus plattenförmigen Solarmodulen (2) mit oder ohne Rahmen sind die Solarmodule nebeneinander angeordnet und durch Haltevorrichtungen (6) am Dach angebracht. Unterhalb der Solarmodule ist am Dach oder in der Haltevorrichtung eine Verblechung (4) vorgesehen. Zwischen den Solarmodulen und der Verblechung weist das Solarmodulsystem einen Abstand zur Hinterlüftung und zur Wasserableitung unterhalb der Module über die Fläche der Verblechung auf. Dabei ragen die Solarmodule weniger als 20 mm über die übrige Dachfläche hinaus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dachintegriertes Solarmodulsystem, insbesondere für Schrägdächer, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Nutzung der Sonnenenergie in der Gebäudetechnik, ist es seit längerem bekannt, auf normalen Dachziegeln oder Dachsteinen Solarmodule zu befestigen und auf der Rückseite untereinander zu verschalten. Durch eine derart exponierte Lage der Solarmodule auf der Oberfläche eines Daches kann es jedoch leicht zu Störungen und Beschädigungen der Solaranlage kommen. Neuere Montageformen für Solarmodule sehen daher eine Integration der einzelnen Module in die Fläche des Daches vor, d. h. Solarmodule werden anstelle von Dachziegeln in die Dachfläche eingesetzt. Daraus ergibt sich für die Solarmodule ein gewisser Schutz und ein ansprechenderes Erscheinungsbild.

Aus der DE 299 15 648 U1 ist beispielsweise ein Solarziegel in Modulbauweise bekannt, dessen Module zur Montage auf der Unterseite in Dachziegelform ausgeführt sind. Durch diese besondere Form lassen sich die Solarmodule an verschiedenen Dachformen anpassen und in die Dachkonstruktion integrieren. Die Unterseite ist hierfür den entsprechenden Vorgaben einer bestimmten Dachkonstruktion anzupassen, wodurch ein hoher Fertigungsaufwand entsteht.

Zur Einbindung der Solarmodule in die Dachfläche werden häufig auch Montageprofile z. B. aus Aluminium oder Kunststoff verwendet, in die die einzelnen Solarmodule eingeschoben werden können. Dabei ist es möglich, rahmenlose Module oder Module mit Randeinfassungen zu verwenden. Bekannt ist auch eine Anordnung planarer Solarmodule bzw. Laminate in Schindeltechnik.

In der DE 195 02 215 A1 ist z. B. ein dachintegriertes Fotovoltaik-Modulsystem beschrieben, bei dem rahmenlose Solarmodule in Querreihen zwischen Querträgern nebeneinander liegend angeordnet sind. Benachbarte Module einer jeweiligen Querreihe sind durch Klemmprofile miteinander verbunden, in die die Module lose randseitig eingesteckt und mit Hilfe eines Füllerprofils festgeklemmt werden können. An der Unterkante werden die Module von Halteklammern an den Querträgern befestigt, um nicht abzurutschen. Die Module einer oberen Reihe stehen mit ihrer Unterkante dachziegelartig über die Module einer darunter liegenden Reihe vor.

Durch Montageprofile installierte Solarsysteme sind jedoch oft nicht wasserdicht verlegt, beispielsweise kann an den Rändern der Solarmodule oder an den Haltevorrichtungen Wasser unter die Dachoberfläche eindringen. Daher ist es erforderlich, unterhalb der Solarmodule eine Vorrichtung zum Ablauf des Wassers vorzusehen.

Aus der DE 196 12 489 C1 ist z. B. ein Fotovoltaiksystem für Schrägdächer bekannt, das auf Trägerelementen angeordnete plattenförmige und rahmenlose Solarmodule aufweist, die schuppenartig überdeckend verlegt sind. Unter dem Längsrand der Solarmodule sind bei diesem Solarsystem Unterdeckelemente vorgesehen, an denen ein trogförmiger Wasserlauf angeordnet ist. Innerhalb dieser Wasserläufe wird das an den Rändern der Solarmodule eindringende Wasser gesammelt und durch die Dachschräge nach unten geleitet.

Jedoch ist es z. B. durch Kriecheffekte und Winddruck möglich, das nicht das gesamte an den Rändern der einzelnen Module eindringende Wasser in den Wasserläufen gesammelt wird. Eine Reduzierung der Randbereiche innerhalb der Solaranlage durch die Verwendung großflächiger Solarmodule oder von Laminaten wird dadurch beschränkt, dass große Module, die nur am Rand gehalten werden, sich im mittleren Bereich durchbiegen können. Dadurch wird die zuverlässige Funktion der Module gefährdet. Letztlich kann es auch zu einem Bruch der Module kommen. Weiter ist nicht auszuschließen, dass Wasser auch an unvorhergesehenen Stellen, an denen kein Wasserablauf vorgesehen ist eindringen kann, z. B. bei Beschädigung der Solarmodule durch Außeneinwirkungen. Dadurch kann es zu einer Durchfeuchtung des Dachbereiches kommen.

Weiter kommt es bei der integrierten Anordnung der Solarmodule in die Dachfläche zu einer Erwärmung der Module. Durch eine derartige Temperaturerhöhung wird die Leistungsfähigkeit der Solarmodule stark herabgesetzt. Es ist deshalb wichtig, beim integrierten Einbau der Solarmodule in die Dachfläche auf eine ausreichende Belüftung der gesamten Solaranlage zu achten, um die Module optimal nutzen zu können.

In der DE 198 02 997 A1 ist ein Dachaufbau zur Anbringung und Befestigung von Solarmodulen angezeigt. Hierfür ist an dem Dach ein Dämmelement befestigt, das auf der Oberfläche Profilrippen aufweist, an denen mittels einer Halteeinrichtung die Solarmodule angebracht sind. Zwischen dem Dämmelement und dem Solarmodul ist zur Hinterlüftung ein Hohlraum vorgesehen, dessen Größe mittels der Höhe der Profilrippe eingestellt werden kann.

Aus der EP 0 905 795 A2 ist ein Aufbau für Solarmodule bekannt, der eine Vielzahl von vertikal verlaufenden Halteschienen für die Module aufweist, die an der Dachverkleidung befestigt sind und in Richtung von Dachfirst zu Dachrinne verlaufen. Zwischen zwei solchen Halteschienen werden die Solarmodule mit Abstand zur Dachverkleidung angebracht. Auf der Unterseite der Solarmodule sind in versetzten Reihen Ablenkvorrichtungen angeordnet, um die Geschwindigkeit des Luftstroms zu vermindern, der von der Dachrinne zum First zwischen der Dachverkleidung und dem Solarmodul verläuft. Außerdem sind die Halteschienen im unteren Bereich mit einer über die gesamte Länge verlaufenden Rille versehen. In dieser Rille wird das am Rand des Rahmens der Solarmodule eindringende Regenwasser aufgenommen und abgeleitet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein dachintegriertes Solarmodulsystem zu schaffen, das trotz integrierter Einbauweise eine ausreichende Belüftung der Solarmodule und eine zuverlässige Wasserableitung und damit eine Dichtigkeit des Daches gewährleistet, einfach und kostengünstig zu montieren ist und einen hinreichenden Schutz für die Solarmodule bietet sowie das vom Dach zu tragende Gewicht reduziert. Zu dem soll die Optik des Systems ansprechend gestaltet werden.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes dachintegriertes Solarmodulsystem gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach weist ein dachintegriertes Solarmodulsystem aus plattenförmigen Solarmodulen mit oder ohne Rahmen, die nebeneinander angeordnet und durch Haltevorrichtungen am Dach oder in der Haltevorrichtung angebracht sind, eine Verblechung auf, die unterhalb der Solarmodule am Dach angeordnet ist. Zwischen den Solarmodulen und der Verblechung besteht ein Abstand zur Hinterlüftung der Solarmodule und zur Wasserableitung unterhalb der Module über die Fläche der Verblechung.

Durch die erfindungsgemäße Verblechung wird an einer beliebigen Stelle eindringendes Wasser aufgefangen und über die gesamte Fläche der Verblechung zur Regenrinne oder auf die Dachziegel ableitet. Wasser, das sich auf einem Dachbereich oberhalb des Solarmodulsystems sammelt und über das Dach in Richtung des Solarmodulsystems abläuft, kann problemlos über die Verblechung abgeleitet werden, auch wenn die Wassermassen z. B. bei starkem Regen erheblich ansteigen. Gleichzeitig wird durch den Abstand zwischen den Solarmodulen und der Verblechung eine gute Hinterlüftung der Module gewährleistet. Dadurch kann eine übermäßige Wärmeentwicklung an den Solarmodulen verhindert werden, indem die Wärme durch Luftströmung zum Dachfirst hin abtransportiert wird, sodass die Leistungsfähigkeit der Module sichergestellt ist.

Trotz des Einbaus eines dachintegrierten Solarmodulsystems wird das Dach durch die erfindungsgemäße Verblechung zuverlässig abgedichtet. Auch bei einer eventuellen Beschädigung der Solarmodule (z. T. kann das chemisch gehärtete vorgespannte Glas der Solarmodule ohne starke Krafteinwirkung springen) bleibt das Dach dicht, da durch die Verblechung auch das Wasser aufgefangen wird, das an einer unvorhergesehenen Stelle eindringt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Abstand zwischen den Solarmodulen und der Verblechung derart dimensioniert, dass die Module weniger als 20 mm über die übrige Dachfläche hinausragen. Dies wird z. B. dadurch möglich, dass eine Verblechung im Vergleich zu anderen Dachverkleidungen dünn ausgelegt werden kann. Die Solarmodule können daher zum Schutz vor äußeren Einflüssen beinahe vollständig (abhängig vom Dachstein) in der Dachfläche versenkt werden.

Vorzugsweise werden rechteckige und plattenförmige Solarmodule versendet und quer zum Dachfirst verlaufend angeordnet. Durch z. B. an der Verblechung vorgesehene Haltevorrichtungen werden die Module an ihrem in Richtung von First zur Traufe verlaufenden Rand, d. h. vertikal, auf dem Dach angebracht. Auf der Verblechung kann wenigstens eine Stütze für jedes Solarmodul oder Laminat derart angeordnet sein, dass die Solarmodule in einem mittleren Bereich ihrer Fläche abgestützt werden. Aufgrund der großen Fläche der Solarmodule, entsteht z. B. aufgrund des Eigengewichts und im Winter auch durch die Schneebelastung eine Durchbiegung der Module oder Laminate. Durch die Stützen kann ein übermäßiges Durchbiegen der Solarmodule verhindert werden. Vorzugsweise sind die Stützen zum weiteren Schutz der Solarmodule auf ihrer Oberfläche mit einer Auflage aus Kunststoff oder Gummi überzogen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Laminate verwendet, d. h. Solarmodule ohne eigenen Rahmen. Zur Halterung dieser Laminate sind neben der Haltevorrichtung der Verblechung zusätzlich Abstandshalter einsetzbar, um den Stoß zwischen den Laminaten zu vermindern. In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Verblechung können kostengünstige, einfache Abstandshalter verwendet werden, da ein u. U. eindringendes Wasser durch die Verblechung leicht abgeleitet werden kann. Erfindungsgemäß weisen die Abstandshalter eine Gummioberfläche auf und sind z. B. H- oder Z-förmig ausgebildet.

Durch die vorliegende Erfindung können herkömmliche, bereits existierende Bauteile ohne Veränderung verwendet werden. Dadurch lässt sich eine schnelle und kostengünstige Montage sicherstellen. Zudem wird ohne großen Konstruktionsaufwand eine gute Wasserableitung und Hinterlüftung der Solarmodule sichergestellt. Durch den Wasserablauf über die gesamte Fläche der Verblechung ist die Dichtigkeit des Daches auch bei unvorhergesehenen Einwirkungen sichergestellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Solarmodulsystems gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2a und 2b eine schematische Darstellung der Abstandshalter gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung der Anordnung der Solarmodule 2 bei einem dachintegrierten Solarmodulsystem gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Auf dem Dach eines Gebäudes, das mit Solarenergie versorgt werden soll, ist wenigstens unter den Solarmodulen 2 eine Verblechung 4 vorgesehen. Die Verblechung kann auch aus Kunststoff oder ähnlichem bestehen. Es ist vorteilhaft, wenn sich die Verblechung 4 der Form eines am Dach befestigten Teils einer Haltevorrichtung 6 anpasst, wie in einem Bereich 8 in Fig. 1 dargestellt ist. An den seitlichen Randbereichen und an dem dem First zugewandten Rand ragt die Verblechung in die für das Dach vorgesehene Dachabdeckung 9 hinein. An dem der Traufe zugewandten Rand kann die Verblechung derart ausgebildet sein, dass sie Wasser, das über ihre Fläche gesammelt und abgeleitet wird, auf die Oberfläche der übrigen Dachabdeckung leitet, von wo es über die Dachabdeckung in die Traufe gelangt oder direkt in die Traufe geleitet werden.
Mit den Haltevorrichtungen 6 sind die Solarmodule 2 über der Verblechung 4 befestigbar. Hierfür können herkömmliche Halterungen verwendet werden. Dabei hat es sich bewährt, die einzelnen Solarmodule durch Einklemmen in den Haltevorrichtungen zu befestigen. Um dabei die Solarmodule nicht zu beschädigen, kann die Klemmvorrichtung gummigelagert sein. Durch das Einklemmen der Solarmodule ist keine Verschraubung der einzelnen Module notwendig, wodurch sie schnell montierbar sind und die Gefahr der Beschädigung minimiert wird.
Die Haltevorrichtungen 4 werden entsprechend der Größe der Solarmodule 2 über der Verblechung verteilt. Dabei können die Solarmodule in Längs- oder Querrichtung über dem Dach angeordnet sein. Bei der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt Solarmodule mit einer Größe von 500-1200 mm Breite und 1000-2000 mm Länge und einer Laminatdicke von 4-8 mm verwendet, es sind aber weitere Maße möglich. Die Solarmodule sind rahmenlos als Laminate ausgebildet. Bevorzugt werden die Solarmodule quer zum Dach, d. h. mit ihrer langen Seite parallel zum First über dem Dach angeordnet und an ihrer schmalen Seite von den Haltevorrichtungen 6 gehalten. Dadurch kann z. B. die erforderliche Anzahl an Haltevorrichtungen reduziert werden.
Bei dieser Anordnungsweise kann insbesondere bei Laminaten im mittleren Bereich eine Durchbiegung wie oben beschrieben erfolgen. Daher kann zum Abstützen der Module in einem mittleren Bereich zwischen den Haltevorrichtungen 4 für jedes Solarmodul 2 wenigstens eine Stütze auf der Verblechung vorgesehen. Die Stützen können aus einem beliebigen Material gestaltet sein, bevorzugt sind sie wenigstens an ihrer Oberfläche, auf der die Solarmodule aufliegen, mit einer Kunststoff- bzw. Gummifläche versehen, sodass Beschädigungen der Solarmodule vermieden werden können.
Die einzelnen Solarmodule sind bei der vorliegenden Erfindung auch in Richtung von First zu Traufe nebeneinander und nicht schindelartig übereinander angeordnet. In dem Stoßbereich, in dem sich zwei angrenzende Solarmodule berühren, sind insbesondere bei rahmenlosen Laminatmodulen erfindungsgemäß Abstandshalter 10 vorgesehen. Hierfür können beispielsweise Vollgummielemente oder auch Metallelemente mit einer Gummibeschichtung verwendet werden.
In Fig. 2a ist ein H-förmiger Abstandshalter 10 gezeigt, der in seinen Aussparungen 12 und 12' den jeweiligen Rand angrenzender Solarmodule 2 und 2' aufnimmt. In Fig. 2b ist ein Z-förmiger Abstandshalter 10 gezeigt. Der Abstandshalter 10 weist einen unteren Steg 14 auf, auf dem ein dem First nahes Solarmodul aufliegt. Der untere Steg 14 ist über einen Verbindungsbereich 16 mit einem oberen Steg 18 verbunden, der über ein angrenzendes, der Traufe nahegelegenes Solarmodul 2' ragt. Wasser, das u. U. an den Grenzen zwischen Abstandshalter und Solarmodulen eindringt, wird von der Verblechung 2 aufgefangen und in Richtung der Traufe abgeleitet.
Die erfindungsgemäße Verblechung ist auf dem Dachunterbau derart angeordnet, dass die fertig auf der Verblechung montierten Solarmodule nur geringfügig über die übrige Dachfläche hinausragen. Bevorzugt stehen die Solarmodule weniger als 10 mm oder 20 mm über die Dachfläche hinaus, weitere, größere Abstände sind aber auch möglich. Aufgrund der Dicke der verwendeten Dachabdeckung wie beispielsweise Ziegel und der Dünne einer verwendeten Verblechung sind hierfür keine besonderen Vorkehrungen erforderlich. Der zwischen den Solarmodulen und der Verblechung verbleibende Zwischenraum dient dem problemlosen Ablauf von unter die Solarmodule 2 eingedrungenem Wasser. Das Wasser kann dabei beinahe ungehindert über die gesamte Fläche der Verblechung in Richtung der Traufe geführt werden. Gleichzeitig dient der Zwischenraum einer ausreichenden Hinterlüftung der Solarmodule, sodass diese sich nicht übermäßig erwärmen und die Leistungsfähigkeit der Module nicht beeinträchtigt wird.
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein dachintegriertes Solarmodulsystem auf kostengünstige und schnelle Weise derart auf einem Dach montiert werden, dass die Dichtigkeit des Daches gewährleistet ist.

Claims

1. Dachintegriertes Solarmodulsystem aus plattenförmigen Solarmodulen mit oder ohne Rahmen, die nebeneinander angeordnet und durch Haltevorrichtungen am Dach angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Solarmodule (2) am Dach oder in der Haltevorrichtung (6) eine Verblechung (4) vorgesehen ist, wobei zwischen den Solarmodulen (2) und der Verblechung (4) ein Abstand (7) zur Hinterlüftung der Solarmodule (2) und zur Wasserableitung unterhalb der Solarmodule (2) über die Fläche der Verblechung (4) besteht.

2. Solarmodulsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verblechung (4) über die gesamte von Solarmolulen (2) bedeckte Dachfläche erstreckt.

3. Solarmodulsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (7) derart dimensioniert ist, dass die Solarmodule (2) weniger als 20 mm oder 30 mm über die übrige Dachfläche hinausragen.

4. Solarmodulsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Verblechung (4) die Haltevorrichtungen (6) die Solarmodule (2) am Rand aufnehmen und wenigstens eine Stütze für jedes der Solarmodule (2) derart auf der Verblechung (4) angeordnet ist, dass sie die Solarmodule (2) in einem mittleren Bereich abstützen.

5. Solarmodulsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen eine Kunststoff- und/oder Gummioberfläche aufweisen.

6. Solarmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Haltevorrichtung (6) der Verblechung (4) zur Halterung rahmenloser Solarmodule Abstandshalter (10) zwischen angrenzenden Solarmodulen (2) vorgesehen sind.

7. Solarmodulsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (10) H- oder Z-förmig sind.

8. Solarmodulsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (10) eine Gummioberfläche aufweisen.

9. Solarmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verblechung (4) aus Kunststoff besteht.