DE102004055187B4

DE102004055187B4 - Profilleistenpaar für Photovoltaik-Module

Info

Publication number: DE102004055187B4
Application number: DE102004055187A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beck
Original assignee: Blitzstrom GmbH
Current assignee: Belectric GmbH
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2024-11-17
Also published as: DE102004055187A1

Abstract

Zwei sich als Paar ergänzende, jeweils einstückige Profilleisten (1, 3) zur Montage von Photovoltaikmodulen (2), wobei sich bei jeder Profilleiste (1, 3) an einem unteren Basisteil (5) ein im wesentlichen vertikales Stützteil (7) anschließt, an dessen Ende quer ein Trägerteil (9) mit einer ebenen Befestigungsfläche parallel zum Basisteil (5) angeordnet ist, wobei das Basisteil (5) einen längs verlaufenden Absatz (11) aufweist, der einen abgestuften Ansatz (13) zur Folge hat, welcher bei einer Profilleiste (1) des Paares unten angeordnet ist und bei der anderen Profilleiste (3) des Paares oben angeordnet ist, so dass die Ansätze (13) bei zusammengeschobenen Profilleisten übereinander zu liegen kommen, wobei zumindest einer der Absätze (11) als Anschlag dient, und wobei beide Ansätze (13) mit Aussparungen (15) in gleichem Abstand versehen sind, die sich im montierten Zustand bei zusammengeschobenem Profilleistenpaar (1, 3) jeweils zumindest teilweise überdecken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf zwei sich als Paar ergänzende jeweils einstückige Profilleisten.
Bei Photovoltaikanlagen sind eine Vielzahl von Modulen matrixartig auf einer Stützkonstruktion angeordnet. Die Stützkonstruktion kann z. B. zwei auf unterschiedlicher Höhe verlaufende Pfetten oder Balken aufweisen, auf der nach Art wie es beim Dachstuhlbau der Fall ist, Latten angeordnet sind. Eine solche Konstruktion ist beispielsweise aus der DE 102 46 161 A1 bekannt. Auf herkömmliche Weise werden auf diese Lattung die rahmenlosen Photovoltaikmodule mittels Klammern nach Art von Nut- und Federbretten befestigt. Eine andere bekannte Vorgehensweise sieht vor, die Photovoltaikmodule vorher im Rahmen zu verkleben und dann die Rahmen mit der Stützkonstruktion zu verbinden. Beide Vorgehensweisen bergen die Gefahr eines nicht exakt gleichen Spaltmaßes zwischen den Modulen und sind bei der Montage noch relativ aufwändig.
Eine weitere Problematik liegt bezüglich der Festigkeit der Verbindung der Profilleiste mit dem Photovoltaikmodul vor. Diese Verbindung wird üblicherweise mit Silikon vorgenommen, das die Eigenschaft hat, nur an seinem Randbereich, an dem eine ausreichende Luftzufuhr vorliegt, auszuhärten. Entsprechend ist der erforderliche Kraftschluss nur etwa 10 mm vom linken und rechten Rand der Profilleiste gewährleistet. Im mittleren Bereich bleibt die Silikonmasse weich und bewirkt nur einen schwachen Klebeeffekt.
Aus der DE 202 15 462 U1 ist eine Profilleiste für die Montage von PV-Modulen bekannt, bei der ein Laminat mit einem Formteil befestigt ist, welches auf seiner dem Laminat zugewandten Seite mit integrierten Stützelementen versehen ist, die eine direkte Montage des Moduls auf einem Montagegrund erlauben.
Aus der JP 2003124493 A ist ein Profileistenpaar offenbart, welches als Dachhaut eingesetzt werden soll. Dazu sind ein oberes und ein unteres Rahmenteil ineinander geschachtelt. Die beiden Rahmenteile haben jeweils eine glatte, durchgehende Bodenfläche.
Aus der US 2004/0187909 A1 ist ein Profilleistenpaar bekannt, welches im zusammengefügten Zustand einen Entwässerungskanal bildet. Dazu weist ein Teil wasserabführende Rippen auf und das andere einen die Rippen überragenden Abdeckteil.
Aus der JP 2003056147 A ist eine Profilleiste bekannt, deren Basisteil mit einer Aussparung versehen ist, durch welche eine Schraube zur Befestigung an eine Unterkonstruktion geführt werden kann. Die Basisteilesind identisch ausgeführt und können übereinanderliegend gegeneinander in den Grenzen der Öffnung verschoben werden.
Aus der DE 40 14 200 A1 sind Profilleisten für PV-Module bekannt, die einen rechteckförmigen Querschnitt haben, wobei eine Seite zur Befestigung des Laminats dient und die gegenüberliegende Seite mit der Unterkonstruktion verbunden wird. Weiterhin ist eine Profilleiste mit Montagefuß vorgestellt.
In der DE 39 16 124 A1 ist eine Profilleiste für ein PV-Modul beschrieben, die einen trapezförmigen Querschnitt hat. Die längere Seite des Trapezes trägt das PV-Laminat und die kürzere liegt am Montagegrund auf. Eine weitere Seite des Trapezes dient als Stützteil und ist mit einem das Laminat überragenden Ansatz versehen.
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, Mittel anzugeben, mit welchen die Kollektormodule auf einfache Weise auf die Stützkonstruktion in einem definierten Abstand zueinander aufgebracht werden können.
Die obere, freie Seite des Trägerteils, die dem vertikalen Stützteil abgewandt ist, wird dabei mit dem Photovoltaikmodul (vorzugsweise werkseitig) so verklebt, dass der Rand des Moduls bündig mit dem Rand des Trägerteils ist, unter dem die Ansätze gebildet sind. Werden dann zwei Trägermodule zusammengeschoben, ergibt sich das in der 2 gezeigte Bild: Die Ansätze schieben sich übereinander bis zum Erreichen des Absatzes. Dann liegen die Profilleisten und damit die auf ihnen befestigten Module in einem definierten Abstand zueinander. Der Abstand kann über die gewählte Breite der Ansätze eingestellt werden und sollte ausreichend sein, um das erforderliche Befestigungswerkzeug, wie z. B. eine Nuss, zwischen den benachbarten Kollektormodulen durchschieben zu können.
Es ist vorteilhaft, das Trägerteil auf seiner ebenen Befestigungsfläche mit mindestens einer Nut zur Bildung des Belüftungskanals und eventuell noch zur Aufnahme überflüssigen Klebers zu versehen. Diese Maßnahme ermöglicht ein planes Aufliegen der Kollektormodule auf der oberen Trägerteilfläche. Die Nut sollte entlang der Befestigungslinie verlaufen, an der das vertikale Stützteil mit dem Trägerteil befestigt ist. Dies hat den Vorteil, dass der mit der Nut einhergehende Materialabtrag keinen großen Einfluss auf die Stabilität der Trägerfläche hat.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich der Absatz auf der Linie befindet, die sich ergibt, wenn der Rand des Trägerteils senkrecht auf das Basisteil projeziert wird. In diesem Fall wird der Spalt, der sich nach dem Zusammenbau der beiden Profilleisten zwischen deren gegenüberliegenden Rändern des Trägerteils (und damit zwischen den Photovoltaikmodulen) ergibt, durch die Breite des Ansatzes definiert. Wenn die Aussparungen mittig auf den Ansätzen angeordnet sind, liegen sie dann ebenfalls mittig zum sich ergebenden Zwischenspalt und sind mit dem Werkzeug, wie Schraubendreher oder Ratsche gut zu erreichen.
Es ergibt sich als wesentlicher Vorteil aller Ausführungsformen, dass das Photovoltaik-Modul frei liegt und nicht durch überstehende Bauteile verschattet wird. Ferner kann Schnee leicht abrutschen. Die Profilleiste ist selbstreinigend und sowohl als Teil- oder als Vollrahmen leicht herstellbar.
Der Selbstreinigung ist bei der Konstruktion von Photovoltaikmodulen eine hohe Aufmerksamkeit zu widmen. Das Modul auch oben umschließende Profilleisten führen zwangsweise zu einem Rückstand von mit Partikeln verschmutzten Regenwassers. Nach dem Abtrocknen verbleibt eine Verschmutzungsschicht, die den Lichteinfall auf das Modul und insbesondere auf dessen Photovoltaikzellen durch Reflexion und Absorption behindert und reduziert. Da die Effizienz eines Moduls von der Ausbeute der in einer Reihe liegenden schwächsten Zelle bestimmt wird, sind die nicht den Modulrand übergreifenden Profilleisten ein bedeutender Beitrag zur Erhöhung des Wirkungsgrades.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.
Es zeigen:
1 ein Schnittbild von zwei sich gegenüberliegenden Profilleisten im getrennten Zustand;
1a 1 mit einer eingetragenen, vorteilhaften Bemaßung der Profilleisten;
2 ein Schnittbild von zwei sich gegenüberliegenden Profilleisten im zusammengefügten Zustand mit Photovoltaikmodulen;
3 ein Schnittbild eines Photovoltaikmoduls mit angeklebten Profilleisten;
4 eine Aufsicht auf ein Photovoltaikmodul mit angeklebten Profilleisten;
5 ein Schnittbild einer nicht erfindungsgemäßen Profilleiste zu Erläuterungszwecken;
5a 5 mit einer eingetragenen, vorteilhaften Bemaßung der Profilleiste;
6 ein Schnittbild von zwei sich gegenüberliegenden Profilleisten im montierten Zustand mit Photovoltaikmodule mit Modulklammer; und
7 ein Schnittbild durch zu Transportzwecken gestapelte Photovoltaikmodule.
Die linke Hälfte der 1 zeigt eine einstöckige Profilleiste 1 wie sie zur Montage von Photovoltaikmodulen 2 zur Anwendung kommt. Die Profilleiste 1 weist ein unten liegendes Basis- oder Grundteil 5, welches später auf die Balken oder Latten des Gerüstes der Photovoltaikanlage aufgeschraubt werden soll. Vom Basisteil 5 aus erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht ein Stützteil 7, über welches das Gewicht der Photovoltaikmodule 2 und die auf ihnen lastenden Kräfte auf das Basisteil 5 übertragen werden.
Das Stützteil 7 kann ein durchgehender Steg sein, ein doppelwandiges Element, ein mit Durchbrüchen versehenes Lochblech oder irgendein anderes geeignetes Bauteil zur Übertragung von Kräften. Am oberen Ende des Stützteils 7 schließt sich ein quer liegendes Trägerteil 9 an. Die freie nach oben weisende Fläche des Trägerteils 9 dient zur Verklebung mit dem Photovoltaikmodul 2. Vorzugsweise ist das Trägerteil 9 mittig zum Stützteil 7 angeordnet, wie es in 1 gezeigt ist.
Das Basisteil 5 weist einen längs verlaufenden Absatz 11 auf, der einen abgestuften Ansatz 13 zur Folge hat. Der Absatz 11 verläuft in Längsrichtung der Profilleiste 1 und seine Stärke ist vorzugsweise so gewählt, dass er bis zur Hälfte der Materialstärke reicht. Auf diese Weise entsteht der stufenförmige Ansatz 13, der bei der links dargestellten Profilleiste 1 unten liegt und somit eine Verlängerung der unteren Fläche des Basisteils 5 bildet.
Bei der in der 1 rechts dargestellten Profilleiste 3, die prinzipiell gleich aufgebaut ist, ist der stufenförmige Ansatz 13 oben liegend ausgebildet, so dass er eine Verlängerung der oberen Fläche des Basisteils 5 bildet.
Zur Erleichterung des Aufklebens der Profilleisten 1, 3 an einen Rand des Photovoltaikmoduls 2 und zur Erzielung einer hohen Festigkeit der Klebeverbindung, ist dem Trägerteil 9 eine längs verlaufende Nut 17 vorgesehen. Eine günstige Stelle für die Nut 17 liegt in der Verlängerung des senkrechten Stützteils 7. Dann kann von dessen Ende ausgehend eine V-förmige Verzweigung ausgestaltet werden, wobei an den Enden des V's sich die waagrechten, also parallel zum Basisteil 5 liegenden Flächen des Stützteils 9 anschließen. Die Nut 17 ist dann ebenfalls V-förmig. Bei der Auslegung hat Nut 17, die den Trägerteil 9 in zwei Trägerstreifen 18a, 18b teilt, ist darauf zu achten, dass ihr Querschnitt so groß gewählt wird, dass nach dem Verkleben der Leiste mit dem Photovoltaikmodul 2 ein freier Belüftungskanal 20 verbleibt, so dass Sauerstoff an die Ränder des Klebstoffs, in der Regel ein Silikonprodukt, gelangen kann. Die beiden Ansätze 13 sind mit Aussparungen 15, wie z. B. in der Leistenrichtung verlaufende Langlöchern versehen, die vorzugsweise den gleichen Abstand zueinander aufweisen.
Die 1a zeigt das Profilleistenpaar nach der 1 mit eingetragener Bemaßung der einzelnen Teile. Je nach Größe und Gewicht der Photovoltaikmodule 2 kann die Bemaßung in einem Bereich von ca. plus/minus 30 Prozent von der angegebenen Bemaßung abweichen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stärke des Stützteils 7 kleiner als die des Basisteils 5. Durch das dünnere Stützteil 7 wird bewirkt, dass sich bei einer Unebenheit in der Unterkonstruktion mögliche Biegekräfte nicht direkt auf das bruchempfindliche Photovoltaikmodul 2 übertragen, sondern durch das als Feder wirkende Stützteil abgefangen werden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht in dem Ausgleich von temperaturbedingten Längenänderungen der Module 1, 3. Das dünne Stützteil kann sich schlangenartig verbiegen und so einen Versatz in der Horizontalebene ausgleichen, der zwar ein minimales Absenken des Moduls 2 mit sich bringt, welches aber keine technischen Nachteile hat.
In der 2 ist das in der 1 dargestellte Profilleistenpaar 1, 3 im zusammengeschobenen Zustand, also montagefertig dargestellt. Oben auf den Trägerteilen 9 sind jeweils Photovoltaikmodule 2 verklebt, deren Rand mit der Kante der Profilleiste 1, 3 flüchtet. Die Profilleisten 1, 3 werden zweckmäßigerweise bereits so mit dem Photovoltaikmodul 2 vormontiert, dass auf der Baustelle keine Verklebearbeiten mehr zu verrichten sind. Bei der Montage werden die beiden Profilleisten 1, 3 aneinander geschoben, bis einer der Ansätze 13 an dem Absatz 11 der anderen Profilleiste anstößt.
Bei den gezeigten spiegelsymmetrisch geformten Profilleisten 1, 3 werden jeweils beide Ansätze 13 an den als Anschlag dienenden Absätzen 11 zum Anliegen kommen. Dabei ist es zweckmäßig, dass der Absatz (11) die halbe Materialstärke des Basisteils (5) aufweist. Prinzipiell ist es auch denkbar, kompliziertere Überlappungen als die dargestellten oben und unten liegenden Ansätze 13 vorzusehen. So z. B. kann nach Art einer Nut und Federverbindung die eine Profilleiste mit einer mittig liegenden Nut versehen sein. Die andere Profilleiste ist dann mit zwei Ansätzen ausgestattet, von denen einer oberhalb und der andere unterhalb von dem mittig liegenden Gegenstück angeordnet ist.
Die Ansätze 13 sind mit Aussparungen 15 versehen, die vorzugsweise im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind. Die Profilleisten 1, 3 sind jeweils so mit den Photovoltaikmodulen zu verkleben, dass sich in der montierfertigen Lage die Aussparungen 15 gegenüberliegen.
Fertigungs- und Montagetoleranzen werden in üblicher Weise dadurch kompensiert, dass die Aussparungen 15 zumindest einer der Profilleisten 1, 3 in Längsrichtung verlaufende Langlöcher sind. So kann ein Befestigungsmittel, wie z. B. eine Schraube mit Unterlegscheibe durch den sich zwischen zwei Photovoltaikmodulen ergebenden Spalt durchgeführt werden und durch die Aussparungen 15 hindurch mit der Unterkonstruktion des Tragesgerüstes verschraubt werden. Die Breite des Spaltes ist durch die Länge der Ansätze 13 bestimmt und so zu wählen, dass das gewünschte Werkzeug wie Schraubendreher oder Nuss hindurch passt.
Wenn ein rechteckiges Photovoltaikmodul 2 zum Einsatz kommt, wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, werden zweckmäßigerweise die langen Kanten des Moduls 2 mit jeweils einer der Profilleisten 1 und 3 versehen. Die Verklebung erfolgt so, dass die Kante des Moduls mit dem Rand der Befestigungsfläche des Trägerteils 9 fluchtet, wie es in der 3 dargestellt ist. Ebenfalls ist ersichtlich, dass sich der Absatz 11 auf einer Linie befindet, die sich ergibt, wenn der Rand des Trägerteils 9 senkrecht auf das Basisteil 5 projeziert wird. Oder mit anderen Worten, der Rand des Befestigungsteils 9 fluchtet entlang der gestrichelten Linie 21 mit dem Absatz 11.
5 zeigt zu Demonstrationszwecken eine weitere Ausführungsform einer einstückigen Profilleiste 1a wie sie zur Montage von Photovoltaikmodule oder Sonnenkollektormodule 2a zur Anwendung kommt. Die Profilleiste 1a weist ein unten liegendes Basis- oder Grundteil 5a auf, welches später auf die Balken oder Latten des Gerüstes der Kollektoranlage zur Auflage kommen soll. Vom Basisteil 5a aus erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht ein Stützteil 7a, über welches das Gewicht der Photovoltaikmodule 2a und die auf ihnen lastenden Kräfte auf das Basisteil 5a übertragen werden. Das Stützteil 7a kann ein durchgehender Steg sein, ein doppelwandiges Element, ein mit Durchbrüchen versehenes Lochblech oder irgendein anderes geeignetes Bauteil zur Übertragung von Kräften. Am oberen Ende des Stützteils 7a schließt sein ein quer liegendes Trägerteil 9a an. Die freie nach oben weisende Fläche des Trägerteils 9a dient zur Verklebung mit dem Photovoltaikmodul 2a. Vorzugsweise schließt das Trägerteil 9a bündig am Rand zum Stützteil 7a an, wie es in der 5 gezeigt ist.
Auf dem Trägerteil 9a ist relativ nah an dem Stützteil 9a eine Erhebung 22a vorgesehen, die längs in die Profilleistenrichtung verläuft und vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Erhebung 22a dient als Anschlag für das Photovoltaikmodul 2a während des Aufklebevorgangs. Die Höhe der Erhebung 22 ist so zu bemessen, dass keine Regenwasserrückstände an die Kunststofffolie gelangt, die üblicherweise verschiedene Lagen des Photovoltaikmoduls 2 voneinander trennt. Entsprechend sollte die Höhe ungefähr ein Drittel der Modulhöhe betragen. Bei dem Klebevorgang wird mittels eines Klebers 24a das Photovoltaikmodul 2a in einem über die Erhebung 22a definierten Abstand zum äußeren Rand der Profilleiste 1a mit dieser verklebt. Zur Schaffung eines frei bleibenden Belüftungskanals 20a nach der Montage des Moduls 2a auf den Rahmen und zur Erleichterung des Aufklebens der Profilleiste 1a an den Rand des Photovoltaikmoduls 2a, ist in dem Trägerteil 9a eine längs verlaufende Nut 17a vorgesehen.
Zusätzlich können je nach den vorliegenden Abmessungen und dem gewählten Klebemittel 24a noch weitere Nuten vorgesehen sein, die auch quer oder schräg zur Profilleistenrichtung verlaufen können. Insbesondere bei Vorliegen eines aus den Profilleisten 1a gebildeten, geschlossenen Rahmens, ist darauf zu achten, dass der Belüftungskanal 20a eventuell durch zusätzliche Bohrungen, Aussparungen oder Quernuten seine Luftzuführungseigenschaft nicht verliert.
Das Basisteil 5a weist einen längs verlaufenden Steg oder Ansatz 26a auf, der am Rand des Basisteils 5a liegt und dessen, im gezeigten Fall rechtsseitigen Abschluss bildet. Dabei weist das Basisteil 5a eine Breite auf, die bis auf Klebstoffreste maximal dem Abstand zwischen der Erhebung 22a und dem Rand des Trägerteils 9a entspricht, der dem Stützteil 7a zugewandt ist. Durch diese Maßnahme kann eine gute Stapelbarkeit der mit der Profilleiste 1a vormontierten Photovoltaikmodule erreicht werden, wie es aus der 7 ersichtlich ist.
Die 6 zeigt zwei Photovoltaikmodule 2a, die nebeneinander mittels einer Modulklammer 25a auf eine Unterkonstruktion 26a aufgeschraubt sind. Zu diesem Zweck weist die Modulklammer 25a eine Bohrung auf, durch die eine Befestigungsschraube 28a geführt ist. Je nach Material der Unterkonstruktion 26a werden Holz- oder Maschinenschrauben eingesetzt. Die Modulklammer 25a ist an ihrer Unterseite mit zwei Stegen 30a, 32a versehen, die jeweils als Anschlag für eine der benachbarten Profilleisten 1a dienen. Der jenseits der Stege 30a, 32a nach außen ragende Teil der Modulklammer 25a entspricht maximal dem Abstand zwischen der Erhebung 22a und dem Rand des Trägerteils 9a, der dem Stützteil 9a zugewandt ist.

Claims

Zwei sich als Paar ergänzende, jeweils einstückige Profilleisten (1, 3) zur Montage von Photovoltaikmodulen (2), wobei sich bei jeder Profilleiste (1, 3) an einem unteren Basisteil (5) ein im wesentlichen vertikales Stützteil (7) anschließt, an dessen Ende quer ein Trägerteil (9) mit einer ebenen Befestigungsfläche parallel zum Basisteil (5) angeordnet ist, wobei das Basisteil (5) einen längs verlaufenden Absatz (11) aufweist, der einen abgestuften Ansatz (13) zur Folge hat, welcher bei einer Profilleiste (1) des Paares unten angeordnet ist und bei der anderen Profilleiste (3) des Paares oben angeordnet ist, so dass die Ansätze (13) bei zusammengeschobenen Profilleisten übereinander zu liegen kommen, wobei zumindest einer der Absätze (11) als Anschlag dient, und wobei beide Ansätze (13) mit Aussparungen (15) in gleichem Abstand versehen sind, die sich im montierten Zustand bei zusammengeschobenem Profilleistenpaar (1, 3) jeweils zumindest teilweise überdecken.
Profilleistenpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (9) auf seiner ebenen Befestigungsfläche mindestens eine Nut (17) zur Bildung eines Belüftungskanals (20) und zur Aufnahme von überflüssigem Kleber aufweist.
Profilleistenpaar nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (17) entlang der Befestigungslinie verläuft, an der das vertikale Stützteil (7) mit dem Trägerteil (9) befestigt ist.
Profilleistenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (15) zumindest einer der Profilleisten (1, 3) in Längsrichtung verlaufende Langlöcher sind.
Profilleistenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vertikale Stützteil (7) ein durchlaufender Steg ist.
Profilleistenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vertikale Stützteil (7) an einem Rand des Basisteils (5) angeordnet ist.
Profilleistenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Absatz (11) auf der Linie befindet, die sich ergibt, wenn der Rand des Trägerteils (9) senkrecht auf das Basisteil (5) projeziert wird.
Profilleistenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (11) die halbe Materialstärke des Basisteils (5) aufweist.