DE102007056619A1

DE102007056619A1 - Befestigungsunterlage für Photovoltaikmodule

Info

Publication number: DE102007056619A1
Application number: DE102007056619A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beck
Original assignee: Blitzstrom GmbH
Current assignee: Apuron Trading GmbH
Priority date: 2007-05-06
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2008-12-04

Abstract

Es wird eine Befestigungsunterlage (13) zur Befestigung von konventionellen Photovoltaikmodulen (5) in Glasbautechnik auf die Oberseite einer glatten Dachhaut (15) vorgeschlagen. Die Form der Unterlage (13) ist ein sich lang erstreckender Streifen. Die Unterseite der Unterlage (13) weist eine im Wesentlichen ebene Struktur auf, so dass sie mit der Dachhaut gut verbindbar ist. Die Oberseite der Unterlage (13) ist von parallel von Rand zu Rand reichenden Aussparungen (17) quer zu einer Auf/Abrollrichtung (11) unterbrochen, so dass sich von den Aussparungen (17) begrenzte Segmente (19) bilden. In einem Teil der Segmente (19) ist jeweils ein Befestigungsmittel (23) für die Photovoltaikmodule (5) integriert, welche in der Auf/Abrollrichtung in einem vorgegebenen Raster (R) zueinander angeordnet sind. Anstelle der Aussparungen werden auch Ausführungsformen mit Rillen (31) und mit Röhrchen (39) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsunterlage zur Befestigung von mindestens eine Glasscheibe aufweisenden Photovoltaikmodulen, auf die Oberseite einer glatten Dachhaut.
Zur Zeit sind zwei Vorgehensweisen zur Bestückung eines Flachdaches mit einer Sonnenkollektoranlage üblich, wie sie anhand der 1 und 2 beschrieben werden. Wie es in der 1 gezeigt ist, werden Betonklötze (1) auf das Dach gestellt, mit denen jeweils eine Stützkonstruktion (3) verbunden ist, auf denen konventionelle Photovoltaikmodule (5) in Glasbautechnik montiert werden. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass sie schwer ist und bei der Statik berücksichtigt werden muss. Weiterhin ist der Materialaufwand hoch. Demgegenüber steht der Vorteil einer hohen Effizienz, da Photovoltaikmodule mit einer oder mit zwei Glasscheiben in einem günstigen Winkel montierbar sind.
Die zweite Vorgehensweise sieht vor, auf das Flachdach eine Montagefolie (7) zu kleben und diese mit einer Modulfolie (9) zu verbinden. Diese Ausführung ist mit einer kleinen Dachlast und niedrigen Materialkosten verbunden, weist allerdings die geringe Effizienz von Modulfolien auf. Die Montage ist einfach und günstig, da die Folie (7, 9) lediglich in einer Auf/Abrollrichtung (11) ausgelegt werden brauchen und mit der Dachhaut durch kleben oder schweißen zu verbinden sind.
Vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es wünschenswert ist, eine Mischlösung zu finden, bei der zwischen den jeweiligen Vorteilen und Nachteilen beider Varianten ein Kompromiss eingegangen wird. Entsprechend liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsmöglichkeit für Photovoltaikmodule auf einem Flachdach anzugeben, bei der effiziente Photovoltaikmodule, bei denen eine Vielzahl von Photovoltaikzellen auf einer Glasscheibe angeordnet oder zwischen zwei Glasscheiben eingeschweißt sind, zum Einsatz kommen. Dabei soll keine schwere, die Statik beeinflussende, Unterkonstruktion eingesetzt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

– die Form der Unterlage ein sich lang erstreckender Streifen ist, dass
– die Unterseite der Unterlage eine im wesentlichen ebene Struktur aufweist, so dass sie mit der Dachhaut verbindbar, insbesondere verklebbar oder an ihren Rändern mit der Dachhaut verschweißbar ist, dass
– die Unterlage auf ihrer Oberseite eine ebenfalls im wesentlichen ebene, zur Auflage der Photovoltaikmodule geeignete Struktur aufweist, dass
– die Oberseite der Unterlage in ihrer Auf/Abrollrichtung in einem vorgegebenen Rasterabstand mit einem Befestigungsmittel versehen ist.

Diese Lösung bietet den Vorteil des Einsatzes von Glastechnik basierten Photovoltaikmodulen ohne einen schweren Unterbau. Auf einen optimalen Einstrahlwinkel wird verzichtet, es kann aber durch den Einsatz unterschiedlich hoher Unterlagen eine gewisse Steilheit der aufliegenden Photovoltaikmodule erreicht werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor (3, 4), dass zur Erzielung der Aufrollbarkeit die Oberseite der Unterlage von parallelen von Rand zu Rand reichenden Aussparungen quer zu der Auf/Abrollvorrichtung unterbrochen wird, so dass sich von den Aussparungen begrenzte Segmente (19) bilden, und dass in einem Teil der Segmente jeweils das Befestigungsmittel für die Photovoltaikmodule (5) integriert ist. Diese Vorgehensweise erlaubt es, lange Unterlagen bereitzustellen, ohne das die Gefahr besteht, dass Material an den Rändern der aufgerollten Unterlage herausquillt. Außerdem kann zwischen den Photovoltaikmodulen herein laufendes Regenwasser leicht zu den Seiten hin abgeleitet werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zur Erzielung der Aufrollbarkeit die Oberseite der Unterlage mit (2 bis 10) in der Rollrichtung verlaufenden Rillen versehen ist, die entsprechend (3 bis 11) Stege bilden, und dass zumindest in einem Teil der Stege das Befestigungsmittel angeordnet ist (7a). Diese Ausführung bietet den Vorteil einer absolut freien Wahl des Rasterabstands, da auf keine vorgegebenen Querrillen in Form der Aussparungen Rücksicht genommen werden muss.
Schließlich sieht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, dass zur Erzielung der Aufrollbarkeit die Oberseite der Unterlage mit einer Vielzahl von Röhrchen versehen ist, und dass das Befestigungsmittel zumindest in jeweils einem der Röhrchen untergebracht ist (8a). Ein solches vorzugsweise als Wabenmuster ausgebildetes Röhrchensystem erlaubt eine besonders leichte Aufrollbarkeit bei gleichzeitiger flexibler Montage der Befestigungsmittel.
Das Befestigungsmittel in den Segmenten, Stegen oder Röhrchen sieht vorzugsweise den Einsatz von Klammern vor, die z. B. in die Unterlage integrierte Gewindehülsen einschraubbar sind. Das ermöglicht auf einfache Weise den Einsatz rahmenloser Photovoltaikmodule. Das Befestigungsmittel ist so auszulegen, dass es einer Sogkraft von 25 kg/m²–100 kg/m² (nach statischen Erfordernissen) sicher widersteht. Dazu können z. B. Anker an die Gewindehülse oder jedes andere gewählte Befestigungsmittel angebracht werden.
Die Unterlage oder Montagefolie kann einteilig sein, wobei aus einer zwischen 1 cm und 3 cm dicken Kunststofffolie die Aussparungen herausgeschnitten oder -gefräst sind, um die mittig liegenden Segmente zu bilden. Es kann aber auch eine aus zwei Lagen bestehende Montagefolie in Sandwichbauweise vorgesehen sein, bei der die untere Lage an die Anforderungen der Verbindbarkeit zur Dachhaut und die obere Lage an die Anforderungen zum sicheren Halt der Photovoltaikmodule angepasst sind.
Die Form der Aussparung, der Rillen oder der Röhrchen ist relativ unkritisch, sie muss lediglich geeignet sein, die Unterlage z. B. auf einen Wickeldorn aufrollen zu können, ohne dass es zu Quetschungen im Material kommt. Je nach der gewählten Art der Montage an die Dachhaut und des Befestigungsmittels, kann es sinnvoll sein, die seitlichen Ränder der Unterlage ebenfalls mit einer Aussparung zu versehen, die es z. B. einem Schweißgerät erlaubt sauber geführt zu werden. Bei der 2-lagigen Ausführung wäre dann die untere Lage durchgehend ohne Aussparung und die obere Lage würde inselartige Erhebungen bilden, die die Segmente darstellen. Diese Ausführung wäre auch in Hinblick auf einen geringen Materialeinsatz und kleines Gewicht interessant.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Figuren.
Es zeigt:
1 eine bekannte Montageart von Photovoltaikmodulen auf einem Flachdach;
2 eine bekannte Montageart einer Photovoltaikfolie auf einem Flachdach;
3 eine erfindungsgemäße Befestigungsunterlage in einer Aufsicht;
4 einen Querschnitt durch die Aufsicht nach 3;
5 die Einzelansicht eines Segments im Querschnitt; und
6 eine aufgerollte Unterlage oder Montagefolie.
7a eine Unterlage mit Rillenstruktur (Draufsicht); und
7b eine Unterlage mit Rillenstruktur (Seitenansicht)
8a eine Unterlage mit Wabenstruktur (Draufsicht)
8b eine Unterlage mit Wabenstruktur (Querschnitt)
In den 3 und 4 sind zwei parallel zueinander verlaufende Befestigungsunterlagen (13) dargestellt, die auch als Montagefolie bezeichnet werden können. Im linken Figurenteil sind drei Photovoltaikmodule (5) auf die Unterlage (13) montiert, wohingegen der rechte Teil der 3 einen noch nicht mit Modulen (5) bestückten Bereich einer Dachhaut (15) zeigt.
Die Befestigungsunterlagen sind zu Streifen gefertigt, deren Breite im Bereich von 10 cm bis 20 cm liegt und die eine Länge zwischen 5 m und 25 m aufweisen. Auf der Oberseite der Unterlage (13) sind Aussparungen (17) eingeschnitten oder eingefräst, die von Rand zu Rand des Streifens verlaufen und auf diese Weise zu einer Bildung von Segmenten (19) führen. Diese Form der Bildung der Aussparungen (17) ist bei 1-lagigen Folien sinnvoll. Auf diese Weise ergeben sich Segmente (19), die quer zur Auf/Abrollrichtung (11) liegen und deren Länge der Breite der Unterlage (13) entspricht. Bei Befestigungsunterlagen (13), die wie gezeigt aus 2 Lagen gebildet werden, können die Aussparungen (17) besser durch die Gestaltung und Platzierung der Segmente (19) erreicht werden. In diesem Fall (dargestellt in den 3 und 4) ist die Unterlage (13) in Sandwichbauweise vorgesehen, bei der die untere Lage (20) als Montagefolie zur Dachhaut (15) dient und an die Anforderungen der Verbindung zur tatsächlich vorliegenden Dachhaut (15) (Dachpappe, Kupferdach, Kunststoff et.) angepasst werden kann und die die Segmente bildende obere Lage an die Anforderungen zum sicheren Halt der Photovoltaikmodule (5) angepasst ist.
In dem dargestellten Beispiel der 3 sind zwei weitere Aussparungen (21) gezeigt, von denen jeweils eine längs eines der beiden Ränder der streifenförmigen Unterlage (13) verläuft. Dieses führt in der Konsequenz dazu, dass die Segmente (19) nicht mehr die Breite der Unterlage (13) aufweisen, sondern kürzer sind. Die Form der Segmente (19) ist im wesentlichen ein Rechteck, wobei sich eine Proportion mit einem Seitenverhältnis von 1:4 bis 1:1 als geeignet herausgestellt hat, wobei das Verhältnis die Breite B zur Länge L angibt. Die Dicke dieser Verbund-Unterlage (13) liegt zwischen 15 mm und 30 mm. Die Aussparungen (17) und (21) können auch als eine einzige zusammenhängende Aussparung angesehen werden.
Wie es aus der 3 zu erkennen ist, ist jedes vierte Segment (13) mit einem Befestigungsmittel (23) versehen, das dazu dient das Photovoltaikmodul (5) direkt oder indirekt mit der Unterlage (13) zu verbinden. Anstelle von jedem vierten Segment kann jedes andere geeignete Rastermaß vorgesehen sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsmittel (23) eine eingelassene Gewindehülse (25), die mit einem oder mehreren Ankerflügeln (27) verbunden ist (siehe 5), um sie gegen ein Herausziehen aus der Unterlage (13) zu schützen. Wie in der 5 dargestellt ist, sind in das Gewinde der Hülsen (25) Klammern (29) eingeschraubt oder mit Hilfe einer Schraube (31) verschraubt, die die Module (5) auf der Unterlage (13) fixieren.
In der 6 ist eine aufgerollte Befestigungsunterlage (13) gezeigt. Aus dieser Figur wird deutlich, wie der Fachmann bei den Abmessungen der Aussparungen (17) und der Segmente (19) den vorgesehenen Trommeldurchmesser (D) zu berücksichtigen hat.
In den 7a, b ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher anstelle der quer verlaufenden Aussparungen (17) längs verlaufende Rillen (31) vorgesehen sind, durch welche sich Stege (33) ergeben. In den Stegen (33) sind die Befestigungsmittel (23) in dem vorgegebenen Rasterabstand (R) eingelassen. Die Stege (33) bilden an Ihrer Oberseite jeweils ein Plateau (35) welches die ebene zur Aufnahme der Photovoltaikmodule geeignete Struktur darstellt. Wie es in der 7b, an dem äußeren rechten Steg (33), gezeigt ist, kann es sinnvoll sein, die Stege (33) zusätzlich mit quer verlaufenden Einschnitten (37) zu versehen, um die Aufrollbarkeit weiter zu verbessern.
In der 8a, b ist eine Befestigungsunterlage (13) gezeigt, die anstelle der Aussparungen (17) oder der Rillen (31) mit einer Vielzahl von eng nebeneinander liegenden Röhrchen (39) versehen ist, die vorzugsweise die gezeigte Wabenstruktur besitzen, aber auch rund, rechteckig oder kegelstumpfartig ausgebildet sein können. Die oberen freien Enden der Röhrchen bilden in dieser Ausführungsform die zur Aufnahme der Photovoltaikmodule geeignete Struktur. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsmittel (23) in einem der zentral liegenden Röhrchen (39a) vorgesehen, wobei die angrenzenden Röhrchen (39b) durch eine Füllung (41) verstärkt sein können, um eine mechanische stabile Unterlage (23) zu erreichen. Die restlichen Röhrchen (39c) sind dann hohl ausgeführt und tragen zu einer guten Biegsamkeit und einer Material- und Gewichtsersparnis bei.

1: Betonklotz
3: Stützkonstruktion
5: Photovoltaikmodul
7: Montagefolie
9: Modulfolie
11: Auf/Abrollrichtung
13: Befestigungsunterlage
15: Dachhaut
17: Aussparung
19: Segment
20: untere Lage
21: weitere Aussparung
23: Befestigungsmittel
25: Gewindehülse
27: Ankerflügel
29: Klammer
31: Rille
33: Steg
35: Plateau
37: Einschnitt
39a: zentrales Röhrchen
39b: angrenzendes Röhrchen
39c: übriges Röhrchen
41: Füllung
R: Rasterabstand
D: Trommeldurchmesser
L: Länge
B: Breite

Claims

Befestigungsunterlage (13) zur Befestigung von mindestens eine Glasscheibe aufweisenden Photovoltaikmodulen (5), auf die Oberseite einer glatten Dachhaut (15), dadurch gekennzeichnet, dass – die Form der Unterlage (13) ein sich lang erstreckender Streifen ist, dass – die Unterseite der Unterlage (13) eine im wesentlichen ebene Struktur aufweist, so dass sie mit der Dachhaut (15) verbindbar, insbesondere verklebbar oder an ihren Rändern mit der Dachhaut (15) verschweißbar ist, dass – die Unterlage (13) auf ihrer Oberseite eine ebenfalls im wesentlichen ebene, zur Auflage der Photovoltaikmodule (5) geeignete Struktur aufweist, dass – die Oberseite der Unterlage (13) in ihrer Auf/Abrollrichtung (11) in einem vorgegebenen Rasterabstand mit einem Befestigungsmittel (23) versehen ist.
Befestigungsunterlage (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Aufrollbarkeit die Oberseite der Unterlage (13) von parallelen von Rand zu Rand reichenden Aussparungen (17) quer zu der Auf/Abrollvorrichtung (11) unterbrochen wird, so dass sich von den Aussparungen (17) begrenzte Segmente (19) bilden, und dass in einem Teil der Segmente (19) jeweils das Befestigungsmittel (23) für die Photovoltaikmodule (5) integriert ist (3–6).
Befestigungsunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Aufrollbarkeit die Oberseite der Unterlage (13) mit 2 bis 10 in Rollrichtung verlaufende Rillen versehen ist, die entsprechend 3 bis 11 Stege bilden, und dass zumindest in einem Teil der Stege das Befestigungsmittel (23) angeordnet ist (7a).
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Aufrollbarkeit die Oberseite der Unterlage mit einer Vielzahl von Röhrchen (39c) versehen ist, und dass das Befestigungsmittel (23) zumindest in jeweils einem der Röhrchen (39c) untergebracht ist (8a, b).
Befestigungsunterlage nach einem der Anspruche 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrchen im Querschnitt ein sechskantiges Wabenmuster aufweisen.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen eine Breite zwischen 100 mm und 200 mm aufweist.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie abgerollt eine Länge zwischen 5 m und 25 m aufweist.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das regelmäßige Raster zwischen 60 cm und 100 cm, insbesondere 62,5 cm beträgt.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel in das Segment, bzw. in den Steg, bzw. in das Röhrchen eingelassenes Fixiermittel wie z. B. eine Gewindehülse, eine Klammer, eine Feder, einen Clip etc. aufweist.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel durch die Formgebung des Segmentes, bzw. des Steges, bzw. des Röhrchens gebildet ist, wie z. B. durch eine Hinterschneidung, eine Hakenbildung, eine Schwalbenschwanzöffnung, etc..
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine 2-lagige Sandwichbauweise, deren untere durchgehende Lage mit der Dachhaut verbindbar ist und deren obere Lage zur Bildung der Segmente (19), bzw. der Stege, bzw. der Röhrchen dient.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen, bzw. die Rillen eine Nut mit trapezförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt bilden.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel jeweils in der Mitte des Segments, bzw. in dem mittleren Steg, bzw. in dem mittig liegenden Röhrchen angeordnet ist.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite der streifenförmigen Unterlage längs zu beiden Rändern verlaufende weitere Aussparungen vorgesehen sind, so dass die Segmente ein Rechteck mit einem Seitenverhältnis zwischen 1:4 und 1:1 bilden.
Befestigungsunterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Unterlagen unterschiedlicher Bauhöhe abwechselnd nebeneinander auf einer Dachhaut montiert sind, so dass die Photovoltaikmodule unter einem, dem Höhenunterschied entsprechenden Winkel zur Horizontalen montierbar sind.