DE102008035345A1

DE102008035345A1 - Befestigungseinrichtung für Tragkonstruktionen für Solarmodule auf Baukörpern

Info

Publication number: DE102008035345A1
Application number: DE102008035345A
Authority: DE
Inventors: Peter Krämer
Original assignee: SOLTECH OEKOLOGISCHE TECHNIKEN; Soltech Okologische Techniken Handels GmbH
Current assignee: SOLTECH OEKOLOGISCHE TECHNIKEN; Soltech Okologische Techniken Handels GmbH
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Es ist bekannt, die Solarmodule auf Baukörpern mit Hilfe von Tragkonstruktionen auf dem geneigten Dach mittels Montageelementen zu befestigen. Dabei werden beispielsweise Platten mit eingearbeiteten Kanälen zur Ableitung des Wassers aufgelegt, auf denen die Tragkonstruktion befestigt wird. Erfindungsgemäß werden auf dem Baukörper Trägerbahnen aus Kunststoff, die in gleichen Abständen in jeder Richtung kegelförmige Noppen besitzen, aufgelegt. In die zur Dachfläche hin offenen Noppen werden an den Stellen, an denen die Tragkonstruktion befestigt wird, Stützkörper formschlüssig eingelegt, in denen eine Schraube eingesetzt ist, mit der die Tragkonstruktion befestigt wird. Die Trägerbahnen werden mit Schüttgut und/oder Platten beschwert. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist speziell für gering geneigte Flachdächer, die auch begrünt sein können, geeignet. Sie erfordern geringen Aufwand an Montagezeit und Montageelementen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen von Tragkonstruktionen für die Halterung von Solarmodulen auf Baukörpern mit ebenen und geneigten Flächen, insbesondere auf Flachdächern, die beispielsweise mit Schüttgut belastet oder begrünt sind. Bei Solaranlagen handelt es sich um Anordnungen, die aus einer Vielzahl von Solarmodulen zur Erzeugung von Warmwasser, nach dem Prinzip der Solarthermie oder zur Erzeugung von elektrischem Strom, dem Prinzip der Photovoltaik bestehen. Es ist auch möglich, die Einrichtung zur Befestigung von anderen Aufbauten auf Dächern, wie z. B. Werbeflächen zu verwenden.
Es sind viele Konstruktionen zur Befestigung von Solarmodulen auf ebenen und geneigten Flächen, in der Regel Dächern verschiedenster Gestaltungen bekannt. Werden diese, wie es das hauptsächliche Anwendungsgebiet ist, auf Dächern von Gebäuden befestigt, so werden die Gestelle, als Tragkonstruktionen bezeichnet, auf denen die Solarmodule befestigt sind, mittels entsprechend ausgebildeten Bauelementen auf dem Dach oder der Grundfläche befestigt.
Die Bauelemente sind aus Metall und werden entweder direkt durch die Grundfläche des Baukörpers hindurch in der tragenden Konstruktion verankert oder durch entsprechende Hilfskonstruktionen auf der Grundfläche gehalten.
Diese Ausführungen haben den Nachteil, dass die Befestigung durch die Grundfläche hindurch sehr aufwendig ist und vor allem, dass die Abdichtung der Grundfläche, d. h. des Daches einen hohen Aufwand für die Abdichtung gegen Regenwasser erfordert. Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass bedingt durch die hohen Temperaturdifferenzen und den Einfluss von Wind sich die Materialien dehnen.
Bei der Verwendung von Hilfskonstruktionen sind diese durch geeignete Maßnahmen und Mittel gegen Einwirkung von Wind zu sichern.
Es ist auch bekannt, auf der Grundfläche des Baukörpers Betonelemente aufzusetzen, auf denen die Tragkonstruktion aufgebaut und mit ihr verbunden ist.
Diese Lösung hat zwar den Vorteil, dass keine separate Abdichtung des Baukörpers erforderlich ist, aber sie besitzt den Nachteil, dass sich der Aufwand für die Verbindung der Tragkonstruktion mit den Betonelementen nicht verringert.
Es ist auch bekannt, die Dächer, und damit auch die Tragkonstruktion zum Teil mit Schüttgut zu belasten. (Begrünte Dächer). Das kann aber zur Überlastung der Dächer führen.
Es ist auch bekannt, auf der Grundfläche des Baukörpers eine Grundplatte aus Kunststoff anzuordnen. Die gesamte Fläche im Bereich der Solarmodule wird durch aneinander gereihte Grundplatten abgedeckt. Diese Grundplatte ist derart gestaltet und ausgeformt, dass auf der Unterseite in Quer- und Längsrichtung verlaufend Kanäle entstehen. Dadurch bilden sich auf der Gegenseite Kanäle, die die Dränage bewirken. Zur Befestigung der Tragkonstruktion mit der Grundplatte werden auf der Unterseite ausgeformte Elemente, die der Form der Kanäle angepasst sind, im Bereich eines Kanals angeordnet, die durch Zwischenlegen eines Abstandshalters mittels einer Schraubverbindung die Tragkonstruktion und die Grundplatte verbinden. Zur Arretierung der gesamten Konstruktion einschließlich der Solarmodule wird die Grundplatte durch Schüttgut und/oder eine bepflanzte Erdmasse belastet. ( DE 203 11 967 U1 )
Diese Lösung hat jedoch folgende Mängel. Zur Befestigung der Tragkonstruktion werden neben den Schraubverbindungen auf der Unterseite zusätzliche Elemente und auf der Gegenseite Abstandshalter benötigt. Diese sind relativ aufwendig herzustellen und erfordern zur Montage einen erheblichen Aufwand. Die Platten sind in relativ kleinen Abmessungen hergestellt und müssen wasserdicht aneinandergereiht werden, was auch aufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die mit geringem Aufwand an Montageelementen, sowie mit geringem Materialaufwand und auch bei niedrigen Kosten eine sichere Verbindung der Tragkonstruktion für die Solarmodule auf der Dachfläche gewährleistet. Die Befestigungseinrichtung soll derart ausgebildet sein, dass mit ihr jede Art von Tragkonstruktionen verbunden, bzw. auf ihr aufgebaut werden können. Die gesamte Montage der Tragkonstruktion für die Solaranlage muss einfach und mit geringem Zeitaufwand möglich sein. Aufwendige Passarbeiten sind zu vermeiden. Die Montage darf keine geringen Toleranzen erfordern und muss mit gängigen Werkzeugen möglich sein. Die Dachkonstruktion darf weder bei der Montage noch bei späteren Wartungsarbeiten beschädigt werden. Witterungseinflüsse dürfen keinen Einfluss nehmen. Insbesondere ist die Sicherheit gegen auftretende Windlast zu gewährleisten. Die Einrichtung muss für einfache Flächen und auch für begrünte Dächer geeignet sein. Die Oberfläche des Baukörpers, d. h., die Dachhaut darf nicht in die Befestigung der Tragkonstruktion einbezogen werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die an sich bekannte Tragkonstruktion für die Halterung der Solarmodule, die vorzugsweise eine Aluminiumkonstruktion ist, in ihren Abmessungen der Anzahl der verwendeten Solarmodule angepasst ist, mit einer Trägerbahn mittels Montageelementen verschraubt ist.
Das Wesen der Erfindung besteht nunmehr darin, dass die Trägerbahn, vorzugsweise aus einem nicht verrottbaren, UV-beständigen Kunststoff besteht und derart ausgebildet ist, dass auf einer Seite in gleichem Abstand in Quer – und Längsrichtung kegelförmige Noppen ausgeformt sind. Der Abstand der Noppen in jeder Richtung und zu den Rändern ist so gewählt, dass die Trägerbahnen überlappend aneinanderlegbar und vorzugsweise verlängerbar sind.
In diese Noppen, deren Öffnung bei der Montage der Trägerbahn zur Dachfläche zu liegen kommt, werden kegelförmige Stützelemente in der Geometrie der in der Trägerbahn eingebrachten Noppen eingesetzt. Die Dicke des Materials der Trägerbahn ist derart gewählt, dass die Noppen durch die Belastung durch Wind oder andere mechanische Kräfte nicht beschädigt werden können, insbesondere dürfen die Noppen bei Krafteinwirkung auf die Stützelemente nicht aufgerissen werden. Die Stützelemente besitzen eine Bohrung und eine Aussparung für den Kopf einer Schraube, die so groß und geformt ist, dass der Schraubenkopf nicht über das Stützelement ragt. An den Stellen, wo ein Stützelement erforderlich ist, wird durch die Trägerbahn an der Stelle des Noppens ein Loch zum Hindurchstecken der Schraube gebohrt. Mittels der in das Stützelement eingelassenen Schraube und einer Mutter wird die Tragkonstruktion mit der Trägerbahn verschraubt.
Zur Gewährleistung der Standsicherheit der gesamten Tragkonstruktion wird in bekannter Weise die Trägerbahn mit Schüttgut (Erdreich) und/oder im Bedarfsfall Platten mit statisch notwendigem Gewicht belastet.
Es ist vorteilhaft, die Trägerbahn in einer Dicke herzustellen, dass diese als Bahnen begehbar und zugleich gerollt lieferbar und zur Montage abrollbar sind. Es ist auch möglich, die Trägerbahnin Standardmaßen als ebene Platten einzusetzen, die auf den Baukörper aneinander und überlappt aufgelegt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Stützelemente aus Kunststoff herzustellen. Es ist jedoch auch ein nicht korrodierendes Metall einsetzbar.
Es ist weiterhin möglich, das Stützelement und die Schraube als ein Teil herzustellen, indem bei dem Pressen des Stützkörpers die Schraube mit eingepresst wird.
Es ist aber auch möglich, in Stützelement mit dem Ansatz einer Schraube als ein Drehteil aus Metall herzustellen.
Es ist auch vorteilhaft, die Trägerbahn aus einem nicht korrodierenden Metall, vorzugsweise Aluminium als Band oder Platte herzustellen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass das Stützelement an einer zugängigen Fläche eine Ausformung besitzt, damit es bei der Montage gegen Verdrehen sicherbar ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung hat folgende Vorteile.
Die Trägerbahn ist Kosten sparend, leicht verlegbar und an jede beliebige Flächengeometrie anpassbar. Durch die rasterförmig angeordneten Noppen ist die Trägerbahn bei relativ geringer Materialdicke steif und es wird eine hohe mechanische Festigkeit erreicht. Die Befestigungselemente zur Verbindung der Trägerbahn mit der Tragkonstruktion sind Material und Kosten sparend herstellbar. Es ist die Montage jeder beliebigen Tragkonstruktion möglich, und es sind nur wenige Befestigungselemente gleicher Ausführung zur Verbindung der Tragkonstruktion mit der Trägerbahn erforderlich. Diese wenigen Elemente gleicher Ausführung sind als Massenprodukt einfach herstellbar. Es sind zur Montage keine speziellen Werkzeuge erforderlich, was bei Montage in größeren Höhen von Vorteil ist. Es entfällt jede Art von Dichtmaterial gegen die Dachfläche gegen eindringendes Wasser, da die Trägerbahnen beliebig überlappbar aufzulegen sind. Das Dach kann problemlos begrünt werden. Die Befestigungseinrichtung ist durch die Möglichkeit der beliebigen Überlappung der Trägerbahnen jede Geometrie und Abmessung der aneinander angeordneten Solarmodule anpassbar. Die Montagezeit und die Kosten für alle Bauteile sind sehr gering.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die regelmäßige Anordnung und die kegelförmige Gestaltung der Noppen die Festigkeit der relativ dünnen Trägerbahn sehr hoch ist, und dadurch die Trägerbahn auch begehbar ist. Das hat auch zur Folge, dass eine Belastung der Trägerbahn allein durch Schüttgut und/oder massive Platten, z. B. Betonkörper, ausreichend ist.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Befestigungseinrichtung beschrieben.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
1. einen Schnitt durch eine auf einem geneigten Dach montierten Solaranlage,
2: eine Befestigungsstelle im Schnitt.
In 1 ist das Profil der Trägerbahn 1 mit den ausgeformten Noppen 2 dargestellt. Zu Halterung einer beliebigen Tragkonstruktion 3, die den Abmessungen und der Gestaltung der gesamten Solaranlage entspricht, sind Trägerbahn 1 Noppen 2 ausgeformt, in welche an den entsprechenden Verbindungsstellen jeweils ein kegelförmiges Stützelement 4 eingebracht ist. Dieses Stützelement 4 besitzt eine Bohrung mit einer Aussparung, in welche eine Schraube 5 eingesteckt ist, wobei der Schraubenkopf 6 in die Aussparung 7 des Stützelements 4 formschlüssig passt und ein bündiger Abschluss erfolgt. Auf der Trägerbahn 1 ist wie bereits bekannt, Schüttgut 8 aufgebracht, und darauf kann zur zusätzlichen Belastung eine Betonplatte 9 aufgelegt werden, deren Gewicht so festgelegt ist, dass bei starker Wind die Solaranlage keinen Schaden erleidet. Auf der Tragkonstruktion 3 sind in bekannter Weise die Solarmodule 10 montiert.
Die 2 zeigt im Detail die Ausführung der Stützelemente 4, wie die Noppen 2 die Verbindung der Trägerbahn 1 mit der Tragkonstruktion 3 (hier eine andere Variante) herstellen. Die Tragkonstruktion 3 liegt auf den Noppen 2 der Trägerbahn 1, auf und ist mit der Schraube 5 und einer Mutter verschraubt.

1: Trägerbahn
2: Noppe
3: Tragkonstruktion
4: Stützelement
5: Schraube
6: Schraubenkopf
7: Aussparung
8: Schüttgut
9: Betonplatte
10: Solarmodul

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 20311967 U1 [0009]

Claims

Befestigungseinrichtung für Tragkonstruktionen für Solarmodule auf Baukörpern bestehend aus einer Grundplatte, die auf dem Baukörper aufgelegt ist, mit welcher die der Solaranlage entsprechend ausgeführte Tragkonstruktion (3) verbunden ist, wobei die Grundplatte beschwert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte eine Trägerbahn (1) aus einem nicht verrottbaren, UV-beständigem Kunststoff hergestellt ist, dass in die gesamte Oberfläche der Trägerbahn (1) auf einer Seite, die auf dem Baukörper aufliegt in gleichen Abständen in Quer- und Längsrichtung rasterförmig kegelförmige Noppen (2) eingearbeitet sind, dass in den Noppen (2), an den Stellen, an denen die Tragkonstruktion (3) zu befestigen ist, formschlüssig Stützelemente (4), die der Geometrie der Noppen (2) angepasst sind, eingesetzt sind, dass in die Stützelemente (4) eine Bohrung für eine Schraube (5) und eine formschlüssige Aussparung für den Schraubenkopf (6) eingebracht ist, dass an den Stellen, an denen ein Stützelement (4) in den Noppen (2) eingesetzt ist, ist in die Trägerbahn (1) ein Loch eingebracht ist, und dass die Trägerbahn (1) mit dem aufgebrachtem Schüttgut (8) sind mit Platten (9) hohem Gewichts belastet ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbahn (1) aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Dicke des Materials der Trägerbahn (1) so gewählt ist, dass die Trägerbahn (1) rollbar ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbahn (1) plattenförmig ist.
Befestigungseinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (4) und die Schraube (5) aus einem Stück hergestellt sind.6.
Befestigungseinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (4) auf seiner Oberseite mit einer Aussparung versehen ist, in die ein Vorsprung im Bereich der Noppe (2) einrastet.
Befestigungseinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbahn (1) insgesamt zur Beschwerung mit einer Platte (9) mit hohem Gewicht, vorzugsweise aus Beton belastet ist.