DE102009029351A1

DE102009029351A1 - Modulleichtbauträger für die Montage von Photovoltaik-Modulen und Eckelement zu seinem seitlichen Abschluss

Info

Publication number: DE102009029351A1
Application number: DE102009029351A
Authority: DE
Inventors: Karsten Coffier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-01-05
Also published as: DE202009009244U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Modulleichtbauträger für die Montage von Photovoltaik-Modulen und ein Eckelement zu seinem seitlichen Abschluss, insbesondere auf Flachdächern oder Dachflächen mit nicht ausreichender Dachneigung für eine effektive Nutzung der Sonneneinstrahlung. Der erfindungsgemäße Modulleichtbauträger [MLT] (1) für die Montage von Photovoltaik-Modulen [PV-Modulen] (7) und Eckelemente (17) zum Abschluss einer in Reihe aufgestellter Modulleichtbauträger (1) an linker und rechter Position, insbesondere zum Aufbau auf Flachdächern mit nicht ausreichender Dachneigung zur optimalen Nutzung der Sonneneinstrahlung, bestehend aus Ethylenpolyurethanschaum [EPS] und vorzugsweise mit einer witterungsbeständigen Oberflächenversieglung sowie im Querschnitt einem ungleichseitigen Dreieck entsprechend, ist dadurch gekennzeichnet, dass die nach oben gerichtete längere Seite des vorgenannten Dreieckquerschnitts als ein langer Schenkel des Modulleichtbauträgers (1) eine Auskehlung (8) aufweist, wobei die vordere auslaufende Kante bis zu einem ersten Befestigungselement (3) für ein aufgelegtes Photovoltaik-Modul (7) einer halbkreisförmigen Ausbildung nahekommt und der hintere kürzere Schenkel, ausgehend von einem zweiten Befestigungselement (2), welches sich in der höchsten Position des Modulleichtbauträgers (1) befindet, auf seiner nach außen und oben weisenden Oberfläche eine langgestreckte, großwelleige nach unten zur Aufstellfläche auslaufende Formgebung (11) besitzt, ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Modulleichtbauträger für die Montage von Photovoltaik-Modulen und ein Eckelement zu seinem seitlichen Abschluss, insbesondere auf Flachdächern oder Dachflächen mit nicht ausreichender Dachneigung für eine effektive Nutzung der Sonneneinstrahlung.
Die Gewinnung von Solarstrom nimmt an Bedeutung für die industrielle und private Nutzung immer mehr zu. Die Voraussetzungen für eine optimale Ausrichtung von zum Beispiel in Reihe geschalteten Solarstrommodulen sind jedoch nicht in jedem Fall gegeben, wenn es um eine nichtausreichende Dachneigung geht. Damit derartige nicht geeignete Dachflächen, zumeist Flachdächer oder Dachflächen bis 5° Neigung trotzdem mit Modulen belegt werden können macht es sich erforderlich, geeignete leichte und formstabile Hilfsvorrichtungen vorzuschlagen, die die Solarmodule in einer definierten Neigung und Lage vor Ort fixieren. Dem Stand der Technik zu Folge ist dieses Problem erkannt wurden und es wurden entsprechende Unterkonstruktionen entwickelt.
Beispielhaft soll daher auf nachfolgende Lösungen eingegangen werden.
Gemäß DE 10 2005 030 039 A1 ist eine Leichtbauunterkonstruktion zur Montage von Photovoltaikmodulen auf Flachdächern ohne zusätzliche Auflast vorgeschlagen worden. Hier sind im vorderen und hinteren Bereich des zu tragenden Moduls von unten stützende Aufständerungen vorgesehen, die wiederum mit Schienenverbänden verbunden sind, wobei die unterste Schienenlage lose auf der Dachfläche aufliegt. Zur Ableitung unter den/die Modul/-e strömenden Winddrucks sind Windableitbleche vorgesehen, wobei seitlich Öffnungen bestehen bleiben, wodurch die Windlast strömen kann.
Gegebenenfalls erzeugbarer Unterdruck mittels der vorhandenen Leitbleche soll den Andruck der als Befestigungselemente dienender Metallschienen auf die Dachfläche erhöhen, so dass ein Abheben der als „Scheibe” zu verstehenden Konstruktion nicht möglich sein soll.
Trotz der Verwendung von vorwiegend Leichtmetallelementen zur Auflage der Module und anderen Befestigungselementen aus Metall erbringt die Konstruktion ein erhebliches Eigengewicht, so dass die Statik eines Dachgebälks dem Aufbau Grenzen setzen kann.
Mit DE 20 117 280 U1 ist ein Modul von einem oder mehreren Photovoltaik- und/oder sonstigen Solarelementen bekannt, der für den Einsatz auf Flachdächern genutzt wird. Es handelt sich dabei um einen blockförmigen Grundkörper aus Wärmedammstoff, auf dessen Oberseite eine Befestigungsvorrichtung für die Befestigung von einem oder mehreren Photovoltaikmodul/-en angebracht ist. Der Grundkörper wird vollflächig mit der Dachfläche verklebt, so dass keinerlei Durchbrüche durch die Dachhaut erfolgen müssen. Der Monoblockkörper kann auch mittels sogenannter „Teller”-Dübel mechanisch mit einem Flachdach verbunden sein. Dann sind allerdings Anschlussabdichtungen des gesamten Monoblockkörpers selbst und mit der Dachhaut erforderlich, was einen beträchtlichen Montageaufwand nach sich zieht. Auf Grund der kompakten und nur in geringem Maße bedachten Windlast ableitenden Form des Monoblockkörpers und der Anstau von Niederschlagswasser an diesem weist diese Lösung nachteilige Gebrauchswerteigenschaften auf.
Mitunter sind auch Aufständerungen von Solarthermieelementen oder Photovoltaikmodulen zu beobachten, die zur Fläche eines Flachdaches einen Winkel von > 90° aufweisen. Derartige Konstruktionen sind nur in windgeschützten Bereichen verwendbar und würden hier in mehrreihiger Aufstellung zu Abschattungen dahinterstehender Elemente führen.
Somit ist deutlich geworden, dass nach einer neuen Lösung gesucht werden muss, die neben einer möglichst im Gewicht leichten Auflagekonstruktion zur Einhaltung der Erfordernisse der Statik einer Dachfläche, verbesserte Funktionen der Ableitung von Winddruck und Niederschlägen bietet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Modulleichtbauträger (MLT) aus einem Kunststoff fester Konsistenz bestehend, der auch oberflächenbehandelt sein kann und versehen mit Ausnehmungen zur Aufnahme peripherer Funktionselemente für elektrische Verbindungen und – Bausteine sowie zum Aufsetzen auf einem Flachdach aufgelegter und/oder befestigter Leichtmetallprofile vorzuschlagen, der im Bereich der unteren und oberen Befestigung eines Photovoltaikmoduls einschiebbare Kunststoffstreifen in rechteckigem Querschnitt aufweist, in welche über Bolzen mit Innengewinde und Befestigungsklemmen ein Photovoltaikmodul einen sicheren Sitz erhält, der Modulleichtbauträger weiterhin bodenseitige Ausnehmungen zur Durchleitung von Niederschlagswasser besitzt und er im vorderen unteren Bereich, in etwa halbkreisförmig, abgerundet ist und am höheren hinteren Außenbereich großwellig zur Dachfläche hin ausläuft. Zur weiteren Gewichtsersparnis soll der Modulleichtbauträger im unteren hinteren Bereich über seine gesamte Breite eine tunnelartige im Wesentlichen halbkreisförmige Aussparung aufweisen, die auch zur Aufnahme elektrischer/elektronischer Bauelemente und/oder Kabel dienen kann. Die linienförmige Aufreihung der Modulleichtbauträger auf einer Flachdachfläche ausgelegten und/oder befestigten Leichtmetallprofilen soll dabei zusätzlich seitlich mittels stromlinienförmig geformter Eckelemente vor Windangriff geschützt sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird wie folgt gelöst, wobei hinsichtlich der grundlegenden erfinderischen Gedanken auf den Patentanspruch 1 verwiesen wird. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.
Folgende ergänzende Hinweise zur erfinderischen Lehre sind erforderlich.
Ein ca. um 20° von vorn nach hinten ansteigender Monoblock, bestehend aus UV-festem und niederschlagsresistentem Kunststoff und insbesondere mit einer Oberflächenbehandlung versehen, die zusätzlich vor Witterungsunbilden schützt, besitzt einen in etwa dreieckigen Querschnitt eines ungleichseitigen Dreiecks, wobei der Block auf der nach oben gewandten längeren Seite des Dreieckes zwecks Belüftung des hier aufliegenden Photovoltaikmoduls eine markante Auskehlung besitzt, die neben der Aufnahme weiterer technischer Einrichtungen auch gegebenenfalls Elemente zur Ballastierung aufnehmen kann. Die vordere Kante eines sich ergebenden langgestreckten Teilabschnitts des Modulleichtbauträgers ist dabei bis zur unteren Anlagekante für das Photovoltaikmodul gerundet ausgebildet und der hintere Teilabschnitt fällt vom höchsten Punkt des Modulleichbauträgers in einer weitgeschwungenen Wellenfrom in Richtung einer Dachfläche ab. In der Bodenfläche des Modulleichtbauträgers sind durchgehende Ausnehmungen längs und quer in U-Form und in teilweise unterschiedlicher Breite eingebracht, die dazu dienen, Niederschläge bodenseitig abzuführen und zum anderen einen Formschluss mit den kreuzweise auf einer Dachfläche in einem System ausgelegten Leichtmetallprofilen herzustellen. Es ist denkbar, dass mit wenigen Befestigungsmitteln durch den Boden des Modulleichtbauträgers hindurch bis zu den Leichtmetallprofilen eine feste Verbindung hergestellt ist. Infolge der „Scheibenwirkung” der ausgelegten und miteinander verbundenen Leichtmetallprofile, in Wirkverbindung stehend mit dem auf sie aufgebrachten Modulleichtbauträger nebst Photovoltaikmodulen, kann eine erfindungsgemäß konzipierte Photovoltaikanlage auf einem Flachdach durch Windlast nicht ortsverändert werden.
Zur Befestigung eines Photovoltaikmoduls auf dem Modulleichtbauträger befinden sich im abgerundeten vorderen Teil der Auflage und im oberen Teil der Auflage für das Photovoltaikmodul längs durchgehende, insbesondere rechteckige Schlitze, in welche formstabile Kunststoffstreifen eingeschoben sind, wobei in diese, durch den Werkstoff des Modulleichtbauträgers hindurch, Bolzen mit Innengewinde eingedreht sind, die vorzugsweise mit vier Befestigungsklammern, die mit entsprechenden Bohrungen ausgestattet sind, in Wirkverbindung stehen und das Photovoltaikmodul auf dem Modulleichtbauträger fixieren.
Im aufgerichteten hinteren Teil des Modulleichtbauträgers ist/sind längs in der nach vorn weisenden Front eine oder mehrere durchgehende, insbesondere rechteckige Ausnehmung/-en vorhanden, in welche Kabelverbindungen und andere elektrische/elektronische Bausteine eingelagert werden können.
Zum Zweck einer weiteren Gewichtseinsparung an den einzelnen Modulleichtbauträgern kann, am hinteren aufgerichteten und massiveren Teil des Modulleichbauträgers bodenseitig eine in etwa halbkreisförmige, tunnelartige Ausnehmung eingebracht sein, die jedoch die Bruchsicherheit des Modulleichtbauträgers in den damit geschwächten Querschnittsbereichen nicht beeinträchtigt und gegebenenfalls weiteren Platz zur Aufnahme elektrischer/elektronischer Bauelemente bietet.
Zwecks Verhinderung des Eingriffs von Windlast von der Seite in eine Reihe aufgebauter Modulleichtbauträger sind Eckelemente, ebenfalls in Stromlinienform ausgebildet, jeweils links und rechts als Abschluss an eine derartige Reihe ansetzbar.
Die Hinterlüftung der auf den Modulleichtbauträger aufgelegten Photovoltaikmodulen wird dennoch durch Entlüftungsöffnungen sichergestellt, wobei auch die in einer Reihe aufgebauten Photovoltaikmodule zueinander beabstandet sind.
Die Erfindung soll durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu wird auf nachfolgende Figuren zurückgegriffen:
1: Vorderansicht eines Modulleichtbauträgers ohne aufliegendes Photovoltaikmodul
2: Seitenansicht eines Modulleichtbauträges mit angedeuteter Auflage eines Photovoltaikmoduls
3: Vorderansicht eines Modulleichtbauträgers mit einem Eckelement an rechter Position zum Abschluss von in Reihe aufgebauten Modulleichtbauträgern
Gemäß 1 ist der Modulleichtbauträger 1 ohne Auflage eines Photovoltaikmoduls 7 dargestellt, so dass im aufsteigenden hinteren Teil und an der nach innen weisenden vertikalen Wand des Modulleichtbauträgers 1 eine U-förmige Ausnehmung 4 in horizontalem Verlauf sichtbar ist. Hier können Kabeldurchführungen oder andere elektrische/elektronische Bauelemente untergebracht werden. Befestigungselemente 2 und 3 mit je einer Bohrung, die nach 2 oberhalb einer annähernd halbkreisförmigen Abrundung 16 und an der Spitze des hinteren Teils des Modulleichtbauträgers 1 positioniert sind, nehmen ein aufgelegtes Photovoltaikmodul 7 auf, wobei Bolzen mit Innengewinde 9 den ortsunveränderlichen Sitz bestimmen. Letztere greifen durch die Bohrungen der Befestigungselemente 2, 3 und durch den EPS-Körper des Modulleichtbauträgers 1 soweit hindurch, dass sie die Kunststoffstreifen 10 erreichen und mit diesen fest verbunden werden. Die Kunststoffstreifen 10 sind zuvor in längs durch den Modulleichtbauträger 1 durchgehende Schlitze eingeschoben. Eine Auskehlung 8, unterhalb eines aufgelegten Photovoltaikmoduls 7, im Modulleichtbauträger 1 sorgt für eine erforderliche Hinterlüftung und sie kann ferner sowohl zur weiteren Deponierung elektrischer/elektronischer Bauelemente als auch für eine gegebenenfalls erforderliche Ballastierung 15 genutzt werden.
Zum Aufsetzen eines oder mehrerer Modulleichtbauträger 1 auf Befestigungsschienen (nicht näher dargestellt) auf einer Flachdachfläche enthält die Aufstellfläche 18 des Modulleichtbauträgers 1 Ausnehmungen 5, die quer zur Längsausrichtung des Modulleichtbauträgers 1 eingebracht sind. Parallel dazu befinden sich zu diesen mehrere Ausnehmungen 6 zwecks Abfluss von Niederschlagswasser. Eine adäquate Ausnehmung 14 befindet sich in Längsrichtung des Modulleichtbauträgers in der Aufstellfläche 18. Parallel zu letzterer befindet sich, von der Aufstellfläche 18 ausgehend, eine tunnelartige Ausnehmung 12 im hinteren Teil des Modulleichtbauträgers 1, die unter anderem zur Gewichtseinsparung beiträgt, wobei auch hier gegebenenfalls weitere elektrische/elektronische Bauelemente einlagerbar sind.
Der Modulleichtbauträger 1 ist über Befestigungsbohrungen 13 mit den, auf einer Dachfläche, aufgelegten Befestigungsschienen/-profilen verbindbar. Zum seitlichen Abschluss des Modulleichtbauträgers 1 ist vorgesehen, ein Eckelement 17 jeweils links und rechts an eine Reihe aufgestellter Modulleichtbauträger 1 auf den Befestigungsschienen zu platzieren.
Es soll noch festgestellt werden, dass der Modulleichtbauträger 1 von seiner höchsten Erhebung nach hinten zur Aufstellfläche 18 auslaufend, eine großwellige Formgebung aufweist, wodurch strömungstechnische Verbesserungen bei Windbelastung erreichbar sind.
Der Modulleichtbauträger 1 ist dazu konzipiert, eine Neigung des Photovoltaikmoduls 7 bis 30° zu erzeugen, damit die Sonneneinstrahlung wirtschaftlich sinnvoll genutzt wird. Die Neigung ist jedoch stets dem entsprechenden geografischen Breitengrad anzupassen.
Es ist denkbar, den Modulleichtbauträger 1 mit seiner Aufstellfläche 18 und auch das Eckelement 17 ohne Befestigungsschienen/-profile vollflächig mittels lösemittelfreier Kleber auf eine Dachfläche aufzukleben.
Die Vorteile der Erfindung werden zusammenfassend darin gesehen:

– leichte Bauweise ermöglicht den Einsatz auf Dächern auch mit statisch ungünstiger Flächenbelastung
– geringer Windangriff durch strömungstechnische Formgebung
– verbesserter Abfluss von Niederschlagswasser unterhalb des Modulleichtbauträgers
– leichter Transport aller zu einem Modulleichtbauträger gehörenden Elemente (Mittelteile und Eckelemente)
– unkomplizierte Montage
– keine unnötige Durchdringung der Dachhaut

Bezugszeichenliste

1: Modulleichtbauträger (MLT)
2: Befestigungselement
3: Befestigungselement
4: U-förmige Ausnehmung
5: Ausnehmung
6: Ausnehmung
7: Photovoltaikmodul
8: Auskehlung
9: Blechtreibschraube
10: Kunststoffstreifen
11: großwellige Ausgestaltung
12: tunnelartige Ausnehmung
13: Befestigungsbohrung
14: Ausnehmung
15: Ballastierung
16: Abrundung
17: Eckelement
18: Aufstellfläche

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 102005030039 A1 [0004]
- DE 20117280 U1 [0007]

Claims

Modulleichtbauträger [MLT] (1) für die Montage von Photovoltaikmodulen [PV-Modulen] (7) und Eckelemente (17) zum Abschluss einer in Reihe aufgestellter Modulleichtbauträger (1) an linker und rechter Position, insbesondere zum Aufbau auf Flachdächern mit nicht ausreichender Dachneigung zur optimalen Nutzung der Sonneneinstrahlung, bestehend aus Ethylenpolyurethanschaum [EPS] und vorzugsweise mit einer witterungsbeständigen Oberflächenversieglung sowie im Querschnitt einem ungleichseitigen Dreieck entsprechend, dadurch gekennzeichnet, dass die nach oben gerichtete längere Seite des vorgenannten Dreieckquerschnitts als ein langer Schenkel des Modulleichtbauträgers (1) eine Auskehlung (8) aufweist, wobei die vordere auslaufende Kante bis zu einem ersten Befestigungselement (3) für ein aufgelegtes Photovoltaikmodul (7) einer halbkreisförmigen Ausbildung nahekommt und der hintere kürzere Schenkel, ausgehend von einem zweiten Befestigungselement (2), welches sich in der höchsten Position des Modulleichtbauträgers (1) befindet, auf seiner nach außen und oben weisenden Oberfläche eine langgestreckte, großwellige nach unten zur Aufstellfläche auslaufende Formgebung (11) besitzt, in der Aufstellfläche (18) des Modulleichtbauträges (1) längs und quer durchgehende unterschiedlich breite und tiefe Ausnehmungen (5, 6, 12, 14) zum Aufsitzen auf Befestigungsschienen, zum Wasserablauf sowie zur Gewichtsersparnis eingebracht sind und sich unterhalb der Befestigungselemente (2, 3) für das Photovoltaikmodul (7) im Inneren des Modulleichtbauträgers (1) flache Kunststoffstreifen (10) befinden, in welche Bolzen mit Innengewinde (9) durch Bohrungen von Befestigungselementen (2, 3) einschraubbar sind.
Modulleichtbauträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale, innenliegende Seite des kürzeren Schenkels des Modulleichtbauträgers (1) eine oder mehrere waagerecht eingebrachte, U-förmige Ausnehmung/-en (4) zur Aufnahme von Kabelverbindungen oder dergleichen aufweist.
Modulleichtbauträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffstreifen (10) in längs durch den Modulleichtbauträger (1) durchgehende Schlitze eingeschoben sind.
Modulleichtbauträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Aufstellfläche (18) des Modulleichtbauträgers (1) im hinteren, kürzeren Schenkel eine tunnelartige – längs durch den Modulleichtbauträger (1) durchgehende – tunnelartige Ausnehmung (12) eingebracht ist, die ebenfalls elektrische/elektronische Bauelemente aufnehmen kann.
Modulleichtbauträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auskehlung (8) unterhalb eines aufgelegten Photovoltaikmoduls (7), neben einer Unterbringung weiterer elektrischer oder elektronischer Bauelemente, auch eine Ballastierung (15) einlegbar ist.
Modulleichtbauträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eckelement (17) eine von oben nach unten und außen auslaufende stromlinienförmige Ausbildung besitzt, sowie es seinerseits mit den bodenseitig auf der Dachfläche ausgelegten Befestigungsschienen in formschlüssiger und ortsfester Verbindung steht.