DE102010021271A1

DE102010021271A1 - Vorrichtung, ausgebildet als Befestigungssystem für Solarmodule auf flachen oder geneigten Dächern von Gebäuden oder ebenen Flächen

Info

Publication number: DE102010021271A1
Application number: DE102010021271A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2012-01-05

Abstract

Vorrichtung, ausgebildet als Befestigungssystem für Solarmodule auf flachen oder geneigten Dächern von Gebäuden oder ebenen Bodenflächen – geeignet für Kombination mit zusätzlichen Funktionen.

Description

Bei der Erfindung handelt es sich primär um eine innovative Befestigungskonstruktion für Solarmodule im praktischen Einsatz auf flachen oder geneigten Dächern von Gebäuden, insbesondere im gewerblichen Bereich mit großflächigem Aufstellungsangebot.
Sinn und Zweck der Vorrichtung und deren Konzeption ist Rationalisierung des technischen Aufwandes – insoweit Steigerung des Zuspruches dieser umweltfreundlichen Maßnahme durch Senkung der Herstellungskosten sowie hiermit korrespondierenden Amortisationszeiten.
Nach Sachlage eine zeitkonforme Maßnahme, denn die rückläufigen staatlichen Förderungsprogramme erfordern mindestens Ausgleich der aktuell hergestellten und verfügbaren Wirtschaftlichkeit einerseits, Steigerung der Effizienz, Reduzierung des Aufwandes durch optimierte Technik bis in Details andererseits. Ehrgeizige Vorgaben und Ziele, die zweifelsfrei realisiert werden können.
Gegenüber dem einschlägigen Stand der Technik, der eine Vielzahl unterschiedlicher, auf die gleiche Problemstellung gerichteten Lösungen ausweist, eine äußerst rationale Befestigungskonzeption – maßgeblich darauf begründet, dass ausschließlich handelsübliche, kostengünstige Materialien eingesetzt werden können – insoweit keine aufwändigen Sonderbauteile erforderlich sind.
Wesentliches Unterscheidungsmerkmal zum Stand der Technik ist der Einsatz von Profilrohren mit kreisförmigem Querschnitt, beispielsweise Edelstahlrohre für sämtliche Komponenten des Befestigungssystems.
Derartige Rohr und deren Verbindungsstücke sind „Massenartikel” in der Gebäudetechnik, insbesondere dominant eingesetzt im Technikbereich Heizung und Sanitär, demgemäß preisgünstig und prädestiniert für den vorgesehenen Einsatz.
Die auf die technische Konzeption begründete Rationalität ergibt sich aus der Art des Befestigungsprinzips. Hierbei beachtlich ist einerseits die neuartige dynamische Befestigung einzelner Solarmodule über die Windkräfte weitgehend reduziert bis neutralisiert werden können, andererseits der Befestigungsverbund sämtlicher Einzelmodule zur statisch positiv wirksamen Funktionseinheit.
Konzeption – Prinzip – technischer Aufbau der Befestigungstechnik aus Rohren gewährleistet optional den Einsatz von zusätzlicher (konventionell autarker) Systemtechnik – insoweit Zweit- oder Mehrfachfunktion mit einer Basistechnik.
Das vorgesehene Befestigungssystem aus handelsüblichen Rohrleitungen ist grundsätzlich für den Einsatz von Medien, z. B. Wasser, hergestellt – insoweit ist der komplette untereinander bestimmungsgemäß hergestellte Rohrleitungsverbund „wasserdicht”.
Dieser kostenneutrale Vorzug kann für weitere, einschlägig umweltfreundliche, Zusatzfunktionen eingesetzt werden – z. B. Wärmegewinnung für Brauchwasser und Wärmepumpen, Heizung zur Schneeschmelze zur Entlastung der Statik, als Rohrnetz für thermische Solarmodule etc. (weitere Einsatzoptionen sind nachfolgend definiert).
Alles in Allem eine bisher nicht verfügbare, zukunftsorientierte „Umwelttechnik”, die auf der Basis definitiv ausgewiesener Wirtschaftlichkeit die Grundlagen für eine, im Sinne der Sache. Inanspruchnahme auf breiterer Basis zur Disposition stellt.
FUNKTIONSBESCHREIBUNG
– Ausführungsbeispiel –
Das Solarmodul (1) ist im oberen Drittel des Rahmens (5) jeweils rechts und links mit einer kreisförmigen Ausnehmung (6) zur Aufnahme des waagerechten Stahlrohres (3.1) der Befestigungskomponente (3) versehen – das auf die Ausnehmungen (6) im Durchmesser abgestimmte waagerechte Stahlrohr (3.1) wird eingesetzt und über Verbindungsstücke (3.3) in T-Form mit den vertikalen Stahlrohren (3.2) fest verbunden – die vertikalen Stahlrohre (3.2) werden gleichfalls über Verbindungsstücke in T-Form (3.3) mit den im rechten Winkel zur Befestigungskomponente (3) über Boden verlaufenden Basiskomponente (2) fest verbunden (2–5) – zur Kompensation von statisch wirksamen Windkräften auf die erhöhte Rückseite des Solarmoduls (1) ist eine dynamische Befestigung in vorgenannter Form hergestellt, denn das Solarmodul (1) bewegt sich aus Ruhrposition (Schräglage ca. 10–30°)(6) bei entsprechend auftretender Windkraft bis zur Horizontalachse (0°)(6).
Über die Verbindungsstücke in T-Form (3.3) werden in gleicher Weise die Solarmodule (1) rechts und links des Solarmoduls (1) befestigt (2–5).
Die Basiskomponenten (2) sind jeweils an den Enden mit Verbindungskomponenten (8) über Verbindungsstücke in T-Form (3.3) miteinander verbunden. Hieraus kann die Statik gegen Windkräfte zusätzlich gesteigert werden.
Die erforderliche Schräglage, ca. 10–30° in Südrichtung, wird hergestellt über die spezifische Länge des vertikalen Stahlrohres (3.2) der Befestigungskomponente (3) – ersatzweise über spezifisch versetzte Ausnehmungen (6) im Rahmen des Solarmoduls (5) – ersatzweise für die Ausnehmung (6) im Rahmen (5) des Solarmoduls (1) kann hierfür ein separates Formteil (7), das am Rahmen (5) befestigt ist, eingesetzt werden.
Die Auflage der in Schräglage unteren Kante des Solarmoduls (1) erfolgt auf dem Boden oder der Dachoberfläche bei entsprechendem Schutz (Dämmfolie) gegen Dachbeschädigung im Auflagebereich – ersatzweise über spezifische Auflageformteile (10), die am Rahmen des Solarmoduls (1) befestigt sind und eine Auflage auf den Basiskomponenten (2) herstellen.
Hierzu alternativ kann eine 2. Befestigungskomponente (9) eingesetzt werden – prinzipiell identisch zur Befestigungskomponente (3).
Die Art der Befestigung des einzelnen Solarmoduls (1) wiederholt sich entsprechend der Anzahl der eingesetzten Solarmodule (1)(1.0–9.0).
Hieraus ergibt sich ein äußerst stabiler Systemverbund (1.0/9.0) mit Vorteilen für statische Bewertungen/Maßnahmen. Letztere sind individuell anpassungsfähig und umfassen:

– das Befestigungssystem besteht aus miteinander verbundenen Komponenten mit Hohlraumkonturen (Stahlrohre) – insoweit ein Systemverbund mit relativ geringem Gewicht. Die verfügbare Statik (Windkräfte) kann maßgeblich erhöht werden mit der Maßnahme Verbindung des Befestigungsverbundes (1.0) mit dem Gebäude (11) an dessen vertikalen Außenseiten (vorteilhaft bei statisch ausgelasteten Dächern),
– zusätzliche Gewichtsbelastung entsprechend statischer Anforderungen durch Befüllen des Befestigungsverbundsystems (1.0–9.0) mit Wasser.

Das Befestigungsverbundsystem (1.0–9.0) aus Rohren ist prädestiniert für Zusatzfunktionen vielfältiger Art.

Die Montage der Komponenten aus Stahlrohren im praxisbewährten, sogenannten Press-Fitting-Verfahren, ist im Zeitaufwand gegenüber konventioneller Befestigungstechnik deutlich vorteilhafter. Weitere Informationen/Details ergeben sich aus den Patentansprüchen. Bezugszeichen

Fig. 1.0	Solarmodule als Anlage mit Befestigungssystem – in Draufsicht –
Fig. 2.0	Solarmodul mit Befestigungskomponenten in Einbausituation – in Draufsicht –
Fig. 3.0	Solarmodul mit Befestigungskomponenten in Einbausituation – in Vorderansicht –
Fig. 4.0	Solarmodul mit Befestigungskomponenten in Einbausituation – in Rückansicht –
Fig 5.0	Solarmodul mit Befestigungskomponenten in Einbausituation – in Seitenansicht –
Fig. 6.0	Solarmodul mit Befestigungskomponenten in Einbausituation – in Seitenansicht mit dynamischem Bereich (Windkräfte) –
Fig. 7.0	Solarmodul mit Befestigungskomponenten – in perspektivischer Darstellung –
Fig. 8.0	Solarmodul mit Befestigungskomponenten entsprechend Fig. 2–5 mit zweiter Befestigungskomponente
Fig. 9.0	Befestigungssystem in optionaler Anordnung der Befestigungskomponenten

1	Solarmodul (elektrisch/thermisch)
2	Basiskomponente
3	Befestigungskomponente (Stahlrohre)
3.1	Waagerechtes Stahlrohr
3.2	Vertikales Stahlrohr
3.3	Verbindungsstücke in T-Form
4	Rohrverbindungsstück als T-Stücke (Fitting)
5	Rahmen von Solarmodul
6	Ausnehmung im Rahmen von Solarmodul
7	Formteil mit Ausnehmung
8	Verbindungskomponenten
9	2. Befestigungskomponente
10	Formteil-Auflage
11	Befestigung an vertikaler Gebäudeseite

Claims

Vorrichtung ausgebildet als Befestigungssystem (Prinzip) zur positionssicheren Befestigung von Solarmodulen (1) auf ebenen oder geneigten Flächen – bevorzugt auf Flach- oder Schrägdächern von Gebäuden, insbesondere auf weitgehendst flachen, großflächigen, gewerblich genutzten Gebäuden, gekennzeichnet dadurch, dass die Befestigungskomponenten (1.0) aus Hohlraumprofilen, bevorzugt aus Metallrohren mit kreisförmigem Querschnitt, beispielsweise handelsübliche Stahlrohren, hergestellt wird und in spezifische Einzelkomponenten gegliedert ist, die miteinander verbunden einen Systemverbund (1.0) herstellen, der sämtliche Einzel-Solarmodule (1) einbezieht – insoweit eine materialreduzierende, statisch äußerst wirksame, Systemeinheit (1.0) verfügbar ist, die aus den spezifischen Komponenten der einzelnen Funktionseinheiten gebildet wird – letztere bestehen aus der Befestigungskomponente (3), die durch kreisförmige Ausnehmungen (6) im Rahmen des Solarmoduls (1) oder ersatzweise hierfür eingesetzte und abgestimmte, mit dem Solarmodul verbundene Formteile (7), geführt und bevorzugt beiderseits mit den zwischen den Solarmodulen (1) positionierten Basiskomponenten (2) positionssicher fixiert sind – derartige Befestigung ist formstabil bevorzugt dynamisch und bewegt das Solarmodul vertikal bis zu Horizontalachse zur Kompensation von statisch wirksamen Parameter durch extreme Windkräfte (6.0).
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Holraumprofile – Befestigungskomponente (3) und Basiskomponente (2) – aus handelsüblichen Stahlrohren, bevorzugt Edelstahlrohren (∅) hergestellt sind und im sogenannten Press-Fitting-Verfahren verlegt (montiert) werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskomponenten (2) zwischen den Solarmodulen (1) bevorzugt rechts und links neben bzw. zwischen den Solarmodulen (1) positioniert sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (1) in Nord-Süd-Achse ausgerichtet und mit Beschattungsabstand verlegt sind – die bevorzugte Schrägstellung (ca. 10–30°) in Südrichtung über die Länge der vertikalen Stahlrohre (3.2), die mit Rohrverbindungsstücken in T-Form (4) in der Basiskomponente (2) fixiert sind, hergestellt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungskomponente (3) aus Stahlrohr bevorzugt dreiteilig ist und partiell zwei Solarmodule (1) über eine Befestigungseinheit positionssicher mit der Basiskomponente (2) verbunden werden können.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungskomponente (3) aus den Einzelteilen: 1 waagrechtes Stahlrohr (∅) (3.1) 2 vertikale Stahlrohre (∅) (3.2) 2 Verbindungsstücke in T-Form (3.3) besteht – hierbei das „waagrechte” Stahlrohr (3.1) über zwei kreisförmige, auf den Rohrdurchmesser abgestimmte, Ausnehmungen (6) im Rahmen des Solarmoduls (1) geführt sind – hierdurch des Solarmodul (1) beweglich gelagert ist – die Rohrenden über die Verbindungsstücke in T-Form (4) im rechten Winkel mit den vertikalen Stahlrohren (3.2) und diese mit den Verbindungsstücken (4) in der Basiskomponente (2) unlösbar verbunden sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmigen Ausnehmungen (6) im Rahmen (5) des Solarmoduls (1) zur Aufnahme des waagrechten Stahlrohres (3.1) der Befestigungskomponente (3) – bevorzugt im „oberen” Drittel des Solarmoduls (1) – spiegelbildlich angeordnet sind und der spezifische Abstand zum oberen Ende des Solarmoduls (1) den Winkel der Schrägstellung bei fixierter Länge des vertikalen Stahlrohres (3.2) bestimmt werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Schrägstellung gleichwertig bei fixierter Position der kreisförmigen Ausnehmungen (6) im Rahmen (5) des Solarmoduls (1) und vertikalen Stahlrohre (3 2) unterschiedlichen Längen hergestellt werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul (1) zweifach im gleichen Prinzip auf der Basiskomponente (2) befestigt werden kann – hierbei die zusätzliche Befestigungskomponente (9) im unteren Ende des Solarmoduls (1) mit entsprechend verkürztem, vertikalen Stahlrohr (3.2) positioniert ist (8.0).
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Solarmoduls (1) ein Formteil (10) aus Kunststoff oder Stahlblech am Rahmen (5) des Solarmoduls (1) befestigt ist, das eine Auflage des über die Befestigungskomponente (3) dynamisch gelagerten Solarmoduls (1) auf der Basiskomponente (3) herstellt – insoweit Bodenfreiheit in Längsachse, parallel zur Befestigungskomponente, herstellt oder alternativ hierzu ein Rohr oder Rundstahl eingesetzt wird, der vergleichsweise im Prinzip der Befestigungskomponente (3) positioniert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungskomponenten (2)(3) des Befestigungssystems (1.0) bevorzugt Stahlrohre sind, die im sogenannten Press-Fitting-Verfahren untereinander verbunden sind und zur Vermeidung von Punktlasten durch die Basiskomponente (2) mit einer hierfür geeigneten Folie unterlegt sind – letztere für optionale Zusatzfunktionen mit einer wärmereflektierender Oberfläche ausgebildet werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Basiskomponenten (2) zwischen den Solarmodulen (1) an den jeweiligen Endstücken über zusätzliche, gleichartige Verbindungskomponenten (8) quer zur Verlegerichtung der Basiskomponenten (2) miteinander zu einem einheitlichen, die statisch relevanten Kriterien positiv beeinflussenden, System (1.0) verbunden sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das bevorzugt aus Stahlrohren über die Basiskomponenten (2), Befestigungskomponenten (3) sowie die Verbindungskomponenten (8) und deren Fittinge (4) hergestellte Rohrverbundsystem wasserdicht ausgeführt ist – insoweit einerseits Wasser als zusätzliche Gewichtsbelastung gegen Windkräfte in einfacher Form durch Befüllen eingesetzt werden kann, andererseits Wasser oder Wassergemisch als Medium für thermische Zusatzfunktion (z. B. Wassererwärmung für Brauchwasser oder zur Schneeschmelze, Wärmegewinnung, Kombination mit thermischen Solarmodulen, Wärmeableitung von Wärmepumpen etc.) in Zweitfunktion eingesetzt werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das bevorzugt aus Stahlrohren über die Basiskomponenten (2), Befestigungskomponenten (3) sowie die Verbindungskomponenten (8) und deren Fittinge (4) hergestellte Rohrverbundsystem nicht wasserdicht ausgeführt wird, das heißt in spezifischen Teilbereichen – bevorzugt im waagerechten Stahlrohr (3.1) der Befestigungskomponente (3) – Düsen, beispielsweise Bohrungen- vorgesehen sind, über die in Zweitfunktion Wasser (warm oder kalt) oder Wassergemisch in vorbestimmbare Dachbereiche versprüht werden kann – im unterschiedlichen Verwendungszweck, z. B. Schneeschmelze/Reinigung der Solarmodule/Gebäudekühlung durch Verdunstung/zusätzlicher Brandschutz/Kühlung der Solarmodule bei leistungsmindernder durch Übertemperatur etc.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugte Anordnung der Basiskomponenten (2), vertikal an/zwischen den Schmalseiten der Solarmodule (1) gleichwertig über deren Längsseiten erfolgen kann – die Basiskomponenten (2) bei modifizierter Befestigungskomponente (3) auch unter den Solarmodulen (1) positioniert werden können.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen/Querschnitte der die Basiskomponente (2) und Befestigungskomponente (3) bildenden Stahlrohre auf die statischen Anforderungen des spezifischen Einsatzbereiches (Standortes) bemessen werden können.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet dass die Befestigungskomponente (2) anstelle über Ausnehmungen (6) im Rahmen (5) der Solarmodule (1) über ein Befestigungsformteil (7) mit einer auf den Querschnitt der Befestigungskomponente (3) abgestimmten Ausnehmung versehen ist und das Befestigungsformteil (7) in vorbestimmbarer Position über handelsübliche Befestigungsmittel am Rahmen (5) des Solarmoduls (1) positioniert wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass über die Verbindungskomponente (8) für potenziell erforderliche statische Zusatzanforderungen fixierte Befestigung des gesamten Befestigungsverbundes an beliebiger Dachposition – bevorzugt an den vertikalen Gebäudeseiten hergestellt werden kann (11).
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskomponenten (2), Befestigungs-(3) und Verbindungskomponenten (8) anstelle der bevorzugen Ausführung in Edelstahlrohren mit alternativ verfügbaren Rohrqualitäten oder mit massiven Profilen hergestellt werden können.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das primär für Dächer von Gebäuden konzipierte Prinzip des Befestigungssystems (1.0) gleichwertig für hierfür geeignete Flächen, beispielsweise Aufstellung ebenerdig, eingesetzt werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Prinzip des Befestigungssystems (1.0) gleichwertig für Solarmodule mit Elektrovoltaik als auch für thermische Systeme eingesetzt werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungssystem (1.0) Bestandteil des Wasserkreislauf-Rohrsystems von thermischen Solarmodulen ist.