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Die Erfindung betrifft einen Bausatz zur Befestigung eines Solarmoduls. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Bausatz zum Befestigen eines Solarmoduls auf und/oder an einen Gebäudedach.
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Aus der
WO 2018/081 300 A1 ist bekannt, ein Solarmodul mittels einer Aufhängung an einem Gebäudedach zu befestigen. Eine Solarzellenschicht wird zwischen Glasscheiben und einem Substrat angeordnet und in das Substrat eingebettet, um ein Solarmodul in Form eines Solarziegels oder eines Solarschindels herzustellen. Dieses ziegel- oder schindelförmige Solarmodul weist Aufhängelöcher auf, mittels denen das Solarmodul am Gebäudedach befestigt wird. Diese Aufhängelöcher setzen jedoch voraus, dass zunächst die gewünschte Position des Solarmoduls auf dem Gebäudedach gefunden wird. Diese Wunschposition wird dann fixiert, indem beispielsweise Nägel oder Schrauben durch die Aufhängelöcher hindurch an der Dachunterkonstruktion befestigt werden und somit das schindel- oder ziegelförmige Solarmodul ebenfalls an der Dachunterkonstruktion fixiert ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einerseits eine schnelle, kostengünstige und nachjustierbare Montage von Solarmodulen, insbesondere ziegel- oder schindelförmiger Solarmodule, auf einem Gebäudedach zu ermöglichen und andererseits bei einem vollständig eingedeckten Gebäudedach das nachträgliche Austauschen oder Justieren einzelner Solarmodule zu erlauben, wenn diese defekt oder nicht optimal positioniert sind.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Bausatz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Modifikationen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft einen Bausatz, enthaltend
- - ein Solarmodul,
- - eine Befestigungseinrichtung zum Anordnen des Solarmoduls auf einem Gebäudedach, wobei die Befestigungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, an dem Gebäudedach dauerhaft befestigt zu werden, und
- - eine Verbindungseinrichtung zum mechanischen Verbinden des Solarmoduls mit der Befestigungseinrichtung, die einen Halteteil zum Halten des Solarmoduls und einen Verbindungsteil zur Herstellung einer lösbaren Verbindung mit der Befestigungseinrichtung aufweist,
wobei die Befestigungseinrichtung ein Steckelement und der Verbindungsteil eine Aufnahmeöffnung aufweist, wobei das Steckelement und die Aufnahmeöffnung derart ausgebildet sind, dass das Steckelement in die Aufnahmeöffnung hinein- oder durch diese hindurchgreift,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung einen Koppelabschnitt und einen sich an diesen Koppelabschnitt anschließenden Justageabschnitt derart aufweist, dass der Koppelabschnitt das Hinein- oder Hindurchgreifen des Steckelements in oder durch das Verbindungsteil erlaubt und der Justageabschnitt eine makroskopische Bewegung des Verbindungsteils relativ zum Steckelement auf eine erste Raumrichtung und auf eine zweite Raumrichtung mechanisch beschränkt.
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Durch die Kombination einer auf dem Gebäudedach zu befestigenden Befestigungseinrichtung mit einer Verbindungseinrichtung, die das Solarmodul mit der Befestigungseinrichtung verbindet und lösbar an dem Befestigungselement befestigt ist und eine Justagemöglichkeit besitzt, wird eine schnelle und räumlich exakte Installation und eine einzelne Austauschbarkeit eines Solarmoduls auf dem Gebäudedach bereitgestellt, auch wenn das Gebäudedach vollständig mit den Solarmodulen und/oder Dachziegeln eingedeckt ist oder sich eine nachträgliche Justage der Position der Solarmodule als notwendig erweist.
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Die Befestigungseinrichtung dient zum Verankern des Solarmoduls auf dem Gebäudedach, wobei die Befestigungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, an dem Gebäudedach dauerhaft befestigt zu werden.
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Beispielsweise ist sie mit Hilfe eines Werkzeugs wie einem Hammer in das Gebäudedach eintreibbar, so dass sie nicht ohne ein Werkzeug von dem Gebäudedach entfernbar ist. Die Verbindungseinrichtung ist mit dem Solarmodul und der Befestigungseinrichtung verbindbar und dient gleichzeitig als Halterung für das Solarmodul und als Befestigungselement über die Befestigungseinrichtung auf dem Gebäudedach. Über die Verbindungseinrichtung kann das Solarmodul in die am Gebäudedach befestigte Befestigungseinrichtung ein- und ausgehängt werden. Der Justageabschnitt ermöglicht in einem definierten Rahmen ein räumliches Ausrichten des Solarmoduls.
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Im Sinne der Erfindung umfasst der Ausdruck „Solarmodul“ mindestens eine, bevorzugt mehrere miteinander elektrisch verschaltete Solarzellen, die hinreichend dauerhaft wetterstabil verkapselt sind. Dabei können sowohl Wafer-Solarzellen als auch um Dünnschicht-Solarzellen zum Einsatz kommen.
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Im Sinne der Erfindung kann die Aufnahmeöffnung der Befestigungseinrichtung Struktur-durchgreifend, also beispielsweise als Bohrung, oder nicht-Struktur-durchgreifend als Vertiefung, in Form eines so genannten Sackloch ausgebildet sein. Ebenso lassen sich unterschiedlichen Abschnitte der Aufnahmeöffnung als Kombination beider struktureller Ausbildungsvarianten (Struktur-durchgreifend und nicht-Struktur-durchgreifend) ausbilden.
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Im Sinne der Erfindung bedeutet die Formulierung „makroskopische“ Bewegung eine ohne optische Vergrößerungshilfsmittel, mit bloßem Auge erkennbare Bewegung. Bei makroskopischen Bewegungen, im Sinne der vorliegenden Erfindung, werden Bewegungswege von deutlich mehr als einem Millimeter zurückgelegt. Die räumlichen Bewegungsfreiheitsgrade für makroskopische Bewegungen sind durch das mechanische Zusammenwirken von Befestigungseinrichtung und Verbindungseinrichtung eingeschränkt. Mikroskopische Bewegungen, also im Bereich von wenigen Millimetern oder weniger, können dennoch in anderen Raumrichtungen, als die zur Justage vorgesehenen, möglich sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Justageabschnitt derart ausgeformt, dass dieser eine Beschränkung der makroskopischen Bewegung entlang der ersten Raumrichtung und entlang der zweiten Raumrichtung im Verhältnis von mehr als 10:1 beschränkt. Dadurch wird insbesondere eine lineare Justage in einer gewünschten Justage-Raumrichtung ermöglicht.
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Bevorzugt weist der Justageabschnitt in Richtung der ersten Raumrichtung eine mehr als viermal so große Ausdehnung auf wie in Richtung der zweiten Raumrichtung. Das Solarmodul erhält dadurch eine definierte Justagerichtung entlang einer gewünschten ersten Raumrichtung bei der Montage auf dem Gebäudedach.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Befestigungseinrichtung als Steckelement ausgebildet und weist einen entlang einer Erstreckungsrichtung verlaufenden Körper mit einem Stift- oder mit einem Hakenkopf auf, wobei der Stiftkopf quer zur Erstreckungsrichtung des Körpers betrachtet, größer als der Körper ausgebildet ist oder wobei der Hakenkopf zumindest in einer Raumrichtung quer zur Erstreckungsrichtung des Körpers größer als der Körper ausgebildet ist. Die Befestigungseinrichtung weist weiterhin bevorzugt einen Unterlageabschnitt auf, der nach der Befestigung der Befestigungseinrichtung an dem Gebäudedach um den Körper herum und zumindest teilweise zwischen der Verbindungseinrichtung und dem Gebäudedach angeordnet ist. Bevorzugt ist der Unterlageabschnitt derart ausgebildet, dass er selber an dem Gebäudedach befestigbar ist. Der Unterlageabschnitt kann z.B. zugespitzt sein, d.h., sich zum unteren, dem Kopfende des Körpers gegenüberliegenden Ende verjüngen. Alternativ bevorzugt ist der Unterlageabschnitt ausgebildet, mittels eines oder mehreren Befestigungsmittel wie z.B. Nägeln oder Schrauben an dem Gebäudedach befestigt zu werden. Beispielsweise weist der Unterlageabschnitt dazu mindestens ein Loch oder Bohrung auf. Die Befestigungseinrichtung ist in diesem Fall mehrteilig ausgebildet und umfasst neben ihrer Ausbildung als das Steckelement ein oder mehrere Bestfestigungselemente.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Befestigungseinrichtung als Steckelement in Form eines Körpers mit einem Stiftkopf ausgebildet. D.h. sie weist bevorzugt an ihrem oberen bzw. Kopfende einen abgeplatteten oder abgerundeten Abschnitt mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des Körpers auf. Bevorzugt weist sie am gegenüberliegenden unteren Ende einen zugespitzten Abschnitt zum Hineintreiben in das Gebäudedach auf, wobei der zugespitzte, sich verjüngende Abschnitt als Unterlageabschnitt ausgebildet sein kann.
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In einer bevorzugteren Ausführungsform ist die Befestigungseinrichtung als Steckelement in Form eines Körpers mit einem Hakenkopf ausgebildet ist. D.h. sie weist bevorzugt an ihrem oberen bzw. Kopfende einen hakenförmigen Abschnitt auf, der zumindest in einer Raumrichtung quer zur Erstreckungsrichtung des Körpers eine größere Ausdehnung aufweist als der Körper. Bevorzugt weist sie am gegenüberliegenden unteren Ende einen Unterlageabschnitt auf, der ausgebildet ist, mittels eines oder mehreren Befestigungsmitteln an dem Gebäudedach befestigt zu werden.
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Bevorzugt ist der Justageabschnitt als Langloch ausgebildet. Im Sinn der Erfindung ist ein Langloch eine längliche Bohrung oder Nut. Das Langloch weist langgestreckte Längsseiten und Schmalseiten auf. Bevorzugt werden seine Schmalseiten durch Halbkreise abgeschlossen, deren Durchmesser der Breite des Langlochs entsprechen, während die Längsseiten des Langloches parallel zueinander verlaufen. Alternativ ist es auch möglich, den Justageabschnitt als ein entsprechend zu den Ausdehnungen des Langlochs ausgebildetes Sackloch zu gestalten.
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Der Halteteil der Verbindungseinrichtung ist bevorzugt als U-förmiger Abschnitt ausgebildet, der ausgebildet und dimensioniert ist, einen Randabschnitt des Solarmoduls zu umgreifen. Der umgriffene Randabschnitt des Solarmoduls weist dabei keine Solarzellen auf, da diese durch den U-förmigen Abschnitt abgeschattet würden.
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Bevorzugt ist der U-förmige Abschnitt ausgebildet und dimensioniert, auf den aufgenommenen Teil des Solarmoduls eine Klemmkraft auszuüben, die das Solarmodul in dem U-förmigen Abschnitt fixiert. Dadurch lässt sich zur mechanischen Verbindung des Solarmoduls mit der Verbindungseinrichtung ein weiteres Bauteil vermeiden, das zusätzliche Kosten verursachen würde. Ergänzend oder alternativ zur Klemmkraft kann der Einsatz eines Klebemittels zum Fixieren des Solarmoduls in der Verbindungseinrichtung vorteilhaft sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Bausatz zusätzlich ein Sicherungselement auf, wobei die zwei gegenüberliegenden Schenkel des U-förmigen Abschnitts und das Solarmodul jeweils eine Öffnung aufweisen, die jeweils ausgebildet und dimensioniert sind, das Sicherungselement aufzunehmen, das ausgebildet ist, das Solarmodul in dem U-förmigen Abschnitt an den zwei Schenkeln zu sichern. Die Öffnung ist bevorzugt als Rundloch ausgebildet, das sich jeweils durch die zwei gegenüberliegenden Schenkel hindurch erstreckt. Das Sicherungselement ist bevorzugt als Schraube ausgebildet, während die Öffnungen in den zwei gegenüberliegenden Schenkeln bevorzugt jeweils ein Gewinde aufweisen. Mit dem Sicherungselement wird sichergestellt, dass das Solarmodul an der Verbindungseinrichtung sicher fixiert ist.
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Bevorzugt weist das Solarmodul einen photovoltaisch inaktiven Randabschnitt auf, wobei das Halteteil der Verbindungseinrichtung so ausgebildet ist, den inaktiven Randabschnitt ganz oder teilweise zu übergreifen. Dadurch wird sichergestellt, dass kein photovoltaisch aktiver Bereich abgeschattet ist, wenn das Solarmodul auf dem Gebäudedach montiert ist. So wird sichergestellt, dass das Solarmodul nach seiner Montage auf dem Gebäudedach keinen Effizienzverlust durch Abschattung seitens der Bausatzelemente erfährt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Halteteil eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen und eine Mehrzahl von Befestigungseinrichtungen auf. Dies kann von Vorteil sein, wenn die schindel- oder ziegelartigen Solarmodule größere Dimensionen und somit ein größeres Gewicht aufweisen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigen schematisch und nicht maßstabsgerecht:
- 1 eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bausatzes zur Befestigung eines Solarmoduls,
- 2 eine perspektivische Draufsicht auf den in 1 gezeigten Bausatz,
- 3 eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Bausatzes zur Befestigung eines Solarmoduls und
- 4 eine perspektivische Draufsicht auf den in 3 gezeigten Bausatz.
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1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bausatzes zur Befestigung eines Solarmoduls. Der Bausatz enthält ein nur abschnittsweise gezeigtes Solarmodul 1, eine Befestigungseinrichtung 3 und eine Verbindungseinrichtung 2 zum mechanischen Verbinden des Solarmoduls 1 mit der Befestigungseinrichtung 3.
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Die Befestigungseinrichtung 3 ist zum Anordnen des Solarmoduls 1 auf einem Gebäudedach (nicht gezeigt) ausgebildet. Die Befestigungseinrichtung 3 ist ausgebildet und eingerichtet, an dem Gebäudedach dauerhaft befestigt zu werden. Zur mechanischen Kopplung mit der Verbindungseinrichtung 2 weist die Befestigungseinrichtung 3 ein Steckelement 31 mit einem entlang einer Erstreckungsrichtung verlaufenden Körper 310 aufweisend einen Stiftkopf 311. Der Stiftkopf 311 ist quer zur Erstreckungsrichtung des Körpers 310 betrachtet, größer als der Körper 310 ausgebildet. Der Körper 310 ist in das Gebäudedach mittels eines Werkzeugs (nicht gezeigt) eintreib- und dadurch befestigbar. Das Befestigungselement 3 weist weiterhin einen Unterlageabschnitt 32 auf, der nach der Befestigung der Befestigungseinrichtung 3 auf dem Gebäudedach um den Körper 310 herum und zwischen der Verbindungseinrichtung 2 und dem Gebäudedach angeordnet ist.
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Die Verbindungseinrichtung 2 weist einen Halteteil 21 zum Halten des Solarmoduls 1 und einen Verbindungsteil 22 zur Herstellung einer lösbaren Verbindung mit der Befestigungseinrichtung 3 auf. Der Verbindungsteil 22 ist dazu mit einer Aufnahmeöffnung 23 ausgebildet. Das Steckelement 31 und die Aufnahmeöffnung 23 sind derart dimensioniert, dass das Steckelement 31 in die Aufnahmeöffnung 23 hinein und durch diese hindurchgreift. Alternativ können sie auch derart ausgebildet sein, dass das Steckelement 31 in eine als Sackloch ausgebildete Aufnahmeöffnung 23 hineingreift, was hier nicht jedoch dargestellt ist.
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Im Inneren des Solarmoduls sind eine oder mehrere miteinander elektrisch verschaltete Solarzellen angeordnet, die dauerhaft wetterstabil verkapselt sind. Das Solarmodul weist einen Photovoltaikbereich auf, der ausgebildet ist, Licht in elektrische Energie umzuwandeln, und einen photovoltaisch inaktiven Randabschnitt, den das Halteteil 21 übergreift.
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2 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf den in 1 gezeigten Bausatz. Die Aufnahmeöffnung 23 weist einen Koppelabschnitt 230 und einen sich an diesen Koppelabschnitt 230 anschließenden Justageabschnitt 231 auf. Der Durchmesser des Koppelabschnitts 230 der Aufnahmeöffnung 23 ist derart dimensioniert, dass der Koppelabschnitt 230 das Hindurchgreifen des Steckelements 31 mit seinem Stiftkopf 311 durch das Verbindungsteil 22 hindurch erlaubt. Zumindest der Justageabschnitt 231 der Aufnahmeöffnung 23 weist eine geringere Dimensionierung derart auf, dass sich der im Vergleich zum Stiftkopf 311 kleinere Körper 310 entlang des Justageabschnitts 231 bewegen lässt. Somit ist eine makroskopische Bewegung des Verbindungsteils 22 relativ zum Steckelement 31 auf eine erste Raumrichtung und auf eine zweite Raumrichtung mechanisch beschränkt. In der dritten Raumrichtung sind im montierten Zustand der Verbindungseinrichtung 2 nur mikroskopische Bewegungen möglich. Der Justageabschnitt 231 weist in Richtung der ersten Raumrichtung eine mehr als viermal so große Ausdehnung auf wie in Richtung der zweiten Raumrichtung. Er ist in dieser bevorzugten Ausführungsform als Langloch ausgebildet. Dadurch erfolgt die Justage des schindel- oder ziegelförmigen Solarmoduls entlang der Erstreckungsrichtung des Langlochs.
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3 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Bausatzes zur Befestigung eines Solarmoduls. Der in 3 gezeigte Bausatz entspricht dem in 1 gezeigten Bausatz mit dem Unterschied, dass er anstelle des in 1 gezeigten Stiftkopfs am oberen Ende des Körpers 310 einen Hakenkopf 312 aufweist und dass der Unterlageabschnitt 32 größere Abmessungen und Löcher 33 aufweist. Der Unterlageabschnitt 32 ist über die Löcher 33 mit Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) wie Nägeln an dem Gebäudedach befestigbar.
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4 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf den in 3 gezeigten Bausatz, wobei das an dem Gebäudedach zu befestigende Solarmodul der Übersichtlichkeit halber weggelassen ist. Die Aufnahmeöffnung 23 insbesondere ihr Justageabschnitt 231 und ihr Koppelabschnitt 230 sind an die Form und Abmessungen des Hakenkopfs 312 angepasst, um eine effektive Aufnahme und Justage des Steckelements 31 mit dem Hakenkopf 312 zu gewährleisten. Der Unterlageabschnitt 32 ist nur abschnittsweise zwischen der Verbindungseinrichtung 2 und dem Gebäudedach angeordnet.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Solarmodul
- 2
- Verbindungseinrichtung
- 21
- Halteteil
- 22
- Verbindungsteil
- 23
- Aufnahmeöffnung
- 230
- Koppelabschnitt
- 231
- Justageabschnitt
- 24
- Öffnung
- 3
- Befestigungseinrichtung
- 31
- Steckelement
- 310
- Körper
- 311
- Stiftkopf
- 312
- Hakenkopf
- 32
- Unterlageabschnitt
- 33
- Löcher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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