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Die
Erfindung betrifft eine Unterkonstruktion für eine Modulanlage,
insbesondere eine Solarmodulanlage, mit wenigstens einem Modul,
insbesondere einem Solarmodul. Die Erfindung bezieht sich ferner
auf ein Basiselement, ein Stützelement und ein Rückwandelement
zur Verwendung in einer solchen Unterkonstruktion sowie auf eine
Modulanlage mit mindestens einer erfindungsgemäßen
Unterkonstruktion.
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Die
auf die Erdoberfläche eingestrahlte Sonnenenergie kann
genutzt werden, um beispielsweise Strom oder Warmwasser zu erzeugen.
Die Umwandlung der Sonnenenergie in Strom, Warmwasser oder andere
Energieträger erfolgt in Modulen (Photovoltaikmodulen,
Solarkollektormodulen etc.), die der Sonneneinstrahlung ausgesetzt
sind. Solche Module werden in einem gegenüber der Erdoberfläche
geneigten Winkel angeordnet, um eine möglichst effiziente
Umwandlung der Sonnenenergie zu erreichen. Um unabhängig
von derjenigen Dachneigung, auf welcher das Modul zu installieren
ist, den Neigungswinkel des Moduls optimal einstellen zu können,
werden Unterkonstruktionen für das Modul verwendet. Die
Unterkonstruktion erreicht eine Fixierung des Moduls beispielsweise
gegenüber den an die Modulanlage angreifenden Windkräften
sowie eine – wie bereits erwähnte – Ausrichtung
des Moduls zur einfallenden Sonnenstrahlung.
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DE 20 2008 014 274
U1 beschreibt ein Dachmontagesystem für Solarmodule.
DE 20 2008 014 274
U1 offenbart ein freitragendes Montagesystem zur Montage
von flächigen Modulen auf Flachdächern (keine
Durchdringung der Dachhaut zur Befestigung erforder lich). Das Montagesystem
weist erste und zweite Modulstreben, erste und zweite vordere Modulstützen,
erste und zweite hintere Modulstützen, vier Stützvorrichtungen,
eine Frontabdeckung, eine Rückabdeckung und eine Vielzahl
von Befestigungsmitteln zum Verbinden der genannten Elemente auf.
Weitere Befestigungselemente sind erforderlich, um die Leitungen
der Module an diesen zu führen. Das System der
DE 20 2008 014 274
U1 weist den Nachteil auf, dass es insbesondere aufgrund
der Vielzahl an Elementen zeitaufwendig und gegebenenfalls nur von
geschultem Montagepersonal zu montieren ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine rasch und einfach zu montierende
Unterkonstruktion für eine Modulanlage zur Verfügung
zu stellen.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch eine Unterkonstruktion für eine Modulanlage
(insbesondere eine Solarmodulanalage) mit wenigstens einem Modul
(insbesondere einem Solarmodul) gelöst, die aufweist: ein
Basiselement, welches eine Längsnut entlang der Längsachse
des Basiselementes zum Aufnehmen einer Leitung für das
Modul und mindestens eine Quernut senkrecht zu der Längsachse
des Basiselementes aufweist, und mindestens ein Stützelement
mit einem Fußteil und einem Kopfteil, wobei das Fußteil
formschlüssig mit der Längsnut und mit der Quernut
des Basislementes verbunden ist und das Kopfteil ausgestaltet ist,
um mit dem Modul verbunden zu werden.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass durch Reduzieren der
zur Montage erforderlichen Elemente eine besonders einfach und rasch aufzubauende
Unterkonstruktion ermöglicht wird. Erfindungsgemäß greifen
mindestens ein Stützelement und Basiselement so formschlüssig
ineinander, dass die Platzierung des Stützelementes auf
dem Basiselement durch die jeweilige Form von Stütz- und
Basiselement vorgegeben ist. So ist ein zeitaufwendiges Abmessen
der Positionierung des Stützelementes auf dem Basiselement
nicht erforderlich. Die Position des Stützelements auf
dem Basiselement wird erfindungsgemäß durch die
Form des Stützelementes und Nuten in dem Basiselement bestimmt.
In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung weist das Stützelement
Längs- und Quernuten auf, die sich in formschlüssigem
Eingriff mit dem Basiselementes befinden.
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Erfindungsgemäß wird
die Zahl der für die Montage erforderlichen Einzelteile
gegenüber bekannten Systemen deutlich reduziert. Dies vereinfacht
die Montage und führt zu einer kurzen Montagezeit. Die
Montage ist auch von nur einer Person durchführbar. Das
erfin dungsgemäße System ermöglicht insbesondere
eine intuitive Montage, so dass die mit der Montage beschäftigte
Person keine spezielle Unterweisung zur Montage der erfindungsgemäßen
Unterkonstruktion benötigt und trotzdem ein hoher Qualitätsstandard
in der Ausführung erreicht wird. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, dass das Basiselement besonders bevorzugt direkt und ohne
weitere Zwischenlagen zu montieren ist. Auf diese Weise können
weitere Einzelteile zur Anordnung der Unterkonstruktion auf der
Fläche und damit die kosten- und zeitaufwendige Montage
dieser eingespart werden.
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Durch
das Einsparen von Einzelteilen wird ferner ein geringes Eigengewicht
der Unterkonstruktion erreicht, so dass die erfindungsgemäße
Unterkonstruktion auch auf solchen Flächen und Dächern einsetzbar
ist, die für nur eine geringe Lastaufnahme konstruiert
sind. Sollte ein größeres Gewicht der Unterkonstruktion
erwünscht sein, um erhöhten Windkräften
Widerstand bieten zu können, kann die erfindungsgemäße
Unterkonstruktion beispielsweise mittels auf den Basiselementen
aufgelegten Betonformteilen beschwert werden.
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Die
erfindungsgemäße Unterkonstruktion weist ferner
den Vorteil auf, dass das Basiselement gleichzeitig als Aufnahme
für die Strom- bzw. Wasserleitung des Moduls dient. Insbesondere
für Stromleitungen ist es vorteilhaft, vor der Witterung
(insbesondere UV-Strahlung) geschützt zu sein, was erfindungsgemäß durch
die Anordnung der Leitung in der Längsnut des Basiselementes
erreicht wird. Die Führung der Leitung innerhalb der Längsnut
erfolgt erfindungsgemäß durch das Einlegen der
Leitung in die die Längsnut des Basiselementes in demjenigen
Bereich, in welchem das Stützelement formschlüssig
in der Längsnut angeordnet ist, als ein Leitungstunnel ausgebildet
ist. In diesem Leitungstunnel ist die Leitung fixiert und vor Witterungseinflüssen
geschützt. So können weitere Einzelteile, nämlich
gesonderte Befestigungselemente für die Leitung eingespart werden,
was die Montagekosten und -zeit weiter reduziert.
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Im
Montageablauf werden bevorzugt nach der Anordnung des Basiselements
und von Leitungsführungselementen die elektrische Verkabelung ohne
Durchfädelung der Leitungen einfach von oben in die offenen
Längsnuten eingelegt. Das spart zusätzlich Montagezeit.
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Mit
dem Begriff der „Längsachse des Basiselements” ist
im montierten Zustand der Unterkonstruktion diejenige Achse bezeichnet,
entlang derer das Basiselement angeordnet wird, um das Modul mit
gewünschtem Neigungswinkel zur Sonneneinstrahlung aus zurichten. Üblicherweise
werden Module in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet und geneigt,
so dass das Nordende des Moduls weiter von dem Basiselement beabstandet
ist, als das südliche Ende des Moduls. Durch diese Ausrichtung
und Neigung des Moduls auf dem Basiselement wird ein Winkel von
beispielsweise 15° bis 20° (für die Montage
einer Modulanlage auf einem Flachdach) definiert. In analoger Weise
bezeichnet der Begriff „Quernut des Basiselementes” eine
Nut, die sich im montierten Zustand der Unterkonstruktion entlang
einer Querrichtung der Modulanlage und senkrecht zu der Längsachse
des Basiselements erstreckt.
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Dementsprechend
ist mit dem Begriff „Längsrichtung” der
Modulanlage diejenige Richtung gemeint, in der Modulreihen hintereinander
(bevorzugterweise also in Nord-Süd-Richtung) ausgerichtet sind.
In analoger Weise bezeichnet der Ausdruck „Querrichtung” der
Modulanlage die zu der Längsrichtung senkrechte Ausrichtung
(insbesondere also die Ost-West-Ausrichtung) von nebeneinander angeordneten
Modulen einer Modulanlage. Die Module, die in Querrichtung benachbart
sind, liegen bevorzugt je auf zwei Basiselementen auf, wobei sich
zwei Module ein gemeinsames Basiselement teilen, wohingegen die
Module, die in Längsrichtung benachbart sind, mechanisch
nur indirekt über Leitungsführungselemente verbunden
sind. Die Längsrichtung der montierten Modulanlage entspricht
der X-Achse und die Querrichtung der montierten Modulanlage der
Y-Achse eines rechtshändigen Koordinatensystems. Die Z-Achse
des rechtshändigen Koordinatensystems entspricht der Höhe
der montierten Modulanlage.
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Ferner
weist die Erfindung den Vorteil auf, dass ein Wärmestau
unter einem auf der erfindungsgemäßen Unterkonstruktion
angeordnetem Modul reduziert werden kann, da bevorzugt das Basiselement
der einzige Auflagepunkt der Unterkonstruktion ist und so Spalte
zum Ableiten der Wärme zwischen Installationsfläche
und Modul bildet. Bei einer solchen Ausgestaltung verbleibt ein
Spalt zwischen montiertem Modul und Installations-/Montagefläche (insbesondere
auf der Nord- und auf der Südseite des Moduls), durch den
Wärme abgeführt werden kann.
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Bevorzugt
weist das Fußteil des Stützelementes einen Vorsprung
auf, der mit der Längsnut formschlüssig verbunden
ist. Bevorzugt ist das Stützelement einstückig
ausgebildet. Der Vorsprung ist bevorzugt ausgestaltet, um eine eindeutige
Position des Stützelementes zu bestimmen. Der Vorsprung erstreckt
sich bevorzugt entlang der Längsrichtung der Modulanlage,
wenn das Stützelement auf dem Basiselement angeordnet ist.
Bevorzugt weist der Vorsprung sich zwei parallel zu dem Vorsprung
erstreckende flache Flanken auf. Die flachen Flanken sind bevorzugt
mittels eines Extrusionsverfahrens von beispielsweise viskosem Thermoplast-Recycling-Kunststoff
gebildet, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige
Fertigung des Vorsprunges erreicht werden kann. Erfindungsgemäß wird also
in einem ersten Fertigungsschritt das Stützelement ausgebildet
und in einem zweiten Fertigungsschritt der Vorsprung am Fußteil
des Stützelementes durch entsprechende spanabhebende, insbesondere fräsende,
Bearbeitung ausgebildet.
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Bevorzugt
ist die Quernut des Basiselementes in einem Wandbereich angeordnet,
der die Längsnut begrenzt. Besonders bevorzugt ist die Quernut
in beiden Wandbereichen angeordnet, die die Längsnut begrenzen.
Die Quernut dient bevorzugt der einfachen Positionierung des Stützelementes.
Ferner ist bevorzugt, dass das Basiselement eine weitere Quernut
aufweist, wobei die Quernut und die weitere Quernut symmetrisch
bezüglich der Längsachse ausgebildet sind. Vorteilhaft
wird die Montage weiter vereinfacht, da die Orientierung des Basiselements
frei gewählt werden kann. Bevorzugt weist das Basiselement
einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt senkrecht
zu der Längsachse auf. Bevorzugt bilden die Schenkel des
U-förmigen Querschnitts die Wandbereiche der Längsnut.
Bevorzugt bildet der untere Bereich des U-förmigen Querschnitts
die Auflagefläche des Basiselementes zur Auflage auf derjenigen
(Installations-/Montage-)Fläche, auf welcher die Unterkonstruktion
anzuordnen ist. Erfindungsgemäß wird der Vorteil
erreicht, dass in der Längsnut des U-förmigen
Querschnitts Leitungen aufgenommen und geschützt geführt
werden können und dass der offen ausgebildete Bereich des
U-förmigen Querschnitts der formschlüssigen Verbindung mit
dem Stützelement dient.
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Bevorzugt
weist das Basiselement auf der Unterseite abgerundete Seitenbereiche
(insbesondere Kanten) auf, die dazu ausgestattet sind, um auf der Installations-/Montagefläche
aufzuliegen. Bevorzugt weist der U-förmige Querschnitt
des Basiselementes Seitenbereiche auf, die die Auflagefläche
des Basiselements auf der Installations-/Montagefläche
vergrößern. Besonders bevorzugt sind die Seitenbereiche
abgerundet, wodurch die Kerbwirkung auf die Installations-/Montagefläche
(beispielsweise Dachfolie) vermindert wird. Erfindungsgemäß kann
so eine weitere Reduzierung von Einzelteilen erreicht werden, da
keine separaten Schutzmechanismen für die Installations-/Montagefläche
erforderlich sind. Ferner wird mittels der großflächigen
Auflage des Basiselementes auf den insbesondere abgerundeten Seitenbereichen
eine Flächenpressung am Aufstandspunkt auf dem Dach verringert,
wodurch vorteilhaft die Beanspruchung der Installationsfläche
(insbesondere der Punktbelastung der Dämmung) weiter reduziert wird.
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Bevorzugt
ist das mindestens eine Stützelement ein langes und/oder
ein kurzes Stützelement, wobei das kurze Stützelement
insbesondere das Südstützelement für
ein Solarmodul und das lange Stützmodul insbesondere das
Nordstützelement für ein Solarmodul ist. Erfindungsgemäß kann
das mindestens eine Stützelement ein einziges Stützelement sein,
welches zusammen mit dem Basiselement die Unterkonstruktion für
ein Modul bildet. Bevorzugt sind zwei Stützelemente auf
dem Basiselement angeordnet, um das Modul aufzunehmen. Bei einer Ausführungsform
mit nur einem Stützelement pro Basiselement wird die Neigung
des Modules bevorzugt durch die schräge Ausbildung des
Kopfteiles des Stützelementes definiert, wohingegen bei
einer Ausführungsform mit zwei (oder auch mehreren) Stützelementen
die Neigung bevorzugt durch die unterschiedlich lange (d. h. hohe,
sich also entlang der Z-Achse erstreckende) Ausbildung der Stützelemente
erreicht wird. So wird die Ausrichtung eines Solarmoduls in Nord-Süd-Richtung
um einen Neigungswinkel von beispielsweise 15° dadurch
erreicht, dass das Nordstützelement ein langes (d. h. höheres
als das Südstützelement) Stützelement
ist und das Südstützelement ein kurzes (d. h.
kürzeres als das Nordstützelement) Stützelement
ist. Erfindungsgemäß wird durch die Ausgestaltung
von einem langen und einem kurzen Stützelement die Montage
dahingehend weiter vereinfacht, dass die von dem Modul einzunehmende
Neigung durch die geometrische Ausgestaltung der Stützelemente
bereits vorgegeben ist. Die Montage wird dadurch weiter vereinfacht
und eine zuverlässig und reproduzierbar exakte Neigung des
Moduls wird allein durch die Ausgestaltung der Stützelemente
vorgegeben.
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Bevorzugt
sind das Kopfteil des langen Stützelementes und das Kopfteil
des kurzen Stützelementes ausgestaltet, um mit dem Modul
verbunden zu werden und das Modul in einen Winkel von 10° bis 30°,
insbesondere von 12° bis 22°, gegenüber
der Längsachse des Basiselementes anzuordnen. Bevorzugt
sind an dem Kopfteil des langen und/oder kurzen Stützelements
Fixierelemente (insbesondere Klammern) angeordnet, um das Modul
zu nehmen und zu fixieren. Je nach geometrischer Ausgestaltung von
dem einen oder den mehreren Stützelementen) kann auch eine
Neigung des Moduls gegenüber dem Basiselement von weniger
als 10° und mehr als 30° erreicht werden.
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Bevorzugt
ist das kurze und/oder das lange Stützelement einstückig
ausgebidet. Erfindungsgemäß wird der Vorteil erreicht,
dass auf eine Vielzahl von Einzelteilen verzichtet werden kann,
da das mindestens eine, das kurze und/oder das lange Stützelement
jeweils mehrere Aufgaben einstückig in sich vereinen. So
erfüllen das mindestens eine, das kurze und/oder das lange
Stützelement Funktionen wie der Positionierung und form schlüssigen
Verbindung mit dem Basiselement, der geneigten Ausrichtung des Modules,
und optionalen weiteren nachfolgend erläuterten Funktionen
wie der Leitungsführung in Querrichtung, der Halterung
des Rückwandelementes, dem Ausgleich von thermischen Ausdehnungen
in Längsrichtung der Modulanlage etc. Vorteilhaft ist die Unterkonstruktion
gemäß der Erfindung so auf wenige Einzelteile
reduziert und ermöglicht eine besonders einfache, rasche
und damit kostengünstige Montage.
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Bevorzugt
weist das kurze Stützelement mindestens eine Ausnehmung,
insbesondere eine Dreiecksausnehmung auf, in der mindestens ein
Fixiermittel, insbesondere mindestens eine Schraube, angeordnet
ist, das/die das kurze Stützelement mit mindestens einem
Wandbereich des Basiselementes verbindet. Bevorzugt wird die formschlüssige
Verbindung zwischen dem kurzen Stützelement und dem Basiselement
durch Anordnen eines Fixiermittels zwischen Stützelement
und Basiselement unterstützt. Das Fixiermittel ist bevorzugt
eine Schraube. Bevorzugt weist das Stützelement zwei seitliche
Ausnehmungen auf, die oberhalb der Wandbereiche des Basiselementes
angeordnet sind, wenn das kurze Stützelement in formschlüssigen
Eingriff mit Längs- und Quernut des Basiselementes verbunden
ist. Die eine oder mehrere Ausnehmungen sind bevorzugt Dreiecksausnehmungen,
so dass die Verwendung einer zur Höhe des kurzen Stützelements
relativ kurzen Schraube möglich ist. Erfindungsgemäß wird durch
Verwenden einer solchen Schraube der zeitliche Montageaufwand weiter
reduziert.
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Bevorzugt
weist das lange Stützelement eine Ausnehmung auf, in der
mindestens ein Fixierelement, insbesondere mindestens eine Schraube,
angeordnet ist, das/die das lange Stützelement mit mindestens
einem Wandbereich des Basiselementes verbindet. Bevorzugt ist das
Fixiermittel zur Fixierung des kurzen Stützelementes an
dem/den Wandbereich(en) des Basiselementes eine Schraube gleicher
Art wie die zur Fixierung des langen Stützelementes an
dem/den Wandbereich(en) des Basiselementes. Die Montage der erfindungsgemäßen
Unterkonstruktion kann so weiter vereinfacht werden, da keine verschiedenartig
ausgebildeten Schrauben bzw. Fixiermittel bevorratet werden müssen,
um das kurze und das lange Stützelement mit dem Basiselement
zu verschrauben, sondern Schrauben identischer Art verwendet werden
können. Bevorzugt ist das Fixiermittel zum Verbinden des
langen Stützelementes mit dem Wandbereich des Basiselementes
in demjenigen hinteren Bereich des langen Stützelementes
angeordnet, der durch eine Quernut des langen Stützelementes
ausgebildet ist, so dass vorteilhaft auch zum Fixieren des langen
Stützelementes auf dem Wandbereich des Basiselementes relativ kurze
Schrauben verwendet werden können. Dies verkürzt
weiter die Montagezeit.
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Bevorzugt
weist das lange Stützelement einen Körperteil
auf, der zwischen dem Fuß- und dem Kopfteil angeordnet
ist und einen kleineren Querschnitt als der Fuß- und der
Kopfteil aufweist. Mit dem „kleineren Querschnitt” ist
der Querschnitt entlang der Längsrichtung und Querrichtung
der installierten Modulanlage (X- und Y-Achse) bezeichnet. Durch
die relativ zu dem Fußteil und Kopfteil dünne Ausgestaltung
des Körperteils wird vorteilhaft erreicht, dass eine thermische
Ausdehnungsänderung des Basiselementes gegenüber
dem Modulrahmen im langen Stützelement aufgenommen werden
kann. Dehnt sich das Basiselement in Folge von Erwärmung
in Längsrichtung aus, so wird die Ausdehnung im Körperteil
abgefedert, so dass der Abstand zwischen dem langen Stützelement
und dem kurzen Stützelement, auf welchem die Südseite
des Moduls ortsfest gelagert ist, im Wesentlichen unverändert bleibt.
Diese auf den Fussteil des langen Stützelementes übertragene
Ausdehnung wird durch ein elastisches Auslenken im Körperteil
des langen Stützelements abgefedert, so dass ein Übertragen
der Kräfte auf das Kopfteil des langen Stützelements
vorteilhaft verhindert werden kann. Dadurch wird die Verbindung
zwischen Stützelementen und Modul, welche beispielsweise
durch Metallklammern erreicht wird, möglichst wenig mechanisch
beansprucht.
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Bevorzugt
weist die Unterkonstruktion ferner ein Rückwandelement
auf und der Kopfteil des, insbesondere langen, Stützelements
weist eine Rückwandnut auf, in der zumindest ein Teil des
Rückwandelementes angeordnet ist. Bevorzugt weist das Rückwandelement
einen Halterungsteil auf, der gegenüber einer Hauptfläche
des Rückwandelementes geneigt und in der Rückwandnut
angeordnet ist. Bevorzugt weist das Rückwandelement einen
Auflagebereich auf, der gegenüber der Hauptfläche
des Rückwandelementes geneigt ist und auf dem Basiselement,
insbesondere den Wandbereichen des Basiselementes, aufliegt. Bevorzugt
weist das Rückwandelement einen S-förmigen Querschnitt
entlang der Längsrichtung der Modulanlage (X-Achse) und
der Höhe des Rückwandelementes (Z-Achse) auf.
Bevorzugt weist das Rückwandelement eine trapezförmige
Abkantung auf, wodurch vorteilhaft eine mechanische Versteifung
des Rückwandelementes erreicht wird. Durch Einführen
des Haltebereiches des Rückwandelementes in die Rückwandnut
des Stützelements wird eine besonders einfache und rasche
Positionierung des Rückwandelementes an dem Stützelement
auch für ungeschulte Montagepersonen ermöglicht.
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Bevorzugt
weist das Rückwandelement mindestens ein Langloch auf,
welches in einem Winkel von 80° bis 20°, insbesondere
von 50° bis 40°, zu einer Querachse des Rückwandelementes
angeordnet ist und in welchem ein Fixiermittel, insbesondere eine Schraube,
angeordnet ist, das/die das Rückwandelement mit dem, insbesondere
langen, Stützelement verbindet oder das/die das Rückwandelement
mit dem, insbesondere langen, Stützelement und einem in
Querrichtung benachbarten Rückwandelement einer in Querrichtung
benachbarten Unterkonstruktion für ein Modul verbindet.
Bevorzugt wird das Rückwandelement durch Verschrauben mit
dem Nordstützelement verbunden. In einem ersten Montageschritt des
Rückwandelementes wird der Haltebereich des Rückwandelementes
in die Rückwandnut des Nordstützelements eingelegt,
so dass eine vorgegebene Positionierung des Rückwandelementes
an der erfindungsgemäßen Unterkonstruktion erreicht
wird und der Monteur beide Hände frei hat, um die Montage fortzusetzen.
In einem zweiten Montageschritt wird diese Positionierung mittels
Einschrauben einer Schraube durch das bevorzugt diagonal angeordnete Langloch
in das Nordstützelement fixiert. Besonders bevorzugt überlappen
zwei diagonal angeordnete Langlöcher zweier benachbarter
Rückwandelemente zweier in Querrichtung benachbarter Unterkonstruktionen
miteinander so, dass sich durch diese Überlappung der diagonal
angeordneten Langlöcher genau eine Positionierung der Schraube
im Kreuzungsbereich der diagonalen Langlöcher ergibt. Die
dadurch resultierende Verbindung dient vorteilhaft der Versteifung
von in Querrichtung benachbart angeordneten Unterkonstruktionen
für Module der Modulanlage. Eine Verriegelung zwischen
in Querrichtung benachbarten Unterkonstruktionen wird so besonders einfach
und zuverlässig ermöglicht. Erfindungsgemäß wird
eine Abstandsfixierung in Längsrichtung (auch bei Achsenbewegung
bei thermischer Ausrichtung) erreicht. Mit dem Ausdruck „Querachse
des Rückwandelementes” ist diejenige Achse bezeichnet,
welche sich bei einem an der erfindungsgemäßen
Unterkonstruktion montierten Rückwandelement entlang der
Querrichtung (Y-Achse) der Modulanlage erstreckt. Ferner wird erfindungsgemäß der
Vorteil erweckt, dass ein Rückwandelement bestimmter Länge
(Querrichtung der Modulanlage) für Module unterschiedlicher
Breite (ebenfalls Querrichtung der Modulanlage) verwendet werden
kann. Dadurch wird die Flexibilität des Systems weiter
unterstützt. Die im Wesentlichen diagonal angeordneten
Langlöcher haben zudem den Vorteil, dass über
einander angeordnete benachbarte Rückwandelemente einen
offenen Schraubpunkt bilden, so dass eine spannende Bearbeitung
vermieden werden kann.
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Bevorzugt
weist das Rückwandelement ein erstes Langloch und ein zweites
Langloch auf, wobei das erste Langloch in dem Bereich des Kopfteiles des
Stützelementes und das zweite Langloch in dem Bereich des
Körper- und/oder Fußteiles des Stützelementes
angeordnet sind und wobei die ersten und zweiten Langlöcher
in einem Winkel von 70° bis 110°, insbesondere
von 80° bis 100°, zueinander angeordnet sind.
Vorteilhaft wird so erreicht, dass die Langlöcher von in
Querrichtung benachbarten Rückwandelementen aber auch innerhalb
desselben Rückwandelementes zueinander geneigt sind, so
dass eine Bewegung des Rückwandelementes verhindert wird. Das
Rückwandelement ist so erfindungsgemäß ortsfest
fixiert und kann einer Achsenbewegung in Querrichtung der Modulanlage
auch bei thermischer Ausdehnung entgegenwirken.
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Bevorzugt
weist der Kopfteil des, insbesondere langen, Stützelementes
eine Leitungsnut auf, die ausgestaltet ist, um mindestens eine Leitung und/oder
ein Haltelement zum Halten der mindestens einen Leitung aufzunehmen.
Das Haltelement ist bevorzugt ein Metallseil, welches als Art Wäscheleine für
Leitungen dient: das Halteelement wird bei Montage der erfindungsgemäßen
Unterkonstruktion in die Leitungsnut eingelegt. Eine Fixierung von
Leitungen an dem Halteelement kann beispielsweise mittels Kabelbindern,
Kabelklemmen oder dergleichen erreicht werden. Auch ist bevorzugt,
dass das Halteelement als wenigstens teilweiser Leitungstunnel ausgebildet
ist. Die Leitungsnut erstreckt sich bevorzugt in Querrichtung des
Stützelementes. Erfindungsgemäß kann
so eine besonders einfache und auch nachträglich besonders
einfach zu verändernder Halterung und Führung
der Leitungen entlang der Querrichtung der Modulanlage erreicht
werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Leitungen beabstandet
von der Installationsfläche geführt werden, so
dass verhindert wird, dass die Leitungen Regenwasser, Schnee oder
dergleichen ausgesetzt sind. Ferner wird durch die erfindungsgemäße
Führung der Leitungen in den oder an den Leitungsnuten
erreicht, dass die Leitungen unter den montierten Modulen angeordnet
sind, so dass sie vor UV-Strahlung geschützt sind. Ein
Austauschen einer Leitung ist vorteilhaft besonders einfach, da
das Modul nicht von der erfindungsgemäßen Unterkonstruktion
gelöst werden muss.
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Bevorzugt
weist die Unterkonstruktion ferner ein Leitungsführungselement
zum Führen mindestens einer Leitung von oder zu einer in
Längsrichtung benachbarten Unterkonstruktion für
ein Modul auf, wobei das Leitungsführungselement formschlüssig und
teilweise in der Längsnut des Basiselementes angeordnet
ist. Bevorzugt wird das Leitungsführungselement zusätzlich
mittels einer Schraube in der Längsnut des Basiselementes
fixiert, wobei die Schraube entlang der Querrichtung und senkrecht
zu der Längsnut in den Wandbereich eingeschraubt ist und
auf die äußere Seitenfläche, die formschlüssig
in der Längsnut angeordnet ist, des Leitungsführungselementes
drückt. Dadurch wird das Leitungsführungselement
vorteilhaft innerhalb der Längsnut verklemmt und ortsfest
angeordnet. Die Beabstandung der in Längsrichtung voneinander
benachbarten Unterkonstruktionen wird erfindungsgemäß nicht
durch die Länge des Leitungsführungsele mentes
beschränkt. Das Leitungsführungselement kann tiefer oder
weniger tief in die Längsnut eingeführt werden, wodurch
vorteilhaft eine Flexibilität in dem Längsabstand
zwischen Modulen erreicht wird. Je nach Grenzwinkel der Verschattungsfreiheit
kann der Längsabstand entsprechend gewählt werden.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung des Leitungsführungselementes
in der Längsnut des Basiselementes besteht darin, dass
das Leitungsführungselement mit ausreichend Abstand oberhalb
der Installationsfläche angeordnet ist, so dass Regen,
Schnee und dergleichen gut ablaufen kann. Eine Pfützenbildung
auf der Installationsfläche sowie ein Durchfeuchten der
leitungsführenden Elemente der Längsnut und des
Leitungsführungselementes kann so zuverlässig
reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der Leitungsführungselemente
besteht darin, dass sie zum Ausgleichen von Unebenheiten in der
Montagefläche dienen. Bevorzugt hat das Leitungsführungselement
in der Längsnut etwas mechanisches Spiel, so dass die Unebenheiten
durch leichte Abweichungen in der Flucht von Längsnut und
Leitungsführungselement ausgeglichen werden können.
Die erfindungsgemäße Modulanlage passt sich so
besonders gut und flexibel an die gegebenenfalls unebene Montagefläche an.
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Bevorzugt
weist das Leitungsführungselement einen im Wesentlichen
U-förmigen Querschnitt auf. Bevorzugt entspricht der Querschnitt
des Leitungsführungselementes im Wesentlichen dem der Längsnut
des Basiselementes. Ferner ist bevorzugt, dass das Leitungsführungselement
ein Deckelelement aufweist, welches das Leitungsführungselement
zu einem Leitungsführungstunnel zwischen in Längsrichtung
benachbarten Unterkonstruktionen verschließt. Vorteilhaft
wird so ein Schutz von in dem Leitungsführungselement verlaufenden
Leitungen vor Witterungseinflüssen erreicht. Bevorzugt
sind die Leitungen in Längsrichtung der Modulanlage in
einem ersten Kabeltunnel geführt, der durch die Längsnut
des Basiselementes und den Vorsprung des Stützelementes
gebildet wird, und in einem zweiten Kabeltunnel geführt,
der durch das Leitungsführungselement und das dieses bedeckende
Deckelelement gebildet wird. Diese beiden Kabeltunnel bilden rundum
geschlossene Tunnel, so dass die Leitungen in diesen besonders gut
vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Bevorzugt
ist der Bereich der Längsnut des Basiselementes zwischen
dem kurzen und dem langen Stützelement nur durch die Wandung
der Längsnut begrenzt (nicht durch ein Deckelelement oder
dergleichen zu einem Tunnel ausgebildet), so dass eine gute Durchlüftung
der beiden Kabeltunnel erreicht wird. Dadurch wird ein Anstauen
von Feuchtigkeit in den Kabeltunneln verhindert.
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Bevorzugt
ist das Basiselement und/oder das mindestens eine Stützelement
wenigstens teilweise aus Kunststoff gefertigt. Eine solche Ausgestaltung
des Basiselements und/oder des Stützelementes hat den Vorteil,
dass eine besonders leichte Unterkonstruktion für eine
Modulanlage erreicht wird, die ggf. mit zusätzlichen Gewichten
beschwert werden kann. Das Einsatzspektrum der erfindungsgemäßen
Unterkonstruktion erweitert sich so durch die besonders leichte
Ausgestaltung von Basiselement und Stützelement auch auf
Dächer, auf denen bisher eine Anordnung einer Modulanlage
nicht oder nur eingeschränkt möglich war. Ferner
bietet die wenigstens teilweise Ausgestaltung des Basiselementes und/oder
Stützelementes aus Kunststoff den Vorteil, dass bei Anordnen
der Fixiermittel (d. h. beispielsweise Einschrauben der Schrauben)
keine spanende Bearbeitung auf der Installationsfläche,
insbesondere also der Dachfläche, stattfindet. Dadurch
werden Beschädigungen der Installationsfläche
durch die spanenden Bearbeitung von Metallteilen verhindert. Weiterhin
bietet die wenigstens teilweise Ausgestaltung aus Kunststoff den
Vorteil, dass Kunststoff, insbesondere Recyclingkunststoff, ein
besonders günstiges Material ist, wodurch die Fertigungs-
und Bearbeitungskosten der Komponenten der erfindungsgemäßen
Unterkonstruktion reduziert werden können. Weiterhin ist
Kunststoff gegenüber den üblicherweise als Installationsflächen
verwendeten Materialien von Flachdächern gegenüber
passiv, d. h. es gibt eine gute Materialverträglichkeit
von Kunststoff mit insbesondere Flachdachdichtungen. Auch weist
Kunststoff gute Eigenschaften in UV-Beständigkeit und Langzeitstabilität
auf.
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Bevorzugt
ist das Rückwandelement und/oder das Leitungsführungselement
wenigstens teilweise aus Aluminium und/oder Edelstahl gefertigt. Eine
solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ebenfalls diese Komponenten
besonders leicht sind und dabei eine hohe mechanische Stabilität
aufweisen.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Basiselement
zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Unterkonstruktion
für eine Modulanlage. Ein erfindungsgemäßes
Basiselement weist eine Längsnut entlang der Längsachse
des Basiselementes zum Aufnehmen einer Leitung für ein Modul
der Modulanlage und mindestens eine Quernut senkrecht zu der Längsachse
des Basiselementes auf, wobei die Längsnut und die Quernut
ausgestaltet sind, um formschlüssig mit einem Fußteil
eines Stützelementes verbunden zu werden.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Stützelement
zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Unterkonstruktion
für eine Modulanlage. Ein erfindungsgemäßes
Stützelement weist ein Fußteil und ein Kopfteil
auf, wobei der Fußteil ausgestaltet ist, um formschlüssig
mit einer Längsnut entlang der Längsachse eines Basiselementes
und mit einer Quernut des Basiselements senkrecht zu der Längsachse
des Basiselements verbunden zu werden, und wobei das Kopfteil ausgestaltet
ist, um mit einem Modul verbunden zu werden.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Rückwandelement
zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Unterkonstruktion
für eine Modulanlage. Das erfindungsgemäße
Rückwandelement weist mindestens ein Teil auf, der ausgestaltet ist,
um in einer Rückwandnut eines Stützelementes angeordnet
zu werden, und wobei das Rückwandelement mindestens ein
Langloch aufweist, welches in einem Winkel von 80 bis 20°,
insbesondere von 50 bis 40°, zu einer Querachse des Rückwandelementes
angeordnet ist und ausgestaltet ist, um ein Fixiermittel, insbesondere
eine Schraube, aufzunehmen.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Modulanlage
mit mindestens zwei erfindungsgemäßen Unterkonstruktionen
und mindestens einem auf und zwischen den erfindungsgemäßen
Unterkonstruktionen angeordnetem Modul.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Montieren
einer erfindungsgemäßen Unterkonstruktion für
eine Modulanlage, insbesondere Solarmodulanlage, mit wenigstens
einem Modul, insbesondere einem Solarmodul, mit dem Schritt: fortschlüssiges
Verbinden eines Stützelementes mit einem Basiselement in
Längs- und Querrichtung der Unterkonstruktion. Das Montageverfahren
weist bevorzugt weitere Schritte auf, insbesondere die folgenden
Schritte (in der nachfolgend erwähnten oder davon abweichender
Reihenfolge):
- – formschlüssiges
Verbinden eines kurzen und eines langen Stützelementes
mit dem Basiselement in Längs- und Querrichtung der Unterkonstruktion,
- – Verschrauben des mindestens einen Stützelementes
mit dem Basiselement,
- – formschlüssiges Anordnen eines Leitungsführungselement
in der Längsnut des Basiselementes und in einer Längsnut
eines Basiselementes einer in Längsrichtung benachbarten
Unterkonstruktion für eine Modulanlage,
- – Einlegen mindestens einer Leitung und/oder eines
Halteelement zum Halten der mindestens einer Leitung in eine Leitungsnut
des Stützelementes,
- – Anordnen des Moduls auf dem Kopfteil des Stützelementes,
m
- – Anordnen eines Rückwandelements in einer Rückwandnut
des Stützelementes,
- – Verbinden des Rückwandelementes mit dem Stützelement
oder mit dem Stützelement und einer in Querrichtung der
Modulanlage benachbarten Rückwand einer in der Querrichtung
benachbarten Unterkonstruktion für eine Modulanlage mittels
mindestens eines Fixiermittels in mindestens einem zur Längsachse
des Rückwandelementes diagonal angeordneten Längsloch,
- – Schließen des Leitungsführungselement
zu einem Leitungsführungstunnel, und/oder
- – Beschweren der Unterkonstruktion durch Anordnen eines
Gewichtes auf dem Basiselement.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden
Anhand von Figuren erläutert, in denen
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1 eine
Gesamtansicht einer Modulanlage ist;
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2a und 2b Detailansichten
von erfindungsgemäßen Unterkonstruktionen sind;
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3a bis 3c Ansichten
des erfindungsgemäßen Basiselementes sind;
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4 eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen kurzen Stützelementes
ist;
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5a bis 5c Ansichten
eines erfindungsgemäßen langen Stützelementes
sind;
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6 eine
Ansicht des erfindungsgemäßen Rückwandelementes
ist;
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7a und 7b eine
Montage einer erfindungsgemäßen Unterkonstruktion
illustrieren;
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8a bis 8f eine
Montage der Längs- und Querleitungen illustrieren; und
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9a bis 9c die
Anordnung von Zusatzgewichten an einer erfindungsgemäßen
Modulanlage illustrieren.
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1 zeigt
eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Modulanlage 1.
Die Modulanlage 1 weist eine Vielzahl von Unterkonstruktionen
auf, die wiederum jeweils ein Basiselement 20, ein kurzes Stützelement 30 und
ein langes Stützelement 40 aufweisen. Auf dem
kurzen und langen Stützelement 30, 40 ist
ein Solarmodul 11 angeordnet. Eine erfindungsgemäße
Unterkonstruktion kann ferner ein Seitenblech 70 aufweisen,
welches im Randbereich verlaufende Kabel vor Sonnenlicht schützt.
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In 1 ist
ein Koordinatensystem illustriert, welches die Längsrichtung
der Modulanlage mit der X-Achse und die Querrichtung der Modulanlage
mit der Y-Achse identifiziert. Die Z-Achse verläuft in
der Höhe der Modulanlage. Eine erfindungsgemäße
Unterkonstruktion ist im Verbund einer Modulanlage 1 mit
benachbarten Unterkonstruktionen verbunden. In Längsrichtung
bilden die Leitungsführungselemente 60 die Verbindung
zwischen benachbarten Unterkonstruktionen.
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2a und 2b illustrieren
eine erfindungsgemäße Unterkonstruktion 10 mit
und ohne Seitenblech 70. Die Unterkonstruktion 10 weist
das Basiselement 20 auf, auf welchem Stützelemente 30, 40 angeordnet
sind. Falls ein Schutz der Kabel vor Sonnenlicht erwünscht
ist, kann ein Seitenblech 70 an den Stützelementen 30, 40 angeordnet
werden. Das Seitenblech wird mittels Schrauben 76 an den Stützelementen 30, 40 fixiert.
Entweder werden die Schrauben in bereits vorgebildete Löcher
in den Stützelementen 30, 40 eingedreht
oder aber sie werden direkt in die Stützelemente 30, 40 eingeschraubt,
die besonders bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet sind, so dass
keine spanende Bearbeitung auf dem Montageuntergrund der Dachfolie
stattfindet.
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3a bis 3c zeigen
Detailansichten des Basiselementes 20. Entlang der Längsachse
des Basiselementes ist eine Längsnut 21 vorgesehen, die
Wandbereiche 23 aufweist. In den Wandbereichen 23 sind
zwei Quernutpaare 22 ausgebildet. Die Quernutpaare 22 sind
symmetrisch zu der Querachse des Basiselements 20 ausgebildet,
so dass die Orientierung des Basiselements 20 frei gewählt
werden kann (die Ansichten der 3a und 3b sind perspektivisch,
wodurch die symmetrische Anordnung nur eingeschränkt erkennbar
ist). Insbesondere 3b und 3c zeigen,
dass das Basiselement 20 abgerundete Seiten- bzw. Kantenbereiche 24 aufweist,
die eine scharfkantige Auflagerung des Basiselementes 20 auf
der Dachfolie verhindert. Die Belastung der Dachfolie aufgrund von
scharfen Kanten wird mittels der abgerundeten Kantenbereich 24 so reduziert.
In 3c ist der U-förmige Querschnitt durch
das Basiselement 20 gezeigt.
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4 zeigt
eine Ansicht des kurzen Stützelementes 30. Das
kurze Stützelement 30 weist einen Vorsprung 34 auf,
der ausgestaltet ist, um in die Längsnut 21 des
Basiselements 20 formschlüssig einzugreifen. Die
Bereiche (Flanken) neben dem Vorsprung 34 sind so ausgestaltet,
dass sie in die Quernut 22 des Basiselementes 20 eingreifen.
Das kurze Stützelement 30 weist eine Dreiecksausnehmung 35 auf,
in der eine Schraube durch das Loch 36 in den Wandbereich 23 des
Basiselementes eingeschraubt werden kann. Ferner ist ein Schraubloch 39 vorgesehen,
in welchem das Seitenblech 70 und/oder Metallklammern zum
Halten des Solarmoduls 11 fixiert werden können.
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5a bis 5c illustrieren
das lange Stützelement 40, welches einen Fußteil 41,
einen Körperteil 42 und einen Kopfteil 43 aufweist.
Das lange Stützelement 40 weist – ähnlich
wie das kurze Stützelement 30 – einen
Vorsprung 44 und an diesen grenzende Flanken auf, die der
formschlüssigen Verbindung in der Längsnut 21 und
Quernut 22 des Basiselementes 20 dienen. Das lange
Stützelement 40 weist eine Ausnehmung 45 auf,
in der Schraublöcher 46 vorgesehen sind, in welche
Schrauben eingeführt werden können, um das lange
Stützelement 40 mit den Wandbereichen 23 des
Basiselementes 20 zu verschrauben.
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Der
Fußteil 41 des langen Stützelementes 40 dient
im Wesentlichen der Positionierung und Fixierung am Basiselement.
Der Körperteil 42 ist im Vergleich zu dem Fußteil 41 und
dem Kopfteil 43 dünn ausgebildet, um thermische
Bewegungen innerhalb der Unterkonstruktion 10 abfedern
zu können. Der Kopfteil 43 weist eine Rückwandnut 47 zum
Aufnehmen des Rückwandelements 50 und eine Leitungsnut 48 auf,
um eine Leitung 62 oder ein Halteelement 63 zum
Halten der Leitung 62 aufzunehmen. Ferner weist auch das
lange Stützelement ein kopfseitiges Schraubloch 49 auf,
in welchem das Seitenblech 70 und/oder Metallklammern zum
Halten des Solarmoduls 11 fixiert werden können.
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6 zeigt
das erfindungsgemäße Rückwandelement 50.
Das Rückwandelement weist einen ersten Teil 51 (Halterungsteil)
auf, welcher ausgestaltet ist, um in die Rückwandnut 47 des
langen Stützelementes 40 eingelegt zu werden.
Das Rückwandelement 50 weist einen trapezförmigen
Mittelteil 54 und einen zweiten Teil 55 (Auflagebereich)
auf, der auf den Wandbereichen 23 des Basiselementes 20 aufliegen
kann. In der in 6 gezeigten Ausführungsform
ist der Mittelteil 54 trapezförmig ausgestaltet, was
zu einer erhöhten Stabilität des Rückwandelementes 50 führt.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Mittelteil 54 flach
ausgestaltet, so dass der Halterungsteil 51, der Auflagebereich 55 und der dazwischen
flach ausgebildete Mittelteil 54 einen S-förmigen
Schnitt entlang der Z-Achse bilden.
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Das
Rückwandelement 50 weist erste Langlöcher 52 und
zweite Langlöcher 53 auf, welche diagonal angeordnet
sind. Die Langlöcher 52, 53 sind um einen
Winkel ☐ gegenüber der Querachse (Y-Achse) geneigt
sind. In der in 6 gezeigten Ausführungsform
beträgt ☐ 45°. In alternativen Ausführungsformen
können die Winkel ☐ zwischen der Querachse und
dem jeweiligen ersten oder zweiten Langloch unterschiedliche Werte
annehmen. Ferner illustriert 6, dass
die Langlöcher 52, 53 gegeneinander geneigt
angeordnet sind und miteinander einen Winkel von 90° einschließen.
Auch hier sind selbstverständlich andere Winkelzahlen möglich.
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7a und 7b zeigen
ein Ausführungsbespiel, wie die Unterkonstruktionskomponenten montiert
werden. Die Basiselemente 20 werden auf der Montagefläche
ausgelegt und in diesen werden die Stützelemente 30, 40 positioniert
und fixiert. Auf den Kopfteilen 31, 41 der Stützelemente
werden Metallklammern 12 angeschraubt, die das Modul 11 halten
werden. In die Längsnut 21 des Basiselementes 20 wird
das Leitungsführungselement 60 eingeschoben. Das
Leitungsführungselement 60 weist einen U-förmigen
Querschnitt auf, in welchem die Leitungen 61 geführt
werden. Das in 7a und 7b gezeigte
Leitungsführungselement 60 ist als bereits als
Tunnel ausgebildet, indem das U-Profil mit einem Deckelelement verschlossen
wurde.
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Ein
Rückwandelement 50 ist zwischen der Unterkonstruktion 10 und
der in Querrichtung benachbarten Unterkonstruktion 210 angeordnet. 7b illustriert
im Detail wie der Haltebereich 51 in der Rückwandnut 47 liegt.
In den Langlöchern 52, 53 werden Schrauben
eingesetzt und mit den dem Kopfteil 43 und dem Fußteil 41 des
langen Stützelementes verschraubt. 7b zeigt
auch, wie das Solarmodul 11 auf den Unterkonstruktionen 10, 210 angeordnet
ist und von den Metallklammern 12 gehalten wird.
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8a bis 8f zeigen
einen beispielhaften Montageablauf einer Modulanlage 1.
In 8a ist eine Unterkonstruktion 10 illustriert,
die in Querrichtung von der Unterkonstruktion 210 und in
Längsrichtung von der Unterkonstruktion 110 benachbart
ist. In 8b ist gezeigt, dass das Halteelement 63 in
die Leitungsnuten 48 der langen Stützelemente 40 eingelegt
ist. 8c illustriert die Verlegung von Längsleitungen 61 durch
die Leitungsführungselemente 60 und die Längsnuten 21.
In 8d sind die Module 11 auf den Unterkonstruktionen 10, 110, 210 angebracht. 8e ist
eine Ansicht unter die Modulanlage 1 der 8d. 8f stellt
dar, wir die Querleitungen 62 um die Halteelemente 63 (nach
Art einer Wäscheleine”) gelegt und so geführt
werden, um mit den Längsleitungen 61 verbunden
zu werden. Die Längs- und Querleitungen 61, 62 sind
mit der Elektronikeinheit 64 des Moduls 11 verbunden.
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9a bis 9c illustrieren
die Ballastierung von Zusatzgewichten 80 auf den Basiselementen 20.
In 9b ist gezeigt, dass verschiedenartig geformte
Zusatzgewichte 80 (bevorzugt Betongewichte) verwendet werden
können, um die Modulanlage 1 zu beschweren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202008014274
U1 [0003, 0003, 0003]