DE202010007658U1

DE202010007658U1 - Modulträger

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Publication number: DE202010007658U1
Application number: DE202010007658U
Authority: DE
Original assignee: ENERGIEBAU SOLARSTROMSYSTEME GmbH
Current assignee: LORENZ-MONTAGESYSTEME GMBH, DE
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2020-06-08

Abstract

Modulträger (1), insbesondere für Photovoltaikmodule (P), zur Aufstellung auf Flachdächern oder dergleichen mit nach unten wenigstens teilweise offenem und wenigstens einseitig stirnseitig winddurchlässigem Aufbau, einem vorderen (2) und hinteren (3) Halteprofil mit Halterungen (4) für die Module sowie einem Auflageprofil (5) mit einer Stellfläche (6) an seiner Unterseite (7), gekennzeichnet durch ein Windabdichtungselement (8) mit einer relativ zum Material des Auflageprofils elastischeren Unterkante (9), die im Wesentlichen unterhalb der Ebene (10) der Stellfläche (6) im Wesentlichen parallel zu dieser (10) angeordnet ist.

Description

Um Flachdächer oder dergleichen mit Photovoltaikmodulen, Solarpaneelen oder vergleichbaren Modulen zu bestücken, müssen diese auf Trägerkonstruktionen montiert werden. Insbesondere bei bereits bestehenden Flachdächern ist dabei anzustreben, dass die Dachhaut bei der Montage der Trägerkonstruktion nicht verletzt werden muss, um deren Dichtigkeit in Bezug auf Regenwasser und Feuchtigkeit nicht zu beeinträchtigen, die Dachhaut nach Bestückung mit den entsprechenden Trägern nicht erneut an Verankerungspunkten abdichten zu müssen und den technischen Aufwand gering zu halten. Deshalb ist es in hohem Maße wünschenswert, die Trägerkonstruktionen ohne Durchdringung der Dachhaut aufstellen zu können. Zugleich muss dabei ausgeschlossen werden können, dass die Gesamtkonstruktion durch Windkräfte verschoben oder gar abgehoben wird. Dies geschieht dem Stand der Technik zufolge durch ausreichende Ballastierung der Trägerkonstruktionen, sei es durch Eigengewicht, sei es durch zusätzliche Gewichte. Die mögliche Ballastierung unterliegt jedoch in Abhängigkeit von der das Flachdach tragenden Konstruktion, beispielsweise bei Industriehallen, Beschränkungen, die der Gebäudestatik geschuldet sind.
Viele Flachdächer können daher, obwohl ansonsten möglicherweise geeignet, nicht mit entsprechenden Trägern bestückt werden, da einerseits die Ballastierung bestimmten Normen in Abhängigkeit von den örtlichen Windgegebenheiten genügen muss, andererseits statische Gründe eine ausreichende Ballastierung verbieten. Es besteht daher Bedarf an solchen Trägem, die trotz vergleichsweise geringer Belastung der sie tragenden Dachfläche den herrschenden Windkräften auch bei Belastungsspitzen standhalten und dennoch ohne eine Durchdringung der Dachhaut aufgestellt werden können.
Hilfreich für eine Verminderung der notwendigen Ballastierung ist der physikalische Effekt, der entsteht, wenn beispielsweise eine Windströmung an den Öffnungen eines ein- oder beidseitig offenen Rohres vorbeigeführt wird. Durch die gegenüber der Luftmasse im Rohr schnellere Bewegung der Windströmung entsteht dabei ein Unterdruck im Rohr. Übertragen auf die Situation bei der Aufständerung von Modulen auf Flachdächern oder dergleichen bedeutet dies, dass es vorteilhaft ist, wenn Träger und Module tunnelartig auf das Dach gestellt werden, wobei der Träger zur Dachfläche wenigstens teilweise offen sein sollte, damit ein Unterdruck unterhalb der aufgeständerten Module entstehen kann, der auch als Sogeffekt in Richtung Dachhaut bezeichnet werden könnte. Kritische Winde, die zu einem Verrutschen oder Abheben der ohne Verankerung aufgestellten Module und Träger führen können, sind solche, die hauptsächlich quer zur Reihe der Module gerichtet sind. Genau diese Richtung führt zu einer Luftströmung entlang der Seitenflächen des Aufbaus.
Beschrieben wird dieser Effekt bereits in DE 10 2006 050 456 B4 . Demgemäß setzt der zu nutzende aerodynamische Effekt voraus, dass der Bereich der Dachhaut, der den Dachaufsatz an seiner Unterseite abschließt, entsprechend wind- bzw. luftdicht ist. In DE 10 2006 050 456 B4 wird die Abdichtung gegenüber der Dachhaut als unproblematisch bezeichnet, da die Dachhaut bereits wasserdicht ausgeführt sei. Diese Darstellung verkennt jedoch das Problem, dass nicht die Dichtigkeit der Dachhaut allein entscheidend für den gewünschten aerodynamischen Effekt ist, sondern vor allem die Dichtigkeit im Bereich der Kontaktflächen zwischen Dachhaut einerseits und Trägerkonstruktion andererseits.
In der Praxis stellt sich die Dachfläche zumeist nicht als planparallele Fläche dar, sondern weist aufgrund des sicherzustellenden Ablaufs von Regenwasser eine Neigung häufig ungleichmäßiger Ausprägung auf sowie Störkonturen in Form von Kabeln oder dergleichen. Die zumeist aus Metallen, wie beispielsweise Aluminium, gefertigten Profilteile der Modulträger können aus fertigungstechnischen Gründen den besagten Unebenheiten von Flachdächern oder dergleichen nicht angepasst sein. Dies führt in der Praxis zu einer erheblichen Störung der anzustrebenden Windabdichtung. Der in DE 10 2006 050 456 B4 vorgeschlagene Einsatz von Bautenschutzmatten führt zwar zu einer Abdichtung der Kontaktflächen zwischen Dachhaut und Träger gegen Wind, zugleich aber unerwünschterweise auch großflächig zu einer Abdichtung gegen Wasser, was in der Praxis zur Aufstauung von Regenwasser führt, dessen Gewicht dasjenige der mittels des Sogeffekts eingesparten Ballastierung schnell überschreitet. Abgesehen davon können ausgeprägtere Störkonturen mit Bautenschutzmatten nicht ausreichend ausgeglichen werden, lassen sich zudem nicht vormontieren und erhöhen so den Montageaufwand vor Ort mit der Folge erhöhter Kosten.
Die vorbenannten Probleme zu lösen und einen weitestgehend vormontierbaren Träger, insbesondere für Photovoltaikmodule, Solarpaneele oder dergleichen, bereit zu stellen, der den beschriebenen aerodynamischen Sogeffekt zur Ballastreduzierung direkt nach Aufstellung der Konstruktion nutzbar macht bei gleichzeitig praktisch unbedeutender Beeinträchtigung des Regenwasserabflusses, ist Aufgabe dieser Erfindung.
Ein Modulträger gemäß Anspruch 1 löst die benannten Probleme, wobei an dieser Stelle angemerkt sei, dass Halteprofile und Auflageprofile nicht zwingend voneinander verschieden sein müssen sondern dass bei einfachen Ausführungsformen der Erfindung die Halteprofile zugleich die Funktion eines oder mehrerer Auflageprofile erfüllen können. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein den beschriebenen Sogeffekt nutzender Träger, der für die Aufnahme von Modulen ausgelegt ist und zur Aufstellung auf Flachdächern oder dergleichen geeignet ist. Ein solcher Modulträger weist gemäß dem Stand der Technik einen wenigstens teilweise nach unten, also in Richtung Dachhaut, offenen und stirnseitig winddurchlässigen Aufbau auf. In seiner einfachsten Ausführung handelt es sich im Prinzip um einen Winkel, dessen erster Schenkel durch ein plattenförmiges, im Wesentlichen winddichtes Photovoltaikmodul gebildet wird und dessen zweiter Schenkel durch eine winddichte Rückwand gebildet wird, wobei die den scheitelpunktabgewandten Schenkelenden entsprechenden Kanten auf der Dachhaut aufliegen. Erfindungsgemäß werden nun ein oder mehrere Module von wenigstens einem Halteprofil gehalten, entlang dessen und/oder unterhalb der Stellfläche seines Auflageprofils der Modulträger mit wenigstens einem Windabdichtungselement versehen ist, dessen Unterkante aus relativ zum Material des Modulträgerauflageprofils elastischerem Material versehen ist und im Wesentlichen unterhalb der Ebene der Stellfläche des Auflageprofils angeordnet ist, wobei das Auflageprofil mit dem Halteprofil übereinstimmen kann aber nicht muss. Unter „Ebene der Stellfläche” wird hier und nachfolgend entgegen dem mathematischen Sinne nicht eine unbegrenzte Fläche verstanden sondern ein lokaler Flächenausschnitt mit der Stellfläche im Zentrum, dessen Ausdehnung gleich dem Zweifachen der vom Modulträger überspannten Fläche ist. Dadurch, dass die aufliegenden Unterkanten des Windabdichtungselements elastisch nachgiebig ausgebildet sind, werden Störkonturen ausgeglichen und die für die praktische Nutzung des aerodynamischen Sogeffekts angestrebte Winddichtigkeit über die gesamte Länge des Trägers erreicht. Je nach örtlichen Verhältnissen kann es dabei vorteilhaft sein, das Windabdichtungselement als Dichtlippe auszugestalten oder, bei geringerer Dachneigung oder stärker ausgeprägten Störkonturen, als Bürstensaum. Als Material für die Dichtlippe kommt beispielsweise der elastomere Kunststoff Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk in Frage, während die Borsten eines wasserdurchlässigeren Bürstensaums beispielsweise gut aus dem thermoplastischen Kunststoff Polypropylen gefertigt werden können.
Um eine gute Windabdichtung zu erreichen, ist die Unterkante des Windabdichtungselements im Wesentlichen unterhalb der Ebene Stellfläche des Auflageprofils anzuordnen. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, dass das gesamte Windabdichtungselement unter der Stellfläche des Auflageprofils positioniert wird, falls diese parallel zum vorderen und hinteren Halteprofil, also in Längsrichtung verläuft. Diese Variante führt dazu, dass das Windabdichtungselement von der Last des Trägers und des Trageguts auf die Dachhaut gedrückt wird. Bei der Verwendung einer Dichtlippe wird hierbei nicht nur Windabdichtung sondern weitgehend auch Wasserabdichtung erreicht. Gegenüber Bautenschutzmatten ist die den Regenwasserablauf hemmende Fläche hierbei jedoch wesentlich geringer. Ebenso wie in einer Reihe nebeneinander angeordnete Module voneinander beabstandet sein können, um stirnseitige Winddurchlässigkeit zu gewährleisten, können die Windabdichtungselemente durch entsprechend angeordnete Aussparungen Lücken aufweisen, die den Abfluss von Regenwasser zusätzlich erleichtern.
Andererseits kann bei dieser Variante das Windabdichtungselement auch als Bürstensaum ausgebildet sein. In diesem Falle ist für einen besseren Regenwasserablauf gesorgt, da die Bürsten zwar weitgehend winddicht zugleich aber immer noch wasserdurchlässig sind. Die Bürsten müssen jedoch so ausgelegt werden, dass sie die Last des Trägers und des Trageguts noch aufnehmen können. Hierbei können auch relativ unelastische Materialien, wie beispielsweise Stahl eingesetzt werden, solange die aus dem bürstenartigen Aufbau der Unterkante resultierende Elastizität noch größer als die der Stellfläche des Profilmaterials ist. Für die mittels Bürstensaum erreichbare Winddichtigkeit ist es vorteilhaft, Borstenbündel entlang von Linien anzuordnen und die Borstenbündel benachbarter Linien gegeneinander versetzt anzuordnen.
Vorzugsweise werden die Windabdichtungselemente jedoch nicht unter der Stellfläche des Auflageprofils positioniert sondern seitlich parallel an den Halteprofilen, die zwar gleichzeitig die Auflageprofile sein können aber nicht notwendigerweise die Auflageprofile sein müssen. Besonders flexibel gestaltet sich die Montage auf dem Dach, wenn die Auflageprofile in etwa rechtwinklig zu den Halteprofilen angeordnet sind und so als Schienen für mehrere hintereinander angeordnete Reihen von Halteprofilen dienen können. Bei einer solchen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modulträgers liegen die Halteprofile auf den Auflageprofilen auf und weisen damit zur Dachhaut wenigstens einen Abstand auf, der der Höhe der Auflageprofile entspricht. Das Windabdichtungselement, wird bei dieser Variante seitlich als Leiste an dem Halteprofil angebracht und wird dabei so positioniert, dass die Unterkante im Wesentlichen unterhalb der Ebene der Stellfläche angeordnet ist. Das Windabdichtungselement weist also bezüglich seiner Unterkante gegenüber der Höhe des Auflageprofils ein Übermaß auf. Dies führt beim Aufstellen dazu, dass Dichtlippe oder Bürstensaum aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften durch das Gewicht der Trägerkonstruktion soweit verformt werden, dass das Auflageprofil wenigstens teilweise auf dem Dach aufliegt und das durch Bestückung mit Modulen tunnelartige Innere des Modulträgers zwischen den Halteprofilen auch im Bereich von Dachunebenheiten durch das sich anschmiegende Windabdichtungselement längs der Halteprofile wirksam gegen Wind geschützt wird.
Für die Montage als vorteilhaft erweist es sich, wenn das Windabdichtungselement lösbar mit einem eine entsprechende Ausformung aufweisenden Halteprofil verbunden ist. So ist sichergestellt, dass das Windabdichtungselement, das auch komplett auf Kunststoff gefertigt sein kann, falls erforderlich vor Ort gelöst und abgelängt werden kann, um danach in passender Länge wieder mit dem Halteprofil verbunden zu werden.
Es kann vorteilhaft sein, die Stirnseiten nicht komplett offen auszugestalten, sondern wenigstens an den Enden einer Reihe nebeneinander angeordneter Module Verblendungen anzuordnen, wobei ein vergleichsweise schmaler Schlitz die Winddurchlässigkeit auch dann sicherstellen kann. Um den Sogeffekt zu optimieren, kann es notwendig sein, die Abstände zwischen den einzelnen Modulen einer Reihe zu justieren oder auch ganz zu schließen.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, einen Anstellwinkel für die Module von etwa 10° vorzugeben, da ein solcher vergleichsweise flacher Aufbau weniger Angriffsfläche für kritische Winde aufweist, aufgrund geringerer gegenseitiger Verschattung der Energieertrag im Falle von Photovoltaikmodulen trotz des vergleichsweise kleinen Anstellwinkels gegenüber steileren Anstellwinkeln nicht wesentlich verringert wird und aus demselben Grund ein geringerer Abstand der Modulreihen möglich ist mit der Folge höherer installierbarer Modulleistung pro Flächeneinheit.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

1: Modulträger
2: vorderes Halteprofil
3: hinteres Halteprofil
4: Halterungen für Module
4a: Halterung des vorderen Halteprofils
4b: Halterung des hinteren Halteprofils
5: Auflageprofil
6: Stellfläche des Auflageprofils
7: Unterseite des Auflageprofils
8: Windabdichtungselement
8a: Windabdichtungselement am vorderen Halteprofil
8b: Windabdichtungselement am hinteren Halteprofil
9: Unterkante des Windabdichtungselements
10: Ebene der Stellfläche
11: Verbindung Windabdichtungselement – übriger Modulträger
12: Halter für zusätzliche Ballastierung
13: Schraubklemme
P: Photovoltaikmodul
B: zusätzliche Ballastierung
α: Anstellwinkel

1 zeigt den erfindungsgemäßen Modulträger (1) in perspektivischer Darstellung schräg von oben. Zu erkennen sind hier zwei Auflageprofile (5) aus Aluminium, die unterhalb der Halteprofile (2, 3) rechtwinklig zu diesen (2, 3) angeordnet sind. An einem Auflageprofil (5), zwischen den Halteprofilen (2, 3) sind außerdem zwei Halter (12) für zusätzliche Ballastierungen (B), wie beispielsweise Gehwegplatten, angebracht. Seitlich an den Halteprofilen (2, 3) und parallel zu diesen (2, 3) ist je ein Windabdichtungselement (8a, 8b), das dort, wo es die Auflageprofile (5) schneidet, eine Aussparung aufweist. Die Stellflächen (6) der Auflageprofile (5) befinden sich an deren (5) Unterseiten (7). Die Windabdichtungselemente (8) ragen nach unten aus der Ebene (10) der Stellflächen (6) der Auflageprofile (5) heraus. Die Unterkanten (9) der Windabdichtungselemente (8), die hier als Dichtlippe aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ausgeführt sind, liegen unterhalb der Ebene (10) der Stellflächen (6) der Auflageprofile (5). Das hintere Halteprofil (3) weist eine größere Höhe auf als das vordere Halteprofil (2). Weiterhin gezeigt ist hier ein Photovoltaikmodul (P), das hier auf den Oberseiten der Halteprofile (2, 3) aufliegt.
2 zeigt eine Detailansicht des vorderen Halteprofils (2) im Querschnitt. Hier liegt das vordere Halteprofil (2) auf dem Auflageprofil (5) auf und ist mit Schraubklemmen (13) auf diesem lösbar fixiert. Gut zu erkennen ist hier die Halterung (4) für das Photovoltaikmodul (P), die hier die Form von Abkantungen aufweist. Weiterhin ist die Positionierung des Windabdichtungselements (8) zu erkennen, dessen Unterkante (9) unterhalb der Stellfläche (6) des Auflageprofils (5) liegt. Das Windabdichtungselement (8) ist über eine Nut-/Federverbindung (11) lösbar mit dem vorderen Halteprofil (5) verbunden.
3 zeigt den Gesamtaufbau im Querschnitt. Hier ist der Anstellwinkel (α) des Photovoltaikmoduls (P) zu erkennen, der aus der unterschiedlichen Höhe der beiden Halteprofile (2, 3) und deren Halterungen (4a, 4b) resultiert. Ebenfalls zu erkennen ist das Auflageprofil (5), die Windabdichtungselemente (8a, 8b), deren Unterkanten (9) sowie ein Halter (12) für zusätzliche Ballastierung (B) und die Schraubklemmen (13) für die Fixierung der Halteprofile (2, 3) auf dem Auflageprofil (5).
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 102006050456 B4 [0004, 0004, 0005]

Claims

Modulträger (1), insbesondere für Photovoltaikmodule (P), zur Aufstellung auf Flachdächern oder dergleichen mit nach unten wenigstens teilweise offenem und wenigstens einseitig stirnseitig winddurchlässigem Aufbau, einem vorderen (2) und hinteren (3) Halteprofil mit Halterungen (4) für die Module sowie einem Auflageprofil (5) mit einer Stellfläche (6) an seiner Unterseite (7), gekennzeichnet durch ein Windabdichtungselement (8) mit einer relativ zum Material des Auflageprofils elastischeren Unterkante (9), die im Wesentlichen unterhalb der Ebene (10) der Stellfläche (6) im Wesentlichen parallel zu dieser (10) angeordnet ist.
Modulträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante (9) des Windabdichtungselements (8) als Dichtlippe ausgebildet ist.
Modulträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante (9) des Windabdichtungselements (8) als Bürstensaum ausgebildet ist.
Modulträger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante (9) des Windabdichtungselements (8) Material aus der Gruppe der elastomeren und thermoplastischen Kunststoffe aufweist.
Modulträger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Windabdichtungselement (8) lösbar mit dem übrigen Modulträger (1) verbunden ist.
Modulträger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Windabdichtungselement (8) über eine Verbindung (11) aus der Gruppe der Klemm-, Steck- und Nut-/Federverbindungen mit dem übrigen Modulträger (1) verbunden ist.
Modulträger (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Mehrzahl von Einzelborsten des Bürstensaums zu Bündeln zusammengefasst ist, die in einer Linie nebeneinander angeordnet sind, wobei die Bündel einer Linie jeweils versetzt zu den Bündeln benachbarter Linien angeordnet sind.
Modulträger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (4) der vorderen (2) und hinteren (3) Halteprofile bezogen auf die Stellfläche (6) einen Anstellwinkel (α) der Module (P) von etwa 10° vorgeben, wobei die Halterung (4a) des vorderen (2) Halteprofils bezogen auf die Stellfläche (6) tiefer als die (4b) des hinteren (3) angeordnet ist.
Modulträger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (4) schienenartig oder als Abkantung ausgebildet sind, um eine Verschiebung der Module (P) parallel zu den Halteprofilen (2, 3) bei der Justierung der Modulabstände zu erlauben.
Modulträger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Windabdichtungselemente (8), wobei eines (8a) seitlich am vorderen (2) und ein weiteres (8b) seitlich am hinteren (3) Halteprofil jeweils parallel zu diesen (2, 3) angeordnet ist.