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Die Erfindung betrifft einen Dachaufbau mit Photovoltaik-Modulen und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dachaufbaus.
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Der Begriff „Dachaufbau“ wird hier allgemein verwendet für die Anordnung von Bauelementen im Dachbereich eines Gebäudes. Dabei bezieht sich die Erfindung in erster Linie auf die Dachdeckung bzw. Außenhaut des Dachs und unmittelbar darunter liegende (Trag-) Konstruktion und weniger auf das Tragwerk des Dachs.
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Ein bekannter Aufbau von schrägen Hausdächern umfasst eine zumeist durch Sparren getragene Dachschalung und darauf auf Dachlattung getragene Dachdeckung, herkömmlich aus überlappend gelegten Dachziegeln. So wird eine geschlossene Abdeckung mit Dichtigkeit gegen Wettereinflüsse wie Regen und Wind hergestellt.
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Zur Nutzung der Sonneneinstrahlung auf die Dachfläche sind verschiedene Aufbauten bekannt wie Solarthermie-Anlagen und Photovoltaikanlagen. Herkömmlich werden diese auf dem Dach oberhalb der Dachdeckung mit angepassten Tragesystemen befestigt. Es sind auch bereits Vorschläge unterbreitet worden, wie Elemente zur Nutzung der Sonneneinstrahlung auf der Dachfläche, insbesondere Photovoltaik-Module, in den Dachaufbau integriert werden können.
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Die
DE 10034655 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie, bei der die Deckung eines Daches so verändert wird, dass ein freier Strömungskanal zwischen zwei Schichten entsteht, durch den mittels Sonnenenergie erwärmte Luft strömt. Dies wird durch eine doppelte Deckung des Daches erreicht. Die der Sonne zugewandte Deckung besteht dabei aus Glas-Dachziegeln. Zur gleichzeitigen Gewinnung von Wärmeenergie und elektrischer Energie kann eine strahlungsabsorbierende Schicht als photovoltaische Schicht ausgebildet werden.
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Die
WO 2019/168536 A1 beschreibt die Herstellung von Photovoltaik-Strukturen und insbesondere Photovoltaik-Dachziegeln. Unter Glas-Abdeckungen sind Solarzellen eingekapselt. Photovoltaik-Dachziegel können überlappend angeordnet und seitlich durch Abstandhalter verbunden sein. Die Abstandhalter können auf der Oberseite eine Nut aufweisen, die eine sichtbare Lücke zwischen den Dachziegeln bildet.
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Es kann als Aufgabe angesehen werden, einen Dachaufbau zur Integration von Photovoltaik-Modulen anzugeben, mit dem bei einfachem Aufbau eine besonders effiziente Nutzung von Sonneneinstrahlung auf der Dachfläche ermöglicht wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Dachaufbau gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 13. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Der erfindungsgemäße Dachaufbau weist parallele Tragrinnen und darauf aufliegende, einander überlappende Plattenelemente auf. Bevorzugt bilden die Plattenelemente den oberen Abschluss der Dachhaut, sind also ohne weitere darüber angeordnete Abdeckung exponiert.
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Die Tragrinnen weisen eine Rinnenform auf mit Auflagebereichen für die Plattenelemente, bevorzugt mit flächigen Auflagebereichen, auf denen die Plattenelemente vorteilhaft über ihre gesamte Länge aufliegen, entweder direkt oder bevorzugt mit einer Dichtung dazwischen. Die Auflagebereiche befinden sich bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der Tragrinnen.
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Die Plattenelemente können bevorzugt transparente Abdeckungen sein, bspw. aus Glas, wobei dann Photovoltaik-Module unterhalb der Plattenelemente, bevorzugt mit Abstand zu den Plattenelementen angeordnet sind. In einer alternativen Ausgestaltung können die Plattenelemente selbst Photovoltaik-Module sein. Die beiden möglichen Ausführungen können auch kombiniert sein, wenn (teilweise oder vollständig) transparente Photovoltaik-Module als Plattenelemente verwendet werden. Bevorzugt ist eine Ausführung, bei der unterhalb der Plattenelemente ein durch die transparenten Abdeckungen geschützter Raum gebildet ist, in dem ein oder mehrere Photovoltaik-Module angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß sind dabei die Tragrinnen aus fluchtend angeordneten Tragrinnenabschnitten aufgebaut, wobei Enden der Tragrinnenabschnitte zueinander überlappend angeordnet sind.
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Durch die einander endseitig überlappende Anordnung der Tragrinnenabschnitte ergibt sich eine gestufte Anordnung, mit der die ihrerseits überlappend angeordneten Plattenelemente gut gehalten und unterstützt werden und insbesondere eine vollflächige Anlage und Abdichtung an den Tragrinnen ermöglicht werden. Gleichzeitig ermöglicht die überlappende Anordnung der Tragrinnenabschnitte durch das Ineinandergreifen der jeweiligen Enden eine feste Verbindung und gerade fluchtende Ausrichtung.
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Die Tragrinnenabschnitte sind bevorzugt Profile von durchgehend gleichbleibender Form, bevorzugt aus Metall, bspw. Aluminium oder Stahl. Es können gezogene Profile, (Strang-) pressprofile, Walzprofile o.Ä. verwendet werden, bevorzugt sind in einer Pressbank gekantete Blechprofile. Bevorzugt sind die Tragrinnenabschnitte mindestens im Wesentlichen (d.h. mit maximal +/- 15% Abweichung) gleich lang, wobei allerdings insbesondere an den Enden der Tragrinnen auch größere Abweichungen gegeben sein können. Die Länge der Tragrinnenabschnitte kann bspw. bei 30 - 200 cm liegen, bevorzugt bei 40 - 120 cm, besonders bevorzugt 50 - 100 cm. Die Abmessungen bestimmen die Länge der Plattenelemente (gemessen in Richtung der Dachneigung); hier haben sich die o.g. Längenbereiche als sinnvoll erwiesen, wobei davon bei unterschiedlichen Formaten von Plattenelementen auch abgewichen werden kann Der Überlappungsabschnitt, in demjeweils das vordere Ende eines oberen Tragrinnenabschnitts in dem hinteren Ende eines unteren Tragrinnenabschnitts eingreifend angeordnet ist, hat bevorzugt relativ zum unteren und/oder oberen Tragrinnenabschnitt eine geringere Länge von weniger als 25 %, bevorzugt 15 % oder weniger, bevorzugt 10 % oder weniger.. Tatsächlich reicht bereits eine geringe Überlappung von bspw. mindestens einem Zentimeter aus, um die gewünschte gestufte Anordnung zu erzielen, bevorzugt ist eine Überlappungslänge von bspw. 4 - 12 cm.
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Die Plattenelemente liegen auf den Tragrinnen auf und sind bevorzugt dort auch gegen Verschieben und Abheben gesichert. Für eine solche Sicherung können sie im Prinzip auf verschiedene Weise an den Tragrinnen befestigt sein, bspw. durch formschlüssige Aufnahme, Verschraubung, Klemmung, Verklebung o.Ä. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind Niederhalter auf den Plattenelementen angeordnet und mit den Tragrinnen verbunden. Die Plattenelemente sind so zumindest von zwei gegenüberliegenden Seiten gehalten, nämlich auf der Unterseite durch Auflage an den Auflagebereichen und an der Oberseite durch die Niederhalter. Die Niederhalter können bspw. als flache Elemente wie Plättchen ausgebildet sein und können eine Abwinklung umfassen, die eine Kante eines Plattenelements umgreift. Bevorzugt sind die Niederhalter am Rand der Plattenelemente und besonders bevorzugt im Bereich von deren Ecken angeordnet. Die Verbindung der Niederhalter mit den Tragrinnen kann bspw. durch einen Steg, eine Wand oder - bevorzugt - durch einen Zugstab, insbesondere Gewinde-Bolzen hergestellt sein. Bevorzugt kann ein Niederhalter so angeordnet sein, dass er zwei benachbarte Plattenelemente übergreift und so beide Plattenelemente gleichzeitig fixieren kann.
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Es ist im Prinzip möglich, die Niederhalter im Bereich der Überlappung von zwei Tragrinnenabschnitten anzuordnen und dort mit der Tragrinne zu verbinden, insbesondere mit dem oberen der überlappenden Tragrinnenabschnitte. Bevorzugt sind die Niederhalter aber angrenzend an, vorteilhafterweise aber außerhalb des Bereichs der Überlappung von zwei Tragrinnenabschnitten angeordnet und dort mit der Tragrinne verbunden sein. Die Verbindung ist dabei bevorzugt mit dem unteren der überlappenden Tragrinnenabschnitte gebildet, bspw. an einem dort an gegenüberliegenden Seitenwänden befestigten Steg. Unter einer angrenzenden Anordnung wird verstanden, dass der Niederhalter und/oder eine Befestigungselements hierfür (wie bspw. ein Bolzen oder eine Schraube) in Längsrichtung der Tragrinne unmittelbar vor dem Überlappungsbereich angeordnet ist oder mit geringem Abstand (gemessen von der jeweiligen Mitte von Niederhalter oder Befestigungselement bis zur Kante des angrenzenden Überlappungsbereichs) von bspw. weniger als 10% der Länge des unteren Tragrinnenabschnitts, bevorzugt weniger als 5%, besonders bevorzugt 3% oder weniger. Während es möglich ist, zur Befestigung des Niederhalters ein den Boden der Tragrinnenabschnitte durchdringendes Element wie bspw. eine Stange vorzusehen, sieht die Befestigung bevorzugt keine Durchdringung der Wandung der Tragrinnenabschnitte vor, um die Dichtigkeit zu bewahren.
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Die Tragrinnenabschnitte können im Prinzip verschiedene Querschnittsformen aufweisen, bspw. U-förmig oder V-förmig. Während die Tragrinnenabschnitte bspw. im Überlappungsbereich anders geformt sein können als über die übrige Länge, weisen sie bevorzugt über ihre gesamte Länge eine gleiche Querschnittsform auf, die dann bevorzugt stapelbar ist. Besonders bevorzugt ist eine trapezförmige Querschnittsform der Tragrinnenabschnitte, d.h. ein gerader Boden, von dem sich unter schrägen, nach außen gerichteten Winkeln gerade Seitenwände erstrecken. Von den Seitenwänden können sich weiter bevorzugt die Auflagebereiche als nach Außen gerichtete Abkantungen erstrecken, bevorzugt parallel zum Boden. Die Trapezform eignet sich besonders, da die gebildeten Tragrinnenabschnitte günstig und exakt herstellbar sind, gute Stabilität aufweisen und insbesondere die Tragrinnenabschnitte einfach zur Herstellung der Überlappung geschachtelt angeordnet werden können. Dabei lassen sich die geraden Kontaktflächen an den Wänden und dem Boden bei Bedarf gut gegeneinander abdichten und/oder aneinander befestigen.
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Die Anordnung der Plattenelemente und der Tragrinnenabschnitte ist bevorzugt so, dass unterhalb der Plattenelemente ein abgeschlossener, bevorzugt gedichteter Innenraum gebildet ist. Hierzu ist es bevorzugt, dass die Plattenelemente dichtend mit den Auflagebereichen der Tragrinnenabschnitte abschließen, bspw. durch passgenaue flächige Anlage oder bevorzugt durch eine zwischengelegte Dichtung, bspw. aus flexiblem Dichtmaterial. Weiter bevorzugt sind auch die Plattenelemente gegeneinander im Überlappungsbereich dichtend angeordnet, auch hier durch passgenaue Anlage oder - bevorzugt - durch zwischengelegte Dichtelemente aus flexiblem Dichtmaterial. So kann der Innenraum gegenüber der Oberseite abgedichtet sein, bevorzugt mit Dichtung zumindest gegen Spritzwasser, besonders bevorzugt sogar mindestens im Wesentlichen luftdicht.
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Eine solche Abdichtung sorgt zunächst für eine Dichtung des Dachs gegenüber Wettereinflüssen, bspw. Wind und Regen, erlaubt aber zusätzlich auch die Führung eines kontrollierten Luftstroms im Innenraum. Die Luft im abgeschlossenen Innenraum heizt sich bei Sonneneinstrahlung auf das Dach auf, insbesondere bei Sonneneinstrahlung durch transparente Abdeckungen hindurch. Durch gezielte Führung der Luft im Innenraum ist eine Abführung der Wärme möglich, bspw. zur Nutzung der Wärme für Heizzwecke oder Ähnliches. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Luftführung ist die Einstellung eines günstigen Temperaturbereiches im Innenraum für die Funktion der Photovoltaik-Module. Durch die Abführung warmer Luft werden die Photovoltaik-Module, die entweder als Plattenelemente Teil der Eingrenzung des Innenraums oder - bevorzugt - im Innenraum angeordnet sind, bei starker Sonneneinstrahlung gekühlt, so dass eine Überhitzung vermieden werden kann und die Photovoltaik-Module in einem günstigen Temperaturbereich effizient betrieben werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können Rohre zur Luftführung vorgesehen sein. Die Rohre können auch Teil der Tragkonstruktion für die Tragrinnen sein. Hierzu können bspw. die Tragrinnen auf Querrohren angebracht sein und die Querrohre auf der Oberseite Öffnungen zur Zu- und Abführung von Luft aus dem Innenraum aufweisen. Bspw. können eine Anzahl paralleler Querrohre vorgesehen sein, die jeweils abwechselnd zur Zuführung und Abführung von Luft aus dem Innenraum angeschlossen sind, um so eine Zirkulation und stetige Abführung erwärmter Luft zu ermöglichen.
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Nach unten ist der Innenraum bevorzugt ebenfalls abgeschlossen, bevorzugt durch einen Boden, der im Abstand von den Plattenelementen und bevorzugt zumindest im Wesentlichen parallel zu diesen angeordnet ist (die durch die überlappende Anordnung der Plattenelemente mögliche leichte Schrägstellung wird noch als im Wesentlichen parallel angesehen). Der Boden kann bspw. mindestens zum Teil durch eine oder mehrere Dämmplatten gebildet sein. Sind die o.g. Querrohre vorgesehen, so können Dämmplatten bevorzugt zwischen den Querrohren angeordnet sein, wobei es möglich ist, dass die Dämmplatten die Querrohre ganz oder teilweise übergreifen.
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Bei Anordnung von Photovoltaik-Modulen im Innenraum ist es bevorzugt, dass sowohl oberhalb als auch unterhalb der Photovoltaik-Module von Luft durchströmbare Bereiche gebildet sind, also die Photovoltaik-Module bevorzugt von einer darüber angeordneten Abdeckung und von einem darunter angeordneten Boden beabstandet sind. So kann durch die Module umströmende Luft ein gewünschter Betriebstemperaturbereich der Photovoltaik-Module eingehalten werden. Die Photovoltaik-Module können im Innenraum bevorzugt auf Abstandhaltern angeordnet sein, wobei die Abstandhalter weiter bevorzugt auf den Querrohren angebracht sein können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Herstellung des vorstehend beschriebenen Dachaufbaus vor. Dies umfasst die Schritte der Bildung der Tragrinnen aus fluchtend und zueinander überlappend angeordneten Tragrinnenabschnitten, der Anordnung der Tragrinnen auf der Dachfläche und der überlappenden Anordnung der Plattenelement auf den Auflagebereichen der Tragrinnenabschnitte, wobei die Plattenelement Photovoltaik-Module und/oder transparente Abdeckungen sein können und optional unterhalb der Plattenelemente noch Photovoltaik-Module angeordnet werden können. Die genannten Schritte können dabei in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden, bevorzugt werden zunächst Photovoltaik-Module auf einer Dachfläche angebracht und dann einzelne Tragrinnenabschnitte und daraus in überlappender Anbringung weiterer Tragrinnenabschnitte die Tragrinnen gebildet, bevor die Plattenelementen auf die Auflagenbereiche aufgelegt werden.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine Ausführungsform eines Dachaufbaus in einer schematischen Seitenansicht des Dachbereichs eines Gebäudes mit Schrägdach;
- 2 ein Teil des Dachaufbaus aus 1 in perspektivischer Ansicht;
- 3 eine Seitenansicht eines Teils des Dachaufbaus aus 1, 2;
- 4 eine Ansicht des Schnitts durch den Dachaufbau entlang der Schnittlinie A..A in 2;
- 5 eine Ansicht des Schnitts durch den Dachaufbau entlang der Schnittlinie B..B in 2;
- 6 eine Ansicht des Schnitts durch den Dachaufbau entlang der Schnittlinie C..C in 2;
- 7 Elemente des Dachaufbaus aus 2 - 6 in einer Explosionsdarstellung.
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1 zeigt in schematischer Ansicht eine Ausführungsform eines Dachaufbaus 10 auf einem Schrägdach eines Gebäudes 12. Hier und im Folgenden konzentriert sich die Darstellung auf den äußeren Dachaufbau, d.h. insbesondere die Dachdeckung, unabhängig von der tragenden Dachkonstruktion, von der hier nur beispielhaft einer von einer Mehrzahl von Dachbalken 14 dargestellt ist.
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Der Dachaufbau 10 umfasst einen Unterbau 30 mit Querrohren 16 und dazwischen angeordneten Dämmplatten 18 und einem darauf befestigten Oberbau 32 mit Tragrinnen 20 (von denen in 1 eine Tragrinne 20 in Seitenansicht dargestellt ist) und darauf aufliegenden Plattenelementen 24.
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Die Querrohre 16 verlaufen senkrecht zur Zeichnungsfläche der 1 in einer Richtung, die im Folgenden als Querrichtung bezeichnet wird. Eine Mehrzahl an Querrohren 16 ist parallel zueinander angeordnet und innerhalb der Dachfläche regelmäßig in einer Richtung voneinander beabstandet, die hier als Längsrichtung bezeichnet wird.
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Wie ein Fachmann unschwer erkennen wird, handelt es sich bei dem dargestellten Dachaufbau 10 um eine sich regemäßig wiederholende Struktur mit jeweils einer Mehrzahl von Querrohren 16, Tragrinnen 20 und Plattenelementen 24. In den Zeichnungen sindjeweils nur Teile der sich wiederholenden Struktur gezeigt, beispielsweise in 1 sechs parallele Querrohre 16 und in 2 vier parallele Querrohre 16 sowie drei Tragrinnen 20 und zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Reihen von Plattenelementen 24. Weiter sind in den Zeichnungen zur besseren Sichtbarkeit der Elemente auch keine seitlichen Abschlüsse dargestellt, obwohl diese bei einem kompletten Dachaufbau 10 bevorzugt in Form umlaufender Abdeckungen vorhanden sind.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist jede der Tragrinnen 20 gebildet aus in Längsrichtung fluchtenden Tragrinnenabschnitten 22. Jeder Tragrinnenabschnitt 22 ist einstückig gebildet aus einem im bevorzugten Beispiel ca. 80 cm langen Profil aus gekantetem Blech und weist durchgehend eine trapezförmige Querschnittsform auf (die auch aus 4 ersichtlich ist) mit einem ebenen Boden und zwei davon schräg unter entgegengesetzten Winkeln abstehenden Seitenwänden, von denen am oberen Rand nach außen abstehende Auflagebereiche 34 abgehen. Die Tragrinnenabschnitte 22 sind, wie auch aus 4, 5 ersichtlich ist, an ihren Endbereichen über eine Länge von im bevorzugten Beispiel etwa 7 cm überlappend und ineinander geschachtelt angeordnet.
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Auf den Auflagebereichen 34 sind die Plattenelemente 24 aufgelegt, wobei eine flexible Dichtung zwischengelegt ist (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Die Plattenelemente 24 sind in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform plane, transparente Glasscheiben. Sie bilden den oberen Abschluss des Dachaufbaus 10. Die Plattenelemente 24 überbrücken zwei benachbarte Tragrinnen 20, wobei sie jeweils auf den gegenüberliegenden Auflagebereichen 34 aufliegen. Zwischen den Tragrinnen 20 und unterhalb der Plattenelemente 24 werden so jeweils abgeschlossene Innenräume 36 gebildet, die gegenüber der Außenseite wind- und regendicht abgeschlossen sind.
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Die Plattenelemente 24 sind in Längsrichtung überlappend zueinander angeordnet ( 5), wobei wie in 2 gezeigt jeweils das in Richtung der Dachschräge höher angeordnete Plattenelemente 24 das darunter angeordnete Plattenelement 24 über einige Zentimeter Überlappungsbereich überdeckt. Zwischen den Plattenelementen 24 sind im Überlappungsbereich flexible Dichtungen angeordnet.
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Durch die geschachtelte, teilweise überlappende Anordnung der Tragrinnenabschnitte 22 ist die überlappende Anordnung der darauf aufliegenden Plattenelemente 24 bei vollflächiger Anlage auf den Auflagebereichen 34 möglich. Die Plattenelemente 24 werden so über ihre gesamte Länge (in Längsrichtung) unterstützt und eine abdichtende Auflage wird ermöglicht.
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Die Plattenelemente werden an den Tragrinnen 20 durch Niederhalter 26 befestigt. Die Niederhalter 26 sind wie insbesondere aus 4,5 ersichtlich ist abgekantete Plättchen, die auf der Oberseite der Plattenelemente 24 aufliegen und deren in Längsrichtung nach unten in Richtung der Dachschräge weisende abschließende Kante umgreifen. Die Niederhalter 26 sind jeweils im Bereich der in Längsrichtung unteren Ecken der Plattenelemente 24 angeordnet.
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Die Niederhalter 26 werden durch Niederhalter-Bolzen 38 gehalten, die mit Schraubmuttern an Querstegen 40 befestigt sind, die in den Tragrinnenabschnitten 22 zwischen den Seitenwänden befestigt sind. Die Querstege 40 sind jeweils im Bereich der hinteren Enden der Tragrinnenabschnitte 22 befestigt, allerdings mit etwas Abstand zum hinteren Abschluss, so dass die Niederhalter 26 und Niederhalter-Bolzen 38 jeweils angrenzend an die Bereiche der Überlappung der Endabschnitte der Tragrinnenabschnitte 22 angeordnet sind. Wie in 5 beispielhaft für einen Niederhalter 26 mit Niederhalter-Bolzen 38 und Quersteg 40 gezeigt verbleibt nur ein geringer Abstand in Längsrichtung der Tragrinnenabschnitte 22 zwischen dem Niederhalter-Bolzen 38 und dem oberen Tragrinnenabschnitt 22 der Überlappung. Dabei sind in Querrichtung, wie in 4 sichtbar, die Niederhalter-Bolzen 38 innerhalb der Tragrinnen 20 zentriert und greifen so durch den von zwei in Querrichtung benachbarten Plattenelementen 24 gebildeten Spalt hindurch. Die Niederhalter 26 übergreifen den Spalt und fixieren so jeweils zwei Plattenelemente 24.
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Die Tragrinnenabschnitte 22 sind jeweils an ihrem in Richtung der Dachneigung hinteren Abschnitt im Bereich des Bodens durchbohrt und dort mittels Befestigungsbolzen 42 an den Querrohren 16 befestigt. Wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, sind die Befestigungsbolzen 42 dabei jeweils im Bereich der Überlappung der Tragrinnenabschnitte 22 angeordnet, so dass die Bohrung im Boden des unteren Tragrinnenabschnitts 22 durch den darüber angeordneten oberen Tragrinnenabschnitt 22 abgedeckt ist. Zwischen den Tragrinnenabschnitten 22 sind im Überlappungsbereich Dichtungen 44 angeordnet. So ist durch die Befestigungsbolzen 42 eine dauerhafte Befestigung der Tragrinnen 20 bei gleichzeitiger Wahrung der Dichtigkeit gegeben. Im Bereich jeder Überlappung ist somit jeweils der untere Tragrinnenabschnitt 22 durch Verschraubung mit einem Tragrohr 16 gesichert und sichert seinerseits über den befestigten Quersteg 40 die darauf aufliegenden Plattenelemente 40.
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Die Innenräume 36 werden begrenzt in Querrichtung durch die Wandungen der Tragrinnenabschnitte 22, nach oben durch die Plattenelemente 24 und nach unten durch einen Boden, der gebildet ist durch die Oberseiten der Dämmplatten 18 und der Querrohre 16. In Längsrichtung sind die Innenräume 36 durchgängig unterhalb der einzelnen Plattenelemente 24, aber endseitig abgeschlossen und gedichtet (nicht dargestellt).
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In den Innenräumen 38 sind jeweils mit Abstand zwischen dem Boden und der Unterseite der Plattenelemente 24 plattenförmige Photovoltaik-Module 28 angeordnet (s. bspw. 6). Die Photovoltaik-Module 28 sind mit Abstandhaltern 46 auf den Querrohren 16 befestigt. Ober- und unterhalb der Photovoltaik-Module 28 sind so jeweils von Luft durchströmbare Bereiche gebildet.
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Auf der Oberseite der Querrohre 16 sind Öffnungen 48 angeordnet, die Verbindungen zu den Innenräumen 38 bilden. So kann durch die Querrohre 16 Luft in die Innenräume 38 zugeführt und daraus abgeführt werden. Bevorzugt sind dabei die Querrohre 16 mit luftfördernden Ventilatoren so verbunden, dass jeweils abwechselnd durch nebeneinander angeordnete Querrohre 16 Luft zu- und abgeführt wird, so dass sich wie in 6 durch gepunktete Pfeile angedeutet eine Luftströmung innerhalb der Innenräume 38 ergibt, durch die die Photovoltaik-Module 28 auf der Ober- und der Unterseite umspült sind.
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Bei Sonneneinstrahlung fällt das Sonnenlicht wie in 6 angedeutet durch die transparenten Plattenelemente 24 hindurch in den Innenraum 38 und dort auf das Photovoltaik-Modul 28. Hierdurch wird elektrische Leistung erzeugt, die durch hier nicht gezeigte elektrische Leitungen abgeführt wird. Dabei heizt sich das Photovoltaikmodul 28 und die Luft im Innenraum 38 auf. Durch die oben beschriebene Luftführung wird warme Luft durch Querrohre 16 abgeführt und kann bspw. zum Heizen oder zur Stromerzeugung genutzt werden. Durch die Luftführung wird so Wärme aus dem Innenraum 38 abgeführt und somit ermöglicht, dass das Photovoltaik-Modul 28 sich nicht übermäßig aufheizt auf eine Temperatur, bei der die Effizienz zu stark beeinträchtigt wäre.
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Durch den Dachaufbau 10 ist so bei einfachem Aufbau und guter Abdichtung sowie mit wenigen Bauteilen eine sehr effiziente Nutzung der Sonneneinstrahlung möglich. Durch Luftführung wird entstehende Wärme nutzbar, während gleichzeitig sichergestellt werden kann, dass die Photovoltaik-Module 28 in einem günstigen Temperaturbereich arbeiten können.
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Der Dachaufbau 10 ist leicht aufzubauen, mechanisch stabil sowie auch im Servicefall günstig. Es sind verschiedene Vorgehensweisen mit unterschiedlicher Reihenfolge von Aufbauschritten möglich. Bevorzugt werden beim Aufbau zunächst die Querrohre 16 in Querrichtung auf der tragenden Dachkonstruktion befestigt und dazwischen die Dämmplatten 18 angebracht und darauf die Photovoltaik-Module 28 auf den Abstandhaltern 46 angebracht und elektrisch verbunden (nicht gezeichnet). Darauf werden die Tragrinnen 20 stückweise aus den Tragrinnenabschnitten 22 zusammengesetzt und auf den Querrohren 16 verschraubt. Alternativ können auch die Tragrinnen 20 vor der Montage der Photovoltaik-Module zusammengesetzt und an den Querrohren 16 befestigt werden. Schließlich werden die Plattenelemente 24 überlappend auf die Tragrinnen 20 aufgelegt und durch die Niederhalter 26 gesichert.
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Im Service-Fall kann durch Lösen der Niederhalter 26 und Anheben von Plattenelementen 24 leicht Zugang zum Innenraum 36 erlangt werden, bspw. um Photovoltaik-Module 28 zu tauschen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dachaufbau
- 12
- Gebäude
- 14
- Dachbalken
- 16
- Querrohr
- 18
- Dämmplatte
- 20
- Tragrinne
- 22
- Tragrinnenabschnitt
- 24
- Plattenelement
- 26
- Niederhalter
- 28
- Photovoltaik-Modul
- 30
- Unterbau
- 32
- Oberbau
- 34
- Auflagebereiche
- 36
- Innenraum
- 38
- Niederhalter-Bolzen
- 40
- Quersteg
- 42
- Befestigungsbolzen
- 44
- Dichtung zwischen Tragrinnenabschnitten
- 46
- Abstandhalter für Photovoltaik-Module
- 48
- Öffnungen auf den Querrohren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10034655 A1 [0005]
- WO 2019/168536 A1 [0006]
