CN117426052A - 用于光伏模块的支撑结构 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于光伏模块的支撑结构，该支撑结构允许在停车场或农用区域上安装大面积光伏设备。

Description

用于光伏模块的支撑结构

技术领域

本发明涉及一种用于在另作他用的区域上借助光伏(PV)产生电能的设备。例如，光伏设备应可以安装在用于机动车辆的停车场或农用区域上，使得在光伏模块下例如停放机动车辆或经营农业。

背景技术

应在用于机动车辆的停车场或农用区域上安装和运行的光伏设备必须满足各种不同的技术和经济框架条件。尤其地，光伏设备必须低成本，相对容易建造，并且需要尽可能少的建筑材料。当然，光伏设备即使在高风荷载例如阵风下也必须具有足够的刚度。

所有其主要尺寸(长度、宽度)相对于其支撑结构的厚度是非常大的建筑物都容易发生例如由阵风激励的振动。因此，要确保的是，不会发生支撑结构或光伏设备的振动，或者这些振动的振幅保持得如此小，使得不会发生对支撑结构和光伏模块的损坏。在这里，要考虑的是，光伏模块主要由脆性材料“玻璃”组成。

发明内容

根据本发明，这些目的是通过一种用于光伏模块的支撑结构来达到的，其包括并排伸展的多排支柱和并排伸展的多个张紧带，其中，每一排支柱(1)均通过横向件彼此连接，其中，张紧带横向于横向件伸展，并且其中，在张紧带上布置有光伏模块，并且其中，张紧带在横向件和张紧带的交叉点处借助螺旋连接或夹紧连接紧固在横向件上。

因此，根据本发明的支撑结构包括部分非常长的多排横向件。在这些横向件之间布置有张紧带，这些张紧带本身是柔性的。通过足够的偏置，张紧带达到足够的刚度。张紧带中的偏置力通过气动弹性风洞研究和计算机辅助模拟如此确定，使得实现经济最佳，同时减少空气动力学效应—振动。因此，偏置也依赖于光伏设备的区域。在多风的区域需要比在最大风速较低的区域更大的偏置。

张紧带的由偏置引起的应变如此之大，使得在任何时间点而且在振动的任何点处的风致振动的情况下，偏置都大于零。这也适用于振动的张紧带完全水平取向并且不会下垂的极短时刻。在也可以称为振幅的“零通道”的该时刻，张紧带的(应变)长度最小，因为张紧带“占用”两个相邻支承点之间的最短连接。即便如此，仍然存在一定的偏置。

在这些张紧带上紧固有光伏模块。根据本发明的构造是非常轻的、低成本的并且仍然非常可承载的。

根据本发明的支撑结构的支柱如此长，使得横向件和张紧带连同紧固在其上的光伏模块具有例如5米或6米的离地高度。因此，它们不会由例如停放在设置于光伏模块下方的停车场上的车辆接触和损坏。当根据本发明的支撑结构与农用区域相关联地构建时，同样适用。然后，横向件以及张紧带的净高度必须如此确定尺寸，使得耕种农业区域所需的机械和车辆可以至少在张紧带下方通过。这通常是足够的。在某些情况下，还希望也可以在横向件下方通过。

这种支撑结构的主要尺寸即由支撑结构跨越的基础区域的长度和宽度可以远远超过100m，使得可以安装远达数兆瓦[MW_peak]的峰值功率。不过，这种长而宽/大面积的结构对由风荷载激励的气动弹性振动也很敏感。这些对光伏模块危险的振动的振幅可以通过张紧带的足够偏置而被降低到无害程度。

一种特别有利的、经济的和有效的设计方案规定的是，张紧带由耐腐蚀的钢板制成，并且在张紧带中设有穿孔，以将光伏模块紧固在张紧带上和/或将张紧带紧固在横向件上在横向件和张紧带的交叉点处。

张紧带可以例如由厚度为2mm至4mm、优选为3mm和宽度为50mm至150mm的高强度钢板组成。由此，产生足够高的牵引强度以施加所需的偏置。然而，张紧带由于其相对较薄而可以良好地缠绕在线圈/卷轴上并以这种方式运输到安装现场。为了安装张紧带，这样的线圈或卷轴在横向件上被引导并在这种情况下被退绕。随后，张紧带(仍然没有偏置)位于横向件上方。在后续步骤中，施加所需的偏置。

当张紧带由高强度钢板的“环形”条带制成时，可以在合适位置将穿孔(圆孔、细长孔或其他形状的穿孔)通过冲压、激光切割或以其他方式引入到张紧带中。借助这些穿孔，能够很容易地将多个光伏模块例如借助夹紧件紧固在张紧带上。这同样适用于在张紧带和横向件之间的交叉点处在张紧带和横向件之间的连接。

这样，各个构件(和横向件)的预制可以在很大程度上在车间中进行，然后以这种方式制备的构件可以以简单的方式在现场安装。

当然，张紧带的替代形式也是可能的，即钢丝绳、由非金属纤维如玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维制成的纤维绳或这些纤维材料的混合物。

张紧带通常在横向件的交叉点处优选通过夹紧或摩擦配合或力配合而紧固在横向件的上侧上。由此，不会发生缺口效应，并且有效防止张紧带从横向件脱离，例如由于阵风。

替代地，张紧带也可以被引导通过横向件的下侧并被紧固。这可以简化支撑结构的构建。在这里，张紧带在横向件下方被展开，然后被拉起。

此外，张紧带在交叉点处的夹紧引起相邻横向件之间的加固，使得支撑结构整体上得到稳定和加固。

为了防止张紧带中的弯折或增加的弯曲应力，至少在横向件和张紧带的交叉点处，横向件的上侧呈凸形弯曲，并且张紧带搁置在横向件的弯曲上侧上。不仅能够通过以下方式将该弯曲构成为横向件的整体组成部分，即管或焊接空心型材由钢板制成，其上侧具有所需的弯曲。还能够将横向件例如构成为方形管，并且总是在张紧带在横向件上方伸展的地方放置鞍形件并将其与横向件旋紧或连接，其中，该鞍形件具有期望的弯曲。

横向件也可以由可重复利用的原料、尤其是木材(例如结构实木)制成。即便如此，在横向件的上侧上建立弯曲，例如通过轮廓铣削直接在横向件中建立弯曲也是有利的。

具有放置的鞍形件的实施方式在某些情况下在制造中是特别经济的，因为横向件可以由商业通用的市场上可买到的钢管或方木构成，无论其具有圆形、方形或矩形横截面。然后，鞍形件被放置在这些横向件上并且例如用张紧螺钉夹紧在横向件上。这还有助于将单个零件运输到施工现场。然后在现场安装鞍形件。

替代地，还能够实现的是，张紧带由各个部段组成，并且每个部段在两个相邻横向件之间延伸。然后，张紧带部段的一端紧固在横向件上，并且张紧带部段的相对端紧固在相邻横向件上。在这种构造中，例如紧固突片可以焊接在横向件上的合适的点处或者以半壳的形式夹紧在横向件上。然后，这些部段被切割成一定尺寸并偏置地安装在横向件之间。

还能够实现的是，张紧带的部段在两个或多个横向件上延伸。然后，即使非常大的支撑结构，也可以经济地制造。

多个依次布置的张紧带部段形成连续张紧带，该连续张紧带从第一横向件延伸到最后横向件。对于根据本发明的支撑结构的刚度而言，张紧带是否单件式构成还是由多个依次布置并发挥与连续张紧带相同作用的张紧带部段组成是无关紧要的。

为了从第一横向件和最后横向件中引出为偏置张紧带而要施加的偏置力，设置有至少两个基础。第一基础基本上平行于第一横向件伸展，并且第二基础平行于最后横向件伸展。通常，这些基础布置在由根据本发明的支撑结构覆盖的区域外。然后，通过合适的牵引器件，偏置力可以容易地从第一横向件被引出到第一基础中，并且张紧带的偏置力可以从最后横向件被引出到第二横向件中。

基础必须吸收张紧带的偏置力并将其引入到土壤中。这些基础可以构成为条形基础或点状基础。这些基础也可以由微型桩和/或灌浆锚形成。点状基础、微型桩和/或灌浆锚成排平行于第一横向件或最后横向件布置在土壤中。然后，可以例如借助合适的牵引器件(例如钢丝绳)建立在第一横向件和第一基础之间的连接。当然，必要的是，在横向件的如已经提到的那样可以为100m或更大的整个长度上设置有多个牵引器件，这些牵引器件将在横向件的整个长度上产生的偏置力引入到第一基础中。当然，对第二基础和最后横向件也同样适用。

由张紧带跨越的区域通常未完全用光伏模块铺设。仅部分铺设可以带来以下优点：

由风荷载产生的阻塞压力和空气动力学超高可以通过仅部分铺设来降低。有时，用光伏模块不规则地铺设张紧带也有利于降低支撑结构的风致振动激励的振幅。这些问题通过风洞研究和/或模拟计算得到澄清。

当应用于农业区域时，光伏模块的布置和覆盖程度由农业区域上生长的植物及其特性限定。从这个观点来看，将光伏模块布置在大量自身封闭的子区域中会是有利的，其中，在子区域之间设置有一定的距离，使得充足的阳光照射到植物上，并且所投射的阴影或由子区域中的一个遮光的持续时间尽可能相同地分布。为此，子区域可以以棋盘图案的方式分布。

根据本发明，可以规定的是，张紧带具有彼此之间的距离，该距离大约对应于待安装的光伏模块的长度。也就是说，光伏模块可以以其短边搁置在两个相邻的张紧带上并在那里与张紧带例如通过夹紧元件或螺旋连接来紧固。在这里，能够实现的是，光伏模块要么对接地布置，要么类似于在木瓦屋顶的情况下那样部分重叠地布置。

替代地，也可以规定的是，张紧带具有彼此之间的距离，该距离大约对应于待安装的光伏模块的宽度。也就是说，光伏模块可以以其长边搁置在两个相邻的张紧带上并在那里与张紧带例如通过夹紧元件或螺旋连接来紧固。短的张紧宽度对于所谓的玻璃-玻璃光伏模块来说会是特别有利的。在这里，能够实现的是，光伏模块要么对接地布置，要么类似于在木瓦屋顶的情况下那样部分重叠地布置。

在根据本发明的支撑结构中替代地能够将没有框架的光伏模块借助合适的夹紧元件和密封条直接布置在张紧带上。本实施方式特别轻且低成本，并且提供较少的风作用面，因为光伏模块构建得比由(铝)框架包围的光伏模块更低。然而，也能够在根据本发明的支撑结构上使用具有框架的光伏模块。然后，光伏模块通过框架与张紧带连接。本实施方式更坚固一些，不过构造成本更高并且风作用面更大。

当然，也能够使用具有框架和不具有框架的光伏模块的组合。由此，两个实施方式的优点可以相互结合。

为了确保可能出现的雨水不会以不受控制的方式到达车辆或位于其下方的农业区域，在相邻的光伏模块之间设置有密封件。由此，出现的雨水例如借助雨水槽被收集并以可控的方式被供给用于进一步使用。例如，雨水可以被收集在雨水储存器中，然后用来给生长在那里的植物浇水。

在本发明的另一有利设计方案中，横向件由宽翼梁、中空型材、尤其是钢管制成，或者由木材、尤其是结构实木制成。在这里，中空型材和木制横向件都可以具有圆形或多边形横截面。

在另一有利设计方案中，至少横向件的上侧是弯曲的并且形成用于张紧带的搁置件。

在本发明的一个优选设计方案中，在交叉点处分别设置有用于张紧带的鞍形件，其中，鞍形件与横向件连接。鞍形件可以与横向件旋紧或牢固焊接在横向件上。当然，只有当横向件由可焊接金属、尤其是钢制成时，第二替代方案才是可能的。

进一步有利的是，每个鞍形件具有弯曲的搁置件和配对件，其中，张紧带在搁置件和配对件之间被引导通过，并且配对件借助张紧螺钉压靠在搁置件上。然后，能够将张紧带在鞍形件的区域中通过夹紧连接与鞍形件以及因此也与横向件以摩擦配合的方式连接。通过弯曲的搁置件确保的是，张紧带即使其在操作中暴露于振动也决不会弯折，从而可靠地避免了搁置件的区域中的缺口效应。

当夹紧件和相关的张紧螺钉尺寸确定得充分时，能够将张紧带在交叉点处完全以摩擦配合的方式通过夹紧件与鞍形件和横向件连接。张紧带中的穿孔则是不需要的，这在材料利用方面具有优点并且降低了穿孔的区域中的应力集中的风险，这些应力集中会是潜在的故障源。

在一个有利设计方案中规定的是，鞍形件包括一个或两个肋，搁置件紧固在一个或两个肋上，优选通过焊接，并且在搁置件下方在一个或两个肋上布置有基板，并且基板具有穿孔或螺纹孔，这些穿孔或螺纹孔与张紧螺钉和夹紧件相互作用。

鞍形件的本实施方式优选构成为焊接结构。该焊接结构允许将鞍形件放置在常规空心型材上并牢固焊接在期望的位置处。基板在搁置表面下方通过鞍形件横向延伸并且在两侧突出超过搁置件，从而能够利用相应确定尺寸的夹紧件将张紧带在夹紧件和搁置件之间引导通过并且借助张紧螺钉将夹紧件按压到基板上。这样，在张紧带和鞍形件之间建立摩擦配合。

因为本实施例是焊接结构，因而所有构件都可以在材料厚度及其尺寸确定方面进行优化设计，从而可以实现张紧带在交叉点处的非常轻的、低成本的并且仍然可靠和安全的紧固。

在根据本发明的支撑结构中，每个光伏模块可以直接或间接地布置在两个并排设置的张紧带上。当光伏模块包括框架时，光伏模块优选地通过框架紧固在两个并排伸展的张紧带上。然后也能够很容易地将光伏模块直立地紧固在张紧带上。“直立地”与本发明相关联地意味着，光伏模块的法向量和张紧带的切线不围成90°的角度，而是例如仅围成60°的角度，其中光伏模块布置在张紧带上。由此，能够将对准光伏模块最佳取向，使得光伏模块捕获尽可能多的太阳辐射，并且提高了其性能和经济效率。

在直立的结构方式中优选的是，在光伏模块的一端上，框架或光伏模块直接紧固在张紧带上，并且在另一端上，通过撑杆在光伏模块的框架和夹紧带之间建立期望的距离，以便这样实现光伏模块的最佳取向。

本发明的进一步的优点和有利的设计方案可以从附图、说明书和权利要求中获知。在附图、说明书和权利要求中公开的所有特征，无论是单独还是彼此任意组合，都会是对本发明至关重要的。

附图说明

图1至图33示出了根据本发明的支撑结构的不同视图和实施方式；

图34示出了根据本发明的支撑结构的装配；

图35和图36示出了具有盘形弹簧组的牵引器件；以及

图37和图38示出了具有多个依次布置的张紧带的实施方式的细节。

具体实施方式

在图中针对相同的构件使用相同的附图标记。为了保持清晰，并非在所有图中对所有构件都标上附图标记。

图1示出了根据本发明的支撑结构的俯视图和侧视图，该支撑结构被大大简化以说明基本结构。

在图1的左侧部分中示出了根据本发明的支撑结构(没有光伏模块)的俯视图。图1的右侧部分示出了根据本发明的支撑结构的侧视图，该支撑结构也没有光伏模块。

根据本发明的支撑结构由多个支柱1组成，这些支柱1布置在横向件3下方。从图1的俯视图中可以看出，多个横向件3彼此平行布置。在图示的实施例中设有总共“n”个横向件3。横向件3从“1”到“n”的编号在图1的左侧表示。

在横向件3上或横向件3处布置并紧固有“m”个张紧带5。这些张紧带5彼此平行伸展并且在本实施例中与横向件3成直角伸展。两个相邻的张紧带5之间的距离s通常对应于光伏模块的长度。这意味着，具有矩形底面的光伏模块(未示出)以其端侧搁置在两个相邻的张紧带5上并可以在那里与这些张紧带5牢固连接。

通常有利的是，光伏模块如此布置，使得光伏模块的长边搁置在张紧带5上并紧固在那里。由此，光伏模块上的机械负载更小。张紧带呈弧形或以悬链线的形式弯曲。不过，悬链线的曲率半径由于偏置而极大。由此，将光伏模块在长边上紧固使得光伏模块的弯曲可忽略不计。在图1的侧视图中，张紧带5的弯曲用图形表示。不过，该弯曲不是按比例的。

在张紧带5与横向件3交叉的地方总是产生交叉点7，其中在图1中仅一个交叉点示例性地标有附图标记。总之，因此存在“n”乘以“m”个交叉点7。

在图1的侧视图中还可以看出，支柱1可以伸入到土壤中，使得支柱1牢固地植根在土壤中。土壤在侧视图中用阴影线表示。在一个优选实施方式中，桩被打入土壤中，这些桩的上端则终止在停车场/农业区域的高度上。然后支柱被放置到桩的上端并与桩连接。

在图1的侧视图中可以看出第一横向件3₁和最后横向件3_n。在由支撑结构跨越的区域之外，第一基础9.1位于土壤中。该第一基础9.1平行于第一横向件3₁伸展。第二基础9.2相对于最后横向件3_n对称地布置。

为了可以将必须由第一横向件3.1和最后横向件3_n施加的对“m”个张紧带5的偏置引出到基础9.1或9.2中，在本实施例中设置有牵引器件11，这些牵引器件11使基本上在水平方向上伸展的偏置力偏转并将其引入到基础9中。牵引器件11可以例如由钢丝绳、螺纹杆或直径例如为30mm至60mm的非常厚的钢丝组成。

在图1的俯视图中，基础9和牵引器件11不可见，或仅部分示出。牵引器件11可以例如总是布置在第一横向件3.1或最后横向件3n上，其中张紧带5紧固在横向件3.1或3_n上。然后，偏置力直接从张紧带5被引入到牵引器件11中，而不会对横向件3施加显著的弯曲力矩。该布置在图1的俯视图的右上方示出。

一个非常有利且经济的变型例规定的是，仅在由支柱形成的轴线的延长部中设置有牵引器件11。

如前所述，根据本发明的支撑结构的尺寸是相当可观的。横向件3的长度可以大于100m。相应地，张紧带5的长度也可以大于100m，从而由支撑结构覆盖的面积大于1公顷。因此，支柱1的高度也如此选择，使得在地面和张紧带5或横向件3之间存在至少4米、但通常也为5米或更大的净高度。

由此，车辆、尤其是大型拖拉机和拖车可以在张紧带或位于其上的光伏模块下方驶过，而不会发生接触。

在图2中示出了一个实施例的等距图。从该等距图可以看出，由支撑结构跨越的整个区域不必用光伏模块13覆盖，而是可以在停车场之间的小巷中保持空闲区域。即，光伏模块13仅布置在车辆停放的地方。在车辆行驶的地方，即在多排停车场之间的小巷中不安装光伏模块。

由于由横向件和张紧带跨越的整个区域没有用光伏模块铺设，而是被反复隔断，因而降低了具有大振幅的风致振动的风险。这也减少了张紧带的负载并同时产生根据本发明的支撑结构的更高刚度。

此外，阳光通过未覆盖有光伏模块的区域照射到光伏模块下方的区域上。这种阳光在许多情况下足以让农业区域或位于那里的植物生长和茁壮成长。由于植物只在一天中相对较短的时间内暴露在阳光直射下，因而植物干枯或“晒焦”的风险较低。这意味着，即使在炎热干燥的夏天，也可以种植不遮荫就无法抵御高温的蔬菜或其他经济作物。支撑结构的铺设或模块区域与支撑结构的基部区域的比率可以适应于当地气候和经济作物。因此，支撑结构例如当其在沙特阿拉伯装配时用光伏模块铺设得比当其在德国北部装配时更紧密。

通过使用双面光伏模块，可以提高光伏模块的电力产量，因为从地面反射的阳光的一部分到达光伏模块的下侧并在那里转换为电能。

在图3中大大简化地示出了根据本发明的支撑结构的实施例的细节。在这里，涉及在横向件3和张紧带5之间的交叉点7。

在图3中示出了支柱1、横向件3(剖开)和张紧带5。在横向件3的左侧示出了在张紧带5上的多个光伏模块13。这些光伏模块13像木瓦或屋顶瓦片一样铺设或紧固在张紧带5上。在图3中这意味着，光伏模块13的左端搁置在与其连接的光伏模块13的右端上，使得光伏模块13在狭窄区域中重叠。由此，避免了在光伏模块13之间产生间隙；因此，由光伏模块13形成的区域是“防水的”。这种叠瓦布置的另一优点是，仅利用一个夹紧元件或紧固元件(图3中未示出)就可以将两个光伏模块13紧固在张紧带5上。

在图3中，光伏模块13构成为无框架模块。这意味着，光伏模块13没有由铝框架或其他框架包围。这减少了自重、结构高度和成本。然而，当然也能够将具有框架的光伏模块13安装在根据本发明的支撑结构上。

在位于横向件3右侧的张紧带5上没有绘制光伏模块。不言而喻，光伏模块也可以安装在一个实施完成的设备中。

在横向件3上可以看到鞍形件15。鞍形件15是弯曲的。鞍形件15承载张紧带5并因此还承载光伏模块13的重力，该重力必须通过张紧带5被引入到横向件3和支柱1中。

鞍形件15在其上侧弯曲，使得张紧带5在横向件3上被引导而没有扭结并且没有永久变形。张紧带5可以由高强度钢制的板条组成并且例如为3mm厚和100mm宽。

在鞍形件15上方布置有配对件17。在鞍形件15和配对件17之间，张紧带5被引导。配对件17可以利用未示出的螺钉与鞍形件15或横向件3旋紧。由此，在鞍形件15和配对件17之间产生夹紧连接，该夹紧连接将张紧带5与鞍形件15或横向件3以摩擦配合的方式连接。这种夹紧连接确保张紧带5不会相对于横向件3位移。由此，支柱1被固定并稳定在其竖直取向上。此外，在阵风从下方吹向光伏模块13的情况下，夹紧连接将张紧带5固定以防止其从鞍形件15脱离。

在图4中从上方示出了根据图3的布置。由此，交叉点7的结构设计更加清晰。在图4中，在横向件3的左右两侧分别例示性布置有两个光伏模块13。在该俯视图中，可以清楚看到两个光伏模块分别搁置在一个张紧带5上。在张紧带5的宽度为例如100mm的情况下，张紧带5上的每个光伏模块13的搁置区域为大约50毫米宽。这足以将光伏模块13可靠地紧固在张紧带5上。

在图5中示出了根据本发明的光伏设备的另一实施例的俯视图。在这里，仅涉及由光伏模块13跨越的区域的截面。在该截面中不存在横向件3或支柱1。更确切地说，该截面示出了在相邻的光伏模块13之间布置有密封件或密封型材19。由此，防止了光伏模块13之间的直接接触并保护光伏模块13免受相互损坏。此外，光伏模块13之间的接合部被密封。

密封条19或密封型材19布置在光伏模块13之间的接合部中，这些接合部平行于横向件3伸展。在平行于张紧带5伸展的接合部中布置有(密封)型材，该型材具有雨水槽的功能。因此，该型材也被称为雨水槽21。密封型材19和雨水槽21可以由柔性和抗紫外线材料例如EPDM制成。撞击光伏模块的雨水被收集在雨水槽21中并向下被引出。在由光伏模块13覆盖的区域的下边缘处，通过雨水槽21流走的水可以被收集并且例如被供给到雨水储存器或直接被供给到光伏模块13下方的农用区域。

在图5所示的实施方式中，光伏模块13并排布置。其中设置有密封型材19的接合部的宽度可以例如是5mm。在要布置柔性雨水槽21的地方，接合部的宽度可以是30mm或50mm。

在图5所示的实施例中，光伏模块13不是以其边缘搁置在张紧带5上。更确切地说，光伏模块搁置在两个张紧带5上。一个张紧带5大约在光伏模块13的长度的四分之一(1/4)的情况下伸展，另一张紧带5大约在光伏模块13的长度的四分之三(3/4)的情况下伸展；这就是所谓的在四分之一点处的支承。由此，降低了光伏模块13的弯曲应力，并且光伏模块13的(铝)框架可以形成得更小、更轻。将光伏模块13紧固在张紧带5上是通过将(铝)框架与张紧带5旋紧到由光伏模块的制造商推荐的位置来进行。

在图6和图7中示出了光伏模块13在张紧带5上的布置的另外两个变型例。在图6中，矩形光伏模块13的短边搁置在张紧带5上。两个相邻的光伏模块“划分”一个张紧带的宽度。在光伏模块13之间，在垂直于张紧带5伸展的接合部中布置有密封条19。在根据图7的实施例中，张紧带5的距离如此选择，使得光伏模块13以其长边搁置在两个相邻的张紧带上。同样在此，密封件19设置在垂直于张紧带5的纵向轴线伸展的接合部中。雨水槽21(未示出)平行于张紧带伸展。

在图8中示出了另一实施方式的细节，其中横向件3的上侧是弯曲的。横向件3的上侧在本实施例中承担鞍形件的功能。横向件3由钢制成并且实施为焊接结构。这具有的优点是，横向件3的主要尺寸和横截面以及其材料可以在宽的范围内自由选择。

在图8中以截面示出的横向件3中，在两侧上构成有可选的手孔29。手孔29是如此之大，使得安装工的手可以伸入。螺钉或螺母可以通过手孔29被引入到横向件3中。需要螺钉或螺母将配对件17紧固在横向件3的上侧上。

在图9和图10中示出了根据本发明的鞍形件15的不同实施方式。在图9所示的实施例中，横向件13构成为宽翼型材。这些型材以前也被称为“双T梁”。支撑横向件3的支柱未示出。

鞍形件15包括弯曲的搁置件67。该弯曲的搁置件可以由板坯件例如通过滚弯制成。弯曲的搁置件的曲率半径明显小于张紧带5的曲率。曲率半径可以例如是1.5m。

因此，只有在张紧带5在搁置件67和夹紧件17之间被引导通过的地方，才发生在张紧带5和搁置件67之间的直接接触。当现在例如由于风载荷而使张紧带5处于振动中时，由于搁置件67的弯曲而确保的是，张紧带5不会扭结。更确切地说，张紧带总是切向地搁置在搁置件67上。

在该实施例中，夹紧螺钉69突出通过夹紧件17和搁置件67以及实施为宽翼型材3的横向件的上梁。通过拧紧夹紧螺钉69，张紧带5被夹紧并由此以摩擦配合的方式固定在搁置件67和配对件17之间。

不需要在张紧带中引入穿孔或孔，因为鞍形件15和配对件17比张紧带5宽。这可以基于图9的下部中的俯视图清楚看到。

在施工现场，张紧带5被搁置在搁置件67上。一旦张紧带5处于正确位置并且已经施加了足够的偏置，夹紧螺钉69就被拧紧。由此，配对件17被拉动抵靠在搁置件67上。这样，张紧带5与搁置件67并因此也与横向件5以摩擦配合的方式连接。

图10示出了该鞍形件15的一个变型例。在该鞍形件15中，搁置件67构成为弯曲的板条，其端部支撑在横向件3的下凸缘上。在弯曲部分71的端部和横向件3的下凸缘之间的这种连接由虚线73表示。在这方面，例如，紧固螺钉可以通过弯曲部分71和横向件3的下凸缘插入。

但也能够实现的是，弯曲部分的端部通过夹紧件(未示出)与横向件3的下凸缘以摩擦配合的方式连接。这具有的优点是，横向件3的下腹板不必设置有孔或穿孔。这些孔或穿孔将降低横向件3的弯曲刚度并引起额外的制造工作量。在许多情况下，使用夹紧件而不是横向件的下凸缘中的孔/穿孔可以更经济，这些夹紧件可以在大规模工业生产中非常低成本地制造。

在图11中示出了另一实施方式的细节。在该图中示出了第一横向件3₁或最后横向件3_n。这些横向件与其他横向件3的不同之处在于，张紧带5终止在那里。此外，牵引器件11悬挂在那里。牵引器件11将张紧带5的偏置力引入到基础9中(见图1)。

配对件31类似于配对件17中的一个成形。在横向件3₁的弯曲的上侧和配对件31之间插入有张紧带5的端部。配对件31借助多个螺钉33被拉靠在横向件3₁或3_n上，并且这样在张紧带5的端部与横向件3.1或3_n之间建立力配合的连接。通过这种力配合的连接，偏置力从横向件3.1或3_n被引入到张紧带5中或由张紧带5吸收。

在图11中的左侧，在横向件3.1或3_n上布置有翼片。在那里悬挂有牵引器件11(例如钢丝绳)。牵引器件11的另一端上的基础9在图11中未示出。

在图12中示出了夹紧元件35的第一实施例。夹紧元件35包括夹紧件37、张紧螺钉41、密封条43、脚部45以及压力件47。密封条43可以具有恒定的横截面或者在其长度上具有在高度上可变的横截面，该横截面实现了倾斜的叠瓦支承。夹紧件37布置在光伏模块13上方。张紧螺钉41突出穿过夹紧件37和张紧带5。当张紧螺钉41被拧紧时，夹紧件37利用脚部45和压力件47从上方压靠光伏模块13。脚部45由相对较硬的塑料制成。脚部45压在光伏模块上在张紧螺钉41右侧。该光伏模块仅在一侧支承在密封条43上。因此，脚部45直接压在光伏模块13上。

位于张紧螺钉41左侧的光伏模块13收纳在密封条43的凹槽中。压力件47将光伏模块13夹紧在密封条43的凹槽中。压力件47可以在其下侧具有肋或刷毛和/或由相对软的材料制成。

从图12中可以看出，夹紧件37相对于张紧螺钉41不是对称的。更确切地说，在张紧螺钉41和脚部45之间的杠杆臂比在张紧螺钉41和压力件47之间的杠杆臂短。这意味着，脚部45在光伏模块13上施加的按压力高于压力件47。因此，脚部45在一定程度上形成固定轴承。在压力件47以较小的力夹紧光伏模块13的地方存在“浮动轴承”。热应力或其它应力由于光伏模块13(在图11中的张紧螺钉41左侧)可以相对于夹紧元件35稍微位移而减小。

在图13中示出了沿着图14中的线a-a的截面。它示出了具有对称布置的夹紧元件35的另一实施例。密封条43成形不同。它具有两个不同高的唇。在夹紧件37的下方布置有橡胶元件49，该橡胶元件49分配由夹紧件和张紧螺钉41施加到光伏模块13上的张紧力并且保护光伏模块13免受损坏。

在图14中示出了没有框架并且没有木瓦的多个光伏模块的布置。

图15示出了夹紧元件35的另一实施例。同样在此，如在图13中那样，设置有相对于张紧螺钉41对称的布置。在夹紧元件35-2的下部35-2中构成有用于光伏模块13的电线的通道50。

夹紧元件35的上部和下部在该实施例中都是平行于张紧带5伸展的铝制的挤压成型轮廓。

在夹紧元件35的两个部分35-1和35-2与光伏模块13之间设置有密封条43。

通过拧紧张紧螺钉41，光伏模块13被夹紧在密封条43之间。

在图16中示出了交叉点7的区域中的密封细节。在那里，四个光伏模块13彼此“对接”，但不彼此接触。为了防止脆性的光伏模块13直接接触，在光伏模块13的角部之间布置有具有间隙的间隔保持件42。间隔保持件42可以例如由诸如EPDM之类的柔性塑料制成。

光伏模块13和间隔保持件42布置在一个平面上，例如从图16c中可以看出。从图16c中可以进一步看出，光伏模块13和间隔保持件42至少在交叉点7的区域中搁置在下夹紧件37上。下夹紧件37利用一个或多个(沉头)螺钉(没有附图标记)与张紧带5连接。

光伏模块13不直接位于下夹紧件39上，更确切地说，光伏模块13位于密封条43上，该密封条43又收纳在夹紧件39的相应凹槽中。

在光伏模块13和间隔保持件42的上方，至少在交叉点7的区域中布置有具有密封条43的上夹紧件39，该上夹紧件39可以与下夹紧件37结构相同地实施。

通过穿过夹紧件37、39和间隔保持件42的张紧螺钉41，光伏模块13间接地被紧固在张紧带5上。

在交叉点7之外设置有设计为中空或箱形轮廓的另一密封条87，该另一密封条87在图16b中示出。

在交叉点7的区域中，密封条87被展平以防止在密封条43和密封条87交叉的地方发生材料积聚。在图16b中，展平区域用“84”表示。

图17a、图17b和图17c示出了四个光伏模块13和张紧带5的连接。在张紧带5上存在连接件60。连接件60优选地由具有四个长孔63和一个(中心)紧固孔64或一个穿孔的金属板组成。

在光伏模块13的下侧，具有孔(没有附图标记)的金属翼片61突出。每一个金属翼片61均通过长孔63插入。为了防止光伏模块13当其被阵风席卷时脱离张紧带5，将开口销、销钉或螺钉通过翼片61中的孔插入。

图18示出了图17所示的实施方式的替代方案。在这里，长孔63构成在张紧带5中，从而不需要连接件60。

在图19中示出了根据本发明的支撑结构的另一实施例。在该实施例中，在张紧带5和光伏模块13之间布置有梯形板65。这种变型例是非常低成本的并且“防水”，因为梯形板65可靠地防止雨水到达支撑结构下方的表面。水通过略微倾斜的梯形板被导出并且必要时被收集。为此，不需要密封条(参见其他图中的附图标记19和43)。

梯形板在低自重和低成本下具有相当大的支撑能力，使得具有框架44的低成本的“标准”光伏模块13可以安装在梯形板上。这些光伏模块13的框架44由于跨度小而形成得非常轻。梯形板被铆接或旋紧到(尽管偏置，但仍略微“下垂的”)张紧带5上。

图20示出了雨水槽21的两个实施方式。在图20的上部中示出了两部分式雨水槽21，该两部分式雨水槽21可以由两个塑料型材或折边板组成。两个部分21.2和21.2如此布置，使得雨水被引出。雨水槽的两个部分21.1和21.2没有彼此牢固连接，从而它们可以补偿风引起的变形和/或热膨胀。在图20的下部中示出了雨水槽21，该雨水槽21由例如EPDM之类的弹性塑料材料的条带组成。

在图21至图32中示出了在光伏模块13和张紧带5之间的连接以及相关结构元件的另外的实施方式。

在图21所示的实施例1中，上夹紧元件37构成为倒置的“帽式”导轨，该导轨具有一个中心部分和两个侧向条。当穿过中心部分和张紧带5的张紧螺钉41被拧紧时，具有框架44的光伏模块被夹紧在侧向条和张紧带5之间。

在图22所示的实施例1中，当穿过密封条19、43和张紧带5的张紧螺钉41被拧紧时，借助密封条19、43进行光伏模块13(具有或没有框架)的夹紧。

在图23所示的实施例1中，将光伏模块13通过其框架44进行夹紧。上夹紧件37构成为雨水槽。在上夹紧件37和框架44之间设置有密封条43。张紧螺钉41穿过雨水槽21、张紧带5和下夹紧件39。

在图24所示的实施例1中，光伏模块13之间的连接通过框架44进行。在“下部”中，框架44具有腿部。张紧螺钉41穿过该腿部、可选的密封条和张紧带5。

图25所示的实施例1示出了图21所示的实施例的变型例。

在图26和图27中示出了图24所示的实施例的另外的变型例。相邻的框架44在相对侧上具有“T”形和“L”形肋。由此，两个框架44相互锁定，并且形成可以导出雨水的(雨水)槽。在图26中设置有密封条43，该密封条43防止雨水进入。

在图28和图29中，“L”形肋构成在单独的导轨21.1和21.2中，这些导轨21.1和21.2又布置在框架44之间。

在图29中，构成为帽子轮廓的雨水槽21布置在紧固导轨51的下方。

在图30a和图30b中以两个视图示出了根据本发明的鞍形件15的另一实施例。在图31a中示出了侧视图，而图31b示出了俯视图。

在该实施例中，横向件3构成为中空型材，即矩形管。在横向件3的上侧上放置并焊接有两个肋75。肋75的上侧是弯曲的并且支撑搁置件，该搁置件也是弯曲的。该鞍形件15优选地构成为焊接结构。

从俯视图(图30b)可以看出，肋75彼此间具有一定的距离，并且搁置件67具有穿孔77。开口77的距离大于张紧带5的宽度。张紧带5(图31a和图31b中未示出)放置在搁置件67上的穿孔77之间。随后，与在根据图9和图10的实施例中类似，放置配对件17并将配对件17借助通过穿孔77插入的夹紧螺钉69压靠搁置件67。这在张紧带5和鞍形件15或横向件3之间产生摩擦配合的连接。

图31a和图31b示出了根据本发明的鞍形件15的另一实施例，该鞍形件15实施为焊接结构。鞍形件15包括两个肋75和一个搁置件67。鞍形件15与根据图31的实施例非常类似地构成。主要区别在于，在图31a和图31b中的右侧的肋75的区域中布置有基板79。该基板79在两侧突出超过搁置件67。在实心实施的基板79中可以设置有螺纹孔或穿孔，这些螺纹孔或穿孔与配对件17和夹紧螺钉69一起在张紧带5和鞍形件15或横向件3之间建立摩擦配合的连接。

在该实施例中，可以通过选择合适的材料厚度和几何形状来建设性地指定不同位置所需的强度和负载能力。尤其地，基板79可以实施得非常坚固，使得可以在配对件17和基板79之间实现非常高的夹紧力。

在图32中以截面示出了实施为方形管的具有根据图31a和图31b的焊接的鞍形件15的横向件3。

图33示出了具有直立的光伏模块13的支撑结构的实施例。通过直立，可以改进光伏模块13对太阳的取向并由此提高产量。

在图34中示出了根据本发明的支撑结构的分四步骤的装配。在第一步骤(步骤1)中，只有中间排的支柱1是竖直取向的。相邻的支柱1随着距中间支柱1的距离的增加而越来越倾斜地布置。位于最外侧的支柱1最倾斜。

在第二步骤(步骤2)中，现在示出如何借助绞盘83从卷轴85或辊将张紧带5拉过支柱1或横向件3。

在图34.3(步骤3)中示出了尚未偏置的支撑结构，并且通过箭头表示的是，牵引器件11现在缩短，使得支柱取向并且张紧带5获得期望的偏置。

在图34.4中示出了装配完成的支撑结构。所有支柱1都是竖直取向的，张紧带5具有期望的偏置，并且偏置力通过牵引器件11被引出到图31中未示出的基础中。

在图35a、图35b和图36所示的实施例中，在基础9和牵引器件11之间布置有一个或多个弹簧；盘形弹簧组是优选的。

在图35a和图35b所示的实施例中有2×4个盘形弹簧组101。在基础9中布置有多个螺纹杆93。

负载分配板95被推到这些螺纹杆93上。为此目的，在负载分配板95中省略了通孔(没有附图标记)。负载分配板95可以沿着螺纹杆93相对于基础9移动。

在负载分配板95上悬挂有牵引器件11。这可以借助螺栓97完成，该螺栓97插入到凸缘板99中，该凸缘板99又与负载分配板95焊接。

已经提到的盘形弹簧组101被推到螺纹杆93上。在图示的实施例中，在负载分配板95的下方和上方的每个螺纹杆93上分别布置有一个盘形弹簧组101。然后，螺母103被拧到螺纹杆93上。通过拧紧螺母103，盘形弹簧组101和牵引器件11被偏置。

通过将盘形弹簧布置在其上紧固有张拉装置或牵引器件11的负载分配板95的下方和上方，盘形弹簧组101可以在两个方向上工作。

这意味着，在更高的负载(由于雪和风而产生的高负载)下，布置在负载分配板95的上方的弹簧压缩，使得张拉装置可以稍微松弛。所有支柱1都向内倾斜，并且张紧带5的下垂度增大。由此，作用在支柱1及其基础上的力的增加减少或可以甚至保持恒定，尽管负载增加。

在风吸力负载的情况下，可以防止偏置的下降。负载分配板95的上方的盘形弹簧伸长，即支柱1被向外拉动并且张紧带5仍保持偏置；不会发生张紧带5通过零位置的突然击穿，而是发生向振幅的向上弯曲区域中的静态/“平缓”通过。

负载分配板95的下方和上方的盘形弹簧组101的弹簧刚度可以是相同的。但也会是有利的是，负载分配板95的下方和上方的盘形弹簧组101的弹簧刚度是不同的。例如，这种措施可以积极影响光伏设备的振动行为。这意味着振幅减小。

在任何情况下确保的是，负载分配板95和基础9在任何时间点都不接触。

将止动板95的路径在一个或两个方向上进行限制也会是有利的。因此，防止了支柱1的例如由风摩擦引起的过大变形和伴随于此的过大“错位”。

简而言之：通过使用盘形弹簧组101，可以降低张紧带5的偏置。仍然确保的是，张紧带5在任何时间点和任何地点都是偏置的；即使张紧带5被风激励振动。由此，减少了尤其是张紧带5的负载以及光伏设备的其他部件的负载，并且可以允许张紧带5在横向件3之间的更大下垂。

在图36中示出了具有仅一个盘形弹簧组101的另一实施方式。在该实施方式中，盘形弹簧组101被推到螺纹杆103上。

牵引器件11的下端通过弓形件105悬挂在盘形弹簧组101上。同样在该实施例中，通过拧紧螺母103来将盘形弹簧组101和牵引器件11偏置。

在图37和图38中示出了光伏设备的另一实施方式的细节，其中张紧带5不从第一横向件3_n延伸到最后横向件3_n。该实施方式在德国初次申请DE 10 2021 111 106.4中在图8和图9中作了图示和说明。

在该实施例中，每个张紧带5由多个张紧带部段5_AS组成。张紧带部段的长度大致对应于两个相邻的横向件3之间的距离。这意味着，在图38中构成为具有圆形横截面的管的横向件3上安装有具有两个孔的紧固件23。紧固件23利用螺钉111或焊接螺栓紧固在横向件3上。

在该实施例中，在张紧带部段5_AS的端部上设置有也具有孔的中间件27。通过这些孔，可以例如插入螺栓或螺钉，并且这样可以将两个张紧带部段5_AS紧固在横向件3上。通过这种耦合，多个张紧带部段5_AS可以连接成连续的张紧带5。在图38的俯视图中使用螺钉(没有附图标记)。这些螺钉通过螺母来固定。

在紧固件23和中间件27之间可以在螺钉上布置间隔套113，以避免在紧固件23和中间件27之间的直接接触。

然而，当相应地实施紧固件23时，也能够省去中间件27。例如使紧固件23中的孔的轴线平行于支柱1的纵向轴线伸展。然后，张紧带部段5AS的一端可以直接利用螺栓或螺钉悬挂到该孔中或者利用紧固件23张紧。

紧固件23也可以实施为焊接到横向件3上的立板。

附图标记说明：

1 支柱

3 横向件；“n”是横向件的数量

5 张紧带；“m”是张紧带的数量

7 交叉点

9 基础

11 牵引器件

13 光伏模块

15 鞍形件

17 配对件

19 柔性的例如EPDM制的密封型材/密封条

21 柔性的例如EPDM制的雨水槽

23 紧固件

25

27 连接件

29 手孔

31 配对件

33 螺钉

35，35-1，35-2 夹紧元件

37 上夹紧件

39 下夹紧件

41 张紧螺钉

43 密封条

44 光伏模块的铝模块框架

44-1/44-2 具有T形和L形肋的光伏框架

44-3/44-4 附加的密封件

45 脚部

47 压力件

49 可缩性元件

50 凹槽

60 连接件

61 金属翼片

62 开口销、销钉或螺钉

63 长孔

64 紧固孔

65 梯形板

67 搁置件

69 夹紧螺钉

70 负载分配板

71 弯曲部分

73 虚线

75 肋

77 穿孔

79 基板

81 止动件

83 绞盘

85 卷轴

87 密封条

93 螺纹杆

95 负载分配板

97 螺栓

99 凸缘板

101 盘形弹簧组

103 螺母

105 弓形件

107

109

111 紧固螺钉

113 间隔套

Claims (20)

1.一种用于光伏模块的支撑结构，其包括并排伸展的多排支柱(1)和并排伸展的多个张紧带(5)，其中，每一排支柱(1)均通过横向件(3)彼此连接，其中，所述张紧带(5)横向于所述横向件(3)伸展，并且其中，在所述张紧带(5)上布置有光伏模块，并且其中，所述张紧带(5)在横向件(3)和张紧带(5)的交叉点(7)处借助螺旋连接或夹紧连接紧固在所述横向件(3)上。

2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，在所述张紧带(5)中设有穿孔，以将光伏模块(13)紧固在所述张紧带(5)上和/或将所述张紧带(5)紧固在所述横向件(3)上在横向件(3)和张紧带(5)的交叉点(7)处。

3.根据权利要求1或2所述的支撑结构，其特征在于，至少在横向件(3)和张紧带(5)的交叉点(7)处，所述横向件(3)的上侧(3)呈凸形弯曲，并且所述张紧带(3)搁置在所述横向件(3)的弯曲上侧上。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的支撑结构，其特征在于，所述张紧带(5)在所述横向件(3)下方伸展并且在所述交叉点(7)处与横向件(3)连接。

5.根据权利要求3或4所述的支撑结构，其特征在于，所述张紧带(5)在所述交叉点(7)处与所述横向件(3)以力配合方式(通过夹紧)或以形状配合方式连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，张紧带(5)由多个张紧带部段(5_AS)组成，并且张紧带部段(5_AS)紧固在两个横向件(3)之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，每个张紧带(5)开始于第一横向件(3₁)并结束于最后横向件(3_n)，并且所述张紧带(5)利用偏置来安装在所述第一横向件(3₁)和所述最后横向件(3_n)之间。

8.根据权利要求7所述的支撑结构，其特征在于，所述偏置的张紧带(5)的应变如此之大，使得所述张紧带(5)即使在风引起的振动下也总是偏置，即使在振动经过零点的情况下，也就是在“击穿”的情况下，即当所述张紧带(5)未(即使只是轻微)下垂成弧形时，而是当其(动态)完全水平布置，即“占用”两个相邻的搁置点之间的最短连接时也是如此。

9.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，所述支撑结构具有至少两个基础(9.1，9.2)，第一基础(9.1)在所述第一横向件(3₁)的旁边伸展，第二基础(9.2)在所述最后横向件(3_n)的旁边伸展，在所述第一基础(9.1)和所述第一横向件(3₁)以及所述第二基础(9.2)和所述最后横向件(3_n)之间设置有牵引器件(11)，所述牵引器件(11)将由所述张紧带(5)引入到所述第一横向件(3₁)和所述最后横向件(3_n)中的偏置引出到所述基础(9.1，9.2)中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，所述横向件(3)由宽翼梁、中空型材、尤其是钢管构成，或者由具有圆形或多边形横截面的木材、尤其是结构实木构成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，所述横向件(3)的上侧是弯曲的并且形成用于所述张紧带(5)的搁置件。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的支撑结构，其特征在于，在所述交叉点(7)处设置有用于张紧带(5)的鞍形件(15)，并且所述鞍形件(15)与所述横向件(3)连接(螺旋或焊接)。

13.根据权利要求12所述的支撑结构，其特征在于，每个鞍形件(15)具有弯曲的搁置件(67)和配对件(17)，所述张紧带(5)在所述搁置件(67)和所述配对件(17)之间被引导通过，并且所述配对件(17)借助夹紧螺钉(69)压靠在所述搁置件(67)上。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的支撑结构，其特征在于，所述鞍形件(15)包括一个或两个肋(75)，所述搁置件(67)紧固在所述一个或两个肋(75)上，并且在所述搁置件(67)下方在所述一个或两个肋(75)上布置有基板(79)，并且所述基板(79)具有穿孔或螺纹孔，所述穿孔或螺纹孔与所述夹紧螺钉(69)相互作用。

15.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，每个光伏模块(13)直接或间接地紧固在两个并排设置的张紧带(5)上。

16.根据权利要求15所述的支撑结构，其特征在于，所述光伏模块(13)包括框架(44)，并且所述光伏模块(13)通过所述框架(44)紧固在两个并排伸展的张紧带(5)上。

17.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，所述光伏模块(13)直立地紧固在所述张紧带(5)上。

18.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，在并排布置的两个光伏模块(13)或并排布置的两排光伏模块(13)之间设置有密封条(19，43)。

19.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，在所述张紧带(5)和所述光伏模块(13)之间设置有梯形片(65)。

20.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，在牵引器件(11)和基础(9)之间布置有至少一个盘形弹簧组(101)。