CZ26262U1

CZ26262U1 - Supporting frame, especially for photovoltaic systems situated above roof weatherproofing

Info

Publication number: CZ26262U1
Application number: CZ2013-28743U
Authority: CZ
Inventors: Jan Mrázek; Jaromír Řehák
Original assignee: Solartec S.R.O.
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2013-12-16

Description

Nosný rám, zejména pro fotovoltaické systémy situované nad střešní krytinouSupporting frame, especially for photovoltaic systems situated above the roof covering

Oblast technikyTechnical field

Předložené technické řešení spadá do oblasti efektivního využívání obnovitelných energetických zdrojů, kdy se prostřednictvím solárních kolektorů, zejména fotovoltaických panelů, přeměňuje sluneční záření na elektrickou a tepelnou energii. Řešení se týká konstrukce nosného rámu, který je určen zejména pro fotovoltaické systémy situované nad střešní krytinou.The present technical solution belongs to the field of efficient use of renewable energy sources, where solar collectors, especially photovoltaic panels, convert solar radiation into electrical and thermal energy. The solution relates to the construction of a supporting frame, which is designed especially for photovoltaic systems situated above the roof covering.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Solární kolektory umožňují přímou přeměnu sluneční energie na energii elektrickou či tepelnou. Jsou známy různé typy solárních kolektorů, zejména ve formě fotovoltaických panelů, které jsou nej častěji situovány na stacionárních nosných konstrukcích. Vhodným místem pro uložení fotovoltaických systémů jsou střechy budov, kdy solární kolektory spřažené s nosnými konstrukcemi jsou upevňovány pomocí držáků ke střešní konstrukci, a to v mezerách mezi jednotlivými díly střešní krytiny. Nevýhodou takovéhoto řešení je obtížná kontrola a opravy střešní krytiny, přičemž při zatékání dešťové vody do střešní konstrukce je nezbytné demontovat fotovoltaické panely s nosnými rámy.Solar collectors allow direct conversion of solar energy into electrical or thermal energy. Various types of solar collectors are known, in particular in the form of photovoltaic panels, which are most often situated on stationary load-bearing structures. A suitable place for storing photovoltaic systems is the roofs of buildings, where the solar collectors coupled to the supporting structures are fixed by means of brackets to the roof structure, in the gaps between the individual roofing parts. The disadvantage of such a solution is the difficult inspection and repair of the roof covering, and when rainwater enters the roof structure, it is necessary to remove the photovoltaic panels with supporting frames.

Při instalaci fotovoltaických panelů na plochou střechu je nezbytné upevnit panely na podpěrnou rámovou konstrukci, která zajistí optimální náklon vůči slunci. Například pro 50. rovnoběžku zajišťuje nejvyšší energetický zisk sklon fotovolatických panelů přibližně 34°. Podpěrná konstrukce tvořená nej častěji trojúhelníkovými podpěrami musí být buď kotvena do střešní krytiny nebo musí být zatížena, aby odolala nárazům větru o rychlosti i přes lOOkm/hod. Dostatečné zatížení nosné konstrukce činí v mnoha případech 150 kg/m², což často převyšuje dovolené zatížení střešní konstrukce. Pouze snížení zatížení střešní konstrukce umožňuje použití plastových vaniček se zátěží tvořenou štěrkem a kapotovaných aerodynamických konstrukcí. Nevýhodou těchto řešení je, že se celkově zvyšuje zatížení nosných prvků střešní konstrukce a ve stykové ploše mezi nosnou konstrukcí a vodovzdornou krytinou, tvořenou například plechem, dochází při vysoké vlhkosti k rychlejší korozi, a tím i narušení těsnosti s následným zatékáním. Při opakovaných antikorozních nátěrech střechy je pak nezbytné solární kolektory včetně jejich nosné konstrukce demontovat, což zvyšuje náklady na údržbu.When installing photovoltaic panels on a flat roof, it is necessary to attach the panels to a supporting frame structure that ensures optimal tilt to the sun. For example, for the 50th parallel, the photovoltaic panel provides the highest energy gain of approximately 34 °. The supporting structure, most often triangular supports, must either be anchored to the roof covering or be loaded to withstand wind impacts of over 100km / h. In many cases, sufficient load on the load-bearing structure is 150 kg / m ² , which often exceeds the permissible load on the roof structure. Only reducing the load on the roof structure allows the use of plastic trays with ballast load and bonnet aerodynamic structures. The disadvantage of these solutions is that the load-bearing structure of the roof structure increases overall and, in the contact area between the load-bearing structure and the water-resistant covering, e.g. In case of repeated anticorrosive coating of the roof it is necessary to dismantle the solar collectors including their supporting structure, which increases the maintenance costs.

Jiné známé konstrukce fotovoltaických panelů jsou k překonání těchto nedostatků zabudovány do konstrukce střechy a tvoří část střešní krytiny. Tato řešení jsou příkladně popsána ve spisech EP 549560, DE 9409453 Ul a FR 2354430. Společným nedostatkem těchto řešení je obtížná dostupnost jednotlivých fotovoltaických panelů a elektrických rozvodů a nedostatečné provětrávání fotovoltaických panelů, které vykazují v důsledku provozování při vyšších teplotách nižší účinnost a kratší životnost. Problematika odvádění tepla z fotovoltaických panelů je proto řešena v mnoha spisech, například EP 186706, DE 19801380 Al, DE 20010880 Al, CZ 16138 Ul a CZ 16397 Ul. Provětrávání prostorů pod fotovoltaickými panely je řešeno například ve spisech DE 10244473 Al aCZ 20335 Ul.Other known photovoltaic panel designs have been incorporated into the roof structure to overcome these drawbacks and form part of the roof covering. These solutions are described, for example, in EP 549560, DE 9409453 U1 and FR 2354430. A common drawback of these solutions is the difficult availability of individual photovoltaic panels and electrical wiring and insufficient ventilation of photovoltaic panels which exhibit lower efficiency and shorter service life. The issue of heat dissipation from photovoltaic panels is therefore addressed in many publications, for example EP 186706, DE 19801380 A1, DE 20010880 A1, CZ 16138 U1 and CZ 16397 U1. Ventilation of the spaces below the photovoltaic panels is described, for example, in DE 10244473 A1 and CZ 20335 U1.

Úkolem předkládaného technického řešení je předložit k užívání jednoduchou konstrukci nosného rámu upevnitelného nad střešní krytinou, který umožňuje uchycení a sezónní přestavování fotovoltaických panelů a zároveň upevnění zachytávačů sněhu při zachování trvalé dostupnosti střešní krytiny pro případné opravy nebo údržbu antikorozními a svěloodrážejícími nátěry.The object of the present invention is to provide a simple construction of a supporting frame mountable above the roof covering, which allows fixing and seasonal adjustment of the photovoltaic panels and at the same time fixing the snow catchers while maintaining the roof covering permanently for possible repairs or maintenance with anticorrosive and light reflective coatings.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Stanoveného cíle je dosaženo technickým řešením, kterým je nosný rám, zejména pro fotovoltaické systémy situované nad střešní krytinou budov, tvořený soustavou paralelně ve směru spádu střechy uspořádaných nosníků spřažených příčníky, kde soustava je situována souběžně s plochou, na níž je uložena střešní krytina. Podstatou řešení je, že nosníky jsou umístěny nadThe aim is achieved by a technical solution, which is a supporting frame, especially for photovoltaic systems situated above the roofing of buildings, consisting of a system parallel to the roof slope of crossbeams arranged with crossbeams, the system being situated parallel to the roofing surface. The essence of the solution is that the beams are located above

- 1 CZ 26262 Ul spojovacími liniemi dílů střešní krytiny, k nimž jsou uchyceny pomocí spojovacích uzlů tvořených vzájemně rozebíratelně spojitelnými kotevními prvky a svěrnými prvky, kde kotevní prvky jsou připevněny k bednění a/nebo k nosné konstrukci střechy a jsou vytvořeny tak, že s využitím svěmých prvků je umožněno rozebíratelné uchycení a přitažení nosníků, případně i držáků solárních kolektorů.By means of connecting nodes formed by detachably fastenable fasteners and clamping elements, the fasteners being fastened to the formwork and / or to the roof structure and are constructed such that using With its clamping elements it is possible to detach and fasten the beams or solar collector holders.

Ve výhodném provedení jsou nosníky tvořeny zrcadlově uloženými děrovanými profilovanými L-tyčemi nebo dvěma děrovanými pásovými podložkami uloženými podél koncových částí kotevních prvků, kam jsou případně vyvedeny a zalemovány koncové linie střešní krytiny, přičemž je dále výhodné, když jsou nosníky uzpůsobeny pro uchycení kabeláže vedené od solárních kolektorů.In a preferred embodiment, the beams are formed by mirrored perforated profiled L-bars or two perforated strip washers located along the end portions of the anchoring elements where the end lines of the roofing are optionally led out and crimped, it is further preferred that the beams are adapted solar collectors.

Konečně je výhodné, když jsou kotevní prvky tvořeny L-příponkami nebo T-příponkami nebo nosnými hřeby nebo nosnými konzolami, přičemž svěmé prvky jsou tvořeny šroubovými spoji nebo pružnými závlačkami nebo křídlovými maticemi s pojistnými jazýčkovými podložkami.Finally, it is preferred that the anchoring elements consist of L-clamps or T-clamps or support nails or support brackets, wherein the clamping elements are formed by screw connections or spring cotters or wing nuts with retaining tongues.

Předkládaným technickým řešením se dosahuje vyššího účinku v tom, že pomocí jednoduchých upevňovacích a montážních prvků je umožněno snadné sezónní přestavování, montáž a demontáž fotovoltaických panelů, a to při zachování vodovzdomosti a dostupnosti střešní krytiny pro její opravy nebo údržbu bez nutnosti celkové demontáže solárních kolektorů a jejich kabeláže. Objasnění výkresůThe present technical solution achieves a higher effect in that by means of simple fastening and mounting elements it is possible to easily seasonally adjust, install and dismantle the photovoltaic panels, while maintaining the water resistance and availability of the roof covering for repair or maintenance without the necessity of total dismantling of solar collectors. their cabling. Clarification of drawings

Konkrétní příklady provedení technického řešení jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde:Specific embodiments of the invention are schematically illustrated in the accompanying drawings, in which:

obr. 1 je zjednodušený celkový půdorysný pohled na nosný rám osazený solárními kolektory a upevněný na střeše budovy, obr. 2 je příčný průřez A-A nosným rámem z obr. 1, obr. 3 je příčný průřez A-A alternativní konstrukcí nosného rámu, obr. 4 je částečný příčný řez B-B nosným rámem z obr. 1, obr. 5 je příčný řez B-B alternativním provedením nosného rámu z obr. 1, obr. 6 je příčný řez alternativním provedením nosného rámu z obr. 1, obr. 7 je příčný řez dalším alternativním provedením nosného rámu z obr. 1.Fig. 1 is a simplified plan view of a support frame fitted with solar collectors and mounted on the roof of the building; Fig. 2 is a cross section AA of the support frame of Fig. 1; Fig. 3 is a cross section AA of an alternative support frame construction; partial cross section BB of the support frame of Fig. 1, Fig. 5 is a cross section BB of an alternative embodiment of the support frame of Fig. 1; Fig. 6 is a cross section of an alternative embodiment of the support frame of Fig. 1; by carrying out the support frame of FIG. 1.

Výkresy, které znázorňují představované technické řešení, a následně popsané příklady konkrétních provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu technického řešení.The drawings which illustrate the present invention and the following examples of specific embodiments do not in any way limit the scope of protection given in the definition, but merely illustrate the nature of the invention.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Nosný rám v základním provedení znázorněném na obr.l je tvořen soustavou ve směru spádu střechy paralelně uspořádaných nosníků i spřažených příčníky 2, kde soustava je situována souběžně s plochou, na níž je uložena střešní krytina 3. Jak nosníky i, tak příčníky 2 jsou uchyceny v obvodových zdech 4 budovy, případně v blíže neoznačených komínových tělesech nebo vikýřích, přičemž nosníky 1 jsou umístěny nad spojovacími liniemi dílů střešní krytiny 3, tvořené například plechovými pásy 31. Na nosnících i jsou upevněny solární kolektory 5 a příčníky 2 jsou opatřeny zachytávači 6 sněhu.The support frame of the basic embodiment shown in Fig. 1 is formed by a system in the direction of the roof slope of parallel arranged beams 1 coupled with crossbeams 2, wherein the system is situated parallel to the surface on which the roof covering 3 is supported. in the peripheral walls 4 of the building or in unmarked chimney bodies or dormers, the beams 1 are located above the joining lines of the roof covering 3, formed for example by sheet metal strips 31. The solar collectors 5 are fixed to the beams. .

Nosníky i jsou nad spojovacími liniemi střešní krytiny 3, která je tvořena plechovými pásy 31, uchyceny pomocí spojovacích uzlů, jejichž základní provedení je ve svislém řezu znázorněno na obr.2. Základem spojovacích uzlů jsou vzájemně rozebíratelně spojitelné kotevní prvky 7 a svěmé prvky 12. Kotevní prvky 7 jsou tvořeny v daném případě plechovými L-příponkami 71, které jsou standardně připevněny, například pomocí hřebíků 8, přes bednění 9 k nosné konstrukci 10 střechy. Poloha kotevních prvků 7 je pak stabilizována pomocí trojbokých bočních lišt UThe beams 1 are fastened above the connecting lines of the roof covering 3, which is formed by sheet metal strips 31, by means of connecting nodes, the basic design of which is shown in vertical section in Fig. 2. The fasteners 7 are based on detachably fastenable anchoring elements 7 and anchoring elements 12. The anchoring elements 7 are formed in this case by sheet metal L-clips 71, which are fastened as standard, for example by nails 8, over the formwork 9 to the roof structure 10. The position of the anchoring elements 7 is then stabilized by the triangular side rails U

-2 CZ 26262 Ul oboustranně přilehlých k vertikálně vedené části kotevního prvku 7, v konkrétním případě k vertikálnímu rameni L-příponky Tl. Koncové hrany spojovaných pásů 31 střešní krytiny 3 jsou pak vyvedeny k homí části kotevního prvku 7, kde jsou standardně zalemovány a oboustranně sevřeny nosníkem 1, který je tvořen zrcadlově uloženými děrovanými profilovanými L-tyčemi 101, a to společně s plechovou T-příponkou 72, ve které je v její homí části vytvořen otvor pro svěmý prvek 12. Homí ramena L-tyěí 101 jsou vzájemně rozebíratelně spojena svěrnými prvky 12, v konkrétním znázornění tvořenými šroubovými spoji 121, přičemž pro zabránění svírání koncových částí horních ramen L-tyčí 101 při montáži jsou mezi tyto koncové části vloženy distanční výztuhy 13. Dolní ramena L-tyčí 101 j sou pak uzpůsobena pro uchycení kabeláže 14 vedené od solárních kolektorů 5, například pomocí pražných drátových spojek 15.Adjacent bilaterally to the vertically extending portion of the anchoring element 7, in particular to the vertical arm of the L-extension T1. The end edges of the joining strips 31 of the roof covering 3 are then led to the upper part of the anchoring element 7, where they are standardly hemmed and clamped on both sides by a beam 1, which is formed by mirrored perforated profiled L-bars 101. in which the opening of the clamping element 12 is formed in the upper part thereof. The upper arms of the L-bars 101 are detachably connected to each other by clamping elements 12, in particular represented by screw connections 121, to prevent clamping of the end portions of the upper arms of the L-bars 101. spacers 13 are inserted between these end portions. The lower legs of the L-bars 101 are then adapted to receive the wiring 14 led from the solar collectors 5, for example by means of roasted wire connectors 15.

V alternativním provedení spojovacího uzlu podle obr.3 je kotevní prvek 7 tvořen plechovou Tpříponkou 72 ve zkrácené variantě, která je připevněna k bednění 9 a k nosné konstrukci střechy 10 oběma rameny, a proto není oproti provedení dle obr. 1 nutno používat stabilizační boční lišty H. V dalším alternativním provedení podle obr.4, zachycujícím vertikální řez B-B z obr.l, je svěmý prvek 12 řešen pomocí pražné závlačky 122, pomocí níž jsou k nosníku 1 uchyceny rovněž držáky 51 solárních kolektorů 5.In the alternative embodiment of the connecting node according to FIG. 3, the anchoring element 7 is formed by a metal T-clamp 72 in a shortened version, which is attached to the formwork 9 and the roof supporting structure 10 by both arms. In another alternative embodiment according to FIG. 4, showing the vertical section BB of FIG. 1, the clamping element 12 is designed by means of a cotter pin 122 by means of which the collector holders 51 are also attached to the beam 1.

Pro solární kolektory 5 tvořené jednou řadou fotovoltaických článků malé výšky cca 15 cm, které jsou sezónně nastavitelné do tří poloh, je určeno další alternativní provedení spojovacího uzlu podle obr.5, kde svěmé prvky 12 jsou řešeny šroubovým spojem opatřeným křídlovou maticí 123 se zajištěním šroubového spoje proti uvolnění pomocí pojistné jazýčkové podložky 124. Přitom nosníky 1 jsou realizovány děrovanými pásovými podložkami 102 a souběžná poloha držáků 51 solárních kolektorů 5 je zajištěna drátovou pražnou vzpěrou 16. Rozpěmá část pružné vzpěry 16 ve tvaru oka 161 je usazena v neoznačených drážkách držáků 51. Nožky 162 pružné vzpěry 16 jsou přitom sevřeny mezi pásovými podložkami 102 nosníku 1 a výztuhou 17.For solar collectors 5 consisting of one row of photovoltaic cells of a small height of approx. 15 cm, which are seasonally adjustable in three positions, there is another alternative design of the connecting node according to Fig. 5, where the clamping elements 12 are solved by screw connection provided with wing nut 123 with screw locking. The beams 1 are realized by apertured belt washers 102 and the parallel position of the holders 51 of the solar collectors 5 is secured by a wire strut 16. The spaced portion of the elastic strut 16 in the form of an eye 161 is seated in the unmarked grooves of the holders 51. The legs 162 of the spring strut 16 are clamped between the belt washers 102 of the beam 1 and the reinforcement 17.

Další alternativní provedení spojovacího uzlu podle obr.6 je určeno pro střešní krytiny 3 realizované plechovými, azbestovými nebo sklolaminátovými střešními taškami 32 opatřenými na bocích podélnými prolisy 321. Kotevní prvky 7 jsou tvořeny nosnými hřeby 73, kteréjsou vedeny přes těsnící podložky 18, vyrobené s výhodou z PVC, a neoznačené otvory v podélných prolisech 321 střešních tašek 32 do bednění 9, v němž jsou ukotveny. V homí části jsou na nosné hřeby 73 pomocí pružných závlaček 122 uchyceny L-tyče 101 nosníků 1 a držáky 51 solárních kolektorů 5.Another alternative embodiment of the connecting node according to FIG. 6 is intended for roofing 3 realized by sheet metal, asbestos or fiberglass roofing tiles 32 provided with longitudinal indentations 321. The anchoring elements 7 are formed by supporting nails 73 which are guided over sealing washers 18, preferably PVC, and unmarked holes in the longitudinal embossments 321 of the roof tiles 32 into the formwork 9 in which they are anchored. In the upper part, the L-bars 101 of the beams 1 and the holders 51 of the solar collectors 5 are attached to the supporting nails 73 by means of spring cotters 122.

Konečně pak pro uplatnění konstrukce nosného rámu pro prejzové střešní krytiny 3Je znázorněno na obr.7, kde kotvící prvek 7 je tvořen nosnou konzolou 74, která je umístěna v mezeře mezi dvěma korýtky 33 a je svojí základnou 741 upevněna, například přibita, k bednění 9. Ve střední části je nosná konzola opatřena krytem 742 ve tvaru prejzy a v homí části jsou k ní šroubovým spojem 121 rozebíratelně připevněny jak L-tyče 101 nosníků 1, tak držáky 51 solárních kolektorů 5.Finally, in order to apply the structure of the supporting frame for the cladding roofing 31, it is shown in Fig. 7, where the anchoring element 7 is formed by a support bracket 74 which is located in the gap between two troughs 33 and fastened, for example nailed, to the formwork 9. In the central part, the support bracket is provided with a cover 742 in the upper part, in the upper part, both the L-bars 101 of the beams 1 and the holders 51 of the solar collectors 5 are detachably fastened to it by a screw connection 121.

Popsaná provedení nejsou jedinými možnými alternativami řešení nosných rámů fotovoltaických systémů, když spojovací uzly je možno konstmovat s kombinací různých standardních nosných a spojovacích prvků, aniž by to mělo vliv na funkčnost a podstatu technického řešení. Nosný rám je rovněž využitelný pro uchycení odrazových zrcadel či jiných odrazových ploch sloužících ke zvýšení účinnosti fotovoltaických systémů.The described embodiments are not the only possible alternatives to the support frames of photovoltaic systems when the connecting nodes can be constituted with a combination of different standard support and connecting elements without affecting the functionality and nature of the technical solution. The support frame is also useful for attaching reflective mirrors or other reflective surfaces to enhance the efficiency of photovoltaic systems.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Předkládané technické řešení je využitelné pro fotovoitaické systémy budované na střechách budov při jejich budování či rekonstrukcích, a to při vynaložení relativně nízkých nákladů a minimálním zásahu do architektury budov.The present technical solution can be used for photovoltaic systems built on the roofs of buildings during their construction or reconstruction, at a relatively low cost and minimal interference with the building architecture.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

A support frame, in particular for photovoltaic systems situated above a roof covering (3) of buildings, comprising a system parallel to the roof slope of arranged beams (1) coupled by crossbeams (2), the system being situated parallel to the roof covering surface (3), characterized in that the beams (1) are located above the joining lines of the roof covering parts (3) to which they are attached by means of joining nodes formed by detachably connectable anchoring elements (7) and clamping elements (12), the elements (7) are attached to the formwork (9) and / or to the roof structure (10) and are designed such that the use of the clamping elements (12) permits the detachable attachment and tightening of the beams (1) or the brackets (51). solar collectors (5).

Supporting frame according to claim 1, characterized in that the beams (1) are formed by mirrored perforated profiled L-bars (101) or by two perforated belt washers (102) positioned along the end portions of the anchoring elements (7), where they are optionally the end lines of the roof covering (3) are raised and crimped.

Supporting frame according to claims 1 and 2, characterized in that the beams (1) are adapted to receive the cabling (14) extending from the solar collectors (5).

Supporting frame according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the anchoring elements (7) are formed by L-clips (71) or T-clips (72) or supporting nails (73) or supporting brackets (74), wherein the clamping elements (12) are formed by screw connections (121) or resilient split pins (122) or wing nuts (123) with locking tongue washers (124).