DE102009029611A1

DE102009029611A1 - Verbindungselement und Halterung für regenerative Energiesysteme

Info

Publication number: DE102009029611A1
Application number: DE102009029611A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Meyer
Original assignee: FM KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Current assignee: FM KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement sowie eine Halterung für regenerative Energiemodulsysteme, insbesondere zum Halten von Photovoltaikmodulen, solarthermischen Modulen und/oder Windrädern. Erfindungsgemäß wird das Verbindungselement dazu ausgestaltet, die Halterung für regenerative Energiesysteme mit einem Dach zu befestigten. Die Halterung besteht aus einem Kunststoffkörper, welcher eine Unter- und eine Oberseite aufweist, wobei die Unterseite geeignet ist, mit einer Unterlage, z. B. einem Dach, insbesondere auch einem Flachdach, mittels des Verbindungselements verbunden zu werden, und wobei die Oberseite zur Unterseite um einen vorbestimmten Winkel geneigt ist und die Halterung Versteifungen aufweist und oberseitig eine Einrichtung zur Aufnahme und bevorzugt auch Befestigung der regenerativen Energiemodule versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement sowie eine Halterung für regenerative Energiemodulsysteme sowie ein regeneratives Energiemodulsystem.
Regenerative Energiemodule (im Folgenden nur „Energiemodule” genannt) sind bekannt, und zwar in vielfältigsten Ausführungen und Ausformungen. Dabei handelt es sich regelmäßig um Photovoltaik oder auch solarthermische Module oder Windräder, die im Wesentlichen eine rechteckige oder quadratische Grundfläche aufweisen und einige Millimeter, meist einige Zentimeter, z. B. bis zu 15 cm, dick sind.
Solche Energiemodule werden bevorzugt auch auf Dächern aufgesetzt und müssen dort entsprechend befestigt werden, damit die Energiemodule sowohl bei Sturm und Wind, aber auch bei Regen und Schneelasten sicher auf dem Dach verbleiben.
Es gibt bereits eine Vielzahl von technisch anspruchsvollen Vorschlägen für Halterungen von Energiemodulen wie zum Beispiel von Photovoltaikmodulen. Diese Halterungen bestehen einerseits regelmäßig aus zusammengeschraubten oder zusammengefügten Einrichtungen, die mit der Unterlage, z. B. dem Dach, verbunden werden können und andererseits dann oberseitig das gewünschte Energiemodul aufnehmen und auch weisen die bekannten Halterungen Möglichkeiten auf, die Energiemodule an den Halterungen sicher zu befestigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die bisherigen Verbindungen der Halterungen mit einem Dach weiterzuentwickeln, um einerseits die Kosten für die Verbindung zu reduzieren und andererseits auch die Montage der Energiemodule auf dem Dach schneller durchführen zu können und eine Aufnahme von Energiemodulen jeglicher Art zu ermöglichen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Verbindungselement für eine Halterung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß besteht das Verbindungselement aus einer Schraube und einem tellerartig ausgebildeten Dichtelement. Die Schraube ist außenseitig mit einem Schraubgewinde versehen und weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, so dass beide Enden der Schraube auf unterschiedlichen Seiten des Dichtelements zur Anlage kommen. Weiterhin weist das Dichtelement einen ersten, im Querschnitt des Dichtelements liegend senkrecht zur Längsachse der Schraube ausgebildeten Bereich auf, der eine Vertiefung ausbildet, um ein Feststell- und Dichtungselement aufzunehmen. Das Feststell- und Dichtungselement umschließt die Schraube und das erste Ende der Schraube und das Feststell- und Dichtungselement sind um mehr als 5 mm voneinander beabstandet.
Das Dichtelement weist weiterhin Stützelemente auf, die einerseits zwischen Schraube und Dichtelement angeordnet sind und zusätzlich außenseitig am Dichtelement angeordnet sind. Durch diese Stützelemente wird die Stabilität des Verbindungselements umfassend erhöht.
Das Feststell- und Dichtungselement, welches in die Vertiefung des Dichtelements zu Anlage kommt, ist aus einem elastischen Material, vorzugsweise Gummi, gefertigt. Bei Festschrauben der Halterung auf dem Verbindungselement mit z. B. einer handelsüblichen Mutter wird das Feststell- und Dichtungselement an die Außenwände der Vertiefung angepresst und schließt somit den Öffnungsbereich des Verbindungselements, welche die Schraube umgibt, wasserdicht ab.
Das Verbindungselement ist aus Kunststoff gefertigt und weist eine hohe Festigkeit auf.
Erfindungsgemäß wird eine Halterung für regenerative Energiesysteme über das Verbindungselement auf einem Dach befestigt wird. Dabei wird zunächst das Verbindungselement z. B. durch Verschrauben des einen Endes der Schraube mit einem Dübel und/oder Verkleben des Dichtelements auf dem Dach befestigt. Die Halterung kommt dann auf dem Verbindungselement zu Anlage und wird mit dem anderen Ende der Schraube verbunden und verschraubt.
Erfindungsgemäß besteht die gesamte Halterung für die Energiemodule im Wesentlichen nur noch aus einem einzigen Teil, nämlich einer Aufnahme, die eine Unterseite und eine Oberseite aufweist, wobei die Oberseite zur Unterseite um einen vorbestimmten und gewünschten Winkel geneigt ist. Darüber hinaus sind hinreichend Versteifungen in der gesamten Halterung ausgebildet, um bei Einwirkungen der Wetterunbillen auf die Energiemodule eine Verformung der gesamten Halterung zu vermeiden und einen sicheren Halt der Energiemodule zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Halterung ist vor allem auch geeignet, um Energiemodule auf Flachdächer zu installieren, sie erlaubt durch ihre serienmäßige Vorfertigung in einer Kunststoffproduktion überaus günstige Anfertigungspreise für die Halterung selbst, und vor allem ermöglicht sie es, dass die gesamte Montage der Halterung nur noch darin besteht, die Halterung selbst auf dem Dach zu befestigen und mithin kann anschließend sofort das Energiemodul an der Halterung angebracht werden.
Durch die wannenförmige Ausbildung ist es auch möglich, dass die Halterung innenseitig ein Beschwerungsgut aufnimmt, z. B. Sand, Beton oder Split oder dgl., um somit die Gesamtmasse zu erhöhen, und zwar dass es einerseits insgesamt zur Erhöhung einer Dachlast führt, aber andererseits auch die Trägheit der gesamten Einrichtung erhöht und sie somit noch deutlich besser als bisher gegenüber den Einwirkungen von Sturm, Wind, etc. sichert und dies mit einem sehr einfachen Mittel.
Die erfindungsgemäße Halterung erspart die bisherigen Metallgerüste zur Befestigung und da diese Metallgerüste im Gegensatz zum Kunststoff auch ständig einer Korrosion unterworfen sind und damit auch einer Pflege und Wartung bedürfen, ist ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Halterung, auch die After Sales Wartungs- und Servicekosten zu verringern.
Die erfindungsgemäße Halterung ist auf jeder Dachkonstruktion einsetzbar, wie bereits erwähnt auch auf Flachdächern und es bedarf lediglich eines einzigen Kunststoffproduktionsherstellschritts, um die Halterung dann in großen Stückzahlen zu äußerst günstigen Preisen produzieren zu können.
Bei den verwendeten Modulen handelt es sich um Photovoltaik-, solarthermische Module oder ein Windrad. Die Photovoltaik- und die solarthermischen Module sollen im Wesentlichen eine rechteckige oder quadratische Grundfläche aufweisen und einige Zentimeter, z. B. bis zu 15 cm, dick sein. Dabei sollen die solarthermischen Module dazu ausgebildet sein, Wasser als Energieaufnahme- und Energietransportmittel aufzunehmen und wieder abzugeben. Dies wird im Wesentlichen durch ein schlauchartiges Leitungssystem in dem solarthermischen Modul realisiert. Weiterhin umfasst das verwendete Windrad einen Rotor und einen Generator, wobei der Rotor über eine Welle mit dem Generator verbunden ist.
Erfindungsgemäß werden nun das Photovoltaik-, das solarthermische Modul und/oder das Windrad auf der Halterung kombiniert. Das heißt, die Halterung ist dazu ausgebildet, die Module übereinander aufzunehmen. Diese Anordnung hat eine Reihe von Vorteilen. Neben der üblichen Funktionsweise des Photovoltaikmoduls wird zum einen die zusätzliche Sonnenenergie, welche in Form von Wärme auf die Vorrichtung strahlt, vom solarthermischen Modul aufgenommen und zur weiteren Verwertung, zum Beispiel als Warmwasseraufbereitung, abtransportiert und zum anderen bringt das solarthermische Modul den Effekt, dass die gesamte Vorrichtung gekühlt wird. Das Windrad arbeitet in üblicher Funktionsweise als zusätzlicher Stromerzeuger und hat z. B. eine Leistung von 500–1000 W.
Erfindungsgemäß kann die Halterung auch eine Größe aufweisen, so dass wenigstens zwei Halterungen ein Halterungssystem bilden, dass wenigstens ein regeneratives Energiemodul aufnehmen kann.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein solarthermisches Modul vorgesehen, welches eine Ober- und Unterseite aufweist. Die Oberseite ist dabei eben bzw. glatt ausgebildet, um genügend Platz für darüber angeordnete Energiemodule, wie zum Beispiel ein Photovoltaik-modul, bereitzustellen. Die Unterseite ist wellenförmig ausgestattet, so dass Öffnungen zwischen der Ober- und Unterseite verbleiben. Diese Öffnungen bilden eine Leitung aus, durch die Wasser geführt werden kann. Die Wasserleitungen sind S-fömig bzw. mäander-förmig ausgestaltet. Weiterhin weist das solarthermische Modul einen Wassereinlass und einen Wasserauslass auf. Der Wasserauslass eines ersten solarthermischen Moduls kann über ein Verbindungsstück mit dem Wassereinlass eines zweiten solarthermischen Moduls verbunden werden. Somit können mehrere Module miteinander verbunden werden und bilden einen einzigen Wasserkreislauf. Das Wasserleitungssystem eines solarthermischen Moduls hat ein Fassungsvermögen von etwa 3 Litern.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei besonders bemerkt werden muss, dass die konkret dargestellten Formen nur beispielhaft sind und dass sich eine Vielzahl von anderweitigen Ausformungen oder Ausbildungen gestalten lassen, je nachdem wie das Kunststoffspritzwerkzeug ausgebildet ist.
Die 1 zeigt in der Seitenperspektivansicht die erfindungsgemäße Halterung 1, welche eine Unterseite 2 und eine Oberseite 3 aufweist. Auf der Unterseite wird die Halterung später auf der Unterlage, z. B. einer Dachfläche oder einer Dachkonstruktion, befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise mittels Schrauben erfolgen, die vom Inneren 4 durch Bohrungen angebracht werden.
Wie bereits in 1 zu erkennen, bildet die Oberseite 3 eine Ebene, welche zur Ebene der Unterseite 2 geneigt ist. Der Neigungswinkel kann bei der Produktion der Halterung individuell eingestellt werden, vorzugsweise auf 10 bis 20 Grad, so dass nach der Produktion der Neigungswinkel von z. B. 15 Grad zwischen Unter- und Oberseite fest eingestellt ist.
Wie auch bereits in 1 zu erkennen, ist die Halterung im Wesentlichen wannenförmig ausgebildet, d. h. sie weist einen Innenraum auf und in diesem Innenraum sind Versteifungen ausgebildet, um der gesamten Halterungskonstruktion eine möglichst hohe Verbindungssteifigkeit zu verleihen.
Gleichzeitig ist der Innenraum aber auch geeignet, um Beschwerungsmittel, z. B. Sand, Beron oder Rollsplit oder dgl., aufzunehmen, was insgesamt die Stabilität der Halterung als solche, vor allem aber ihre Festlage auf der Dachkonstruktion verbessert, weil durch das Beschwerungsmittel die gesamte Trägheit der Halterung deutlich erhöht wird und somit angreifenden Wind ein deutlich größerer Widerstand geleistet werden kann.
Die weiteren 2 und 3 zeigen weitere perspektivische Ansichten der erfindungsgemäßen Halterung.
Auf der Oberseite sind auch an den beiden gegenüberliegenden Seiten, die in 2 links und rechts liegen, überstehende Ränder 6 und 7 zu erkennen, die, wie in 1 zu sehen, mit Bohrungen 8 versehen sind. Diese Ausbildung dient dazu, um eine Aufnahme für die Solarpanel aufzunehmen, so dass die Solarpanel letztlich nur noch eingerastet oder in eine Einrichtung eingeschoben werden müssen, und dann sicher mit der Halterung 1 verbunden sind.
Es versteht sich von selbst, dass die Ausbildung von Versteifungen 9 in verschiedenster Art und Weise ausgeführt werden kann.
Bevorzugt ist die Versteifung so ausgebildet, dass sie weniger als 30%, besonders bevorzugt weniger als 50 bzw. 70% des Innenraums der Halterungseinrichtung einnimmt, um somit möglichst viel Volumen für das Beschwerungsmittel zu belassen.
3 zeigt die Halterung von der Unterseite und hierbei ist zu erkennen, dass an der Unterseite 3 mehrere, im dargestellten Beispiel drei – parallel zueinander ausgerichtete – Stege 10 ausgebildet sind, die einstückig mit der Halterungseinrichtung 1 verbunden sind. Diese Stege sind mit entsprechenden Bohrungen 11 versehen, die von der Innenseite der Halterung ebenfalls zugänglich sind, so dass Schrauben von der Innenseite der Halterung durch die Stege in die Unterlage eingebracht werden können, um somit die gesamte Halterung auf einer Unterlage sicher zu befestigen.
Die Unterlage kann dabei eine Dachlattenkonstruktion sein, ein Flachdach, aber auch ein Untergerüst, welches dafür sorgt, dass die durch die Halterung und durch die Solarpanel eingebrachte Dachlast gleichmäßig auf das gesamte Dach verteilt wird.
Die 4 bis 14 zeigen eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform in verschiedenen Ansichten. Dabei ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Halterung 1 aus zwei Teilen besteht, nämlich einem äußeren Teil 12 und einem inneren Teil 13, welche bevorzugt durch ein Twin-Sheet-Verfahren zu einem einzigen Teil fest verbunden sind.
Bei dem Twin-Sheet-Verfahren werden in einem Arbeitsgang zwei thermoplastische Platten – im vorliegenden Teil also der Außenteil 12 und der Innenteil 13 – erhitzt und durch Vakuumformung gleichzeitig zu einem Hohlkörper verschweißt. Die Schweißflächen oder -punkte können innerhalb eines Teils bzw. der Teile frei gewählt werden und somit können beide Teile 12 und 13 ohne Lösungsmittel und Schweißzusätze miteinander fest verbunden werden.
Die Längen- und Breitenmaße der Halterung 1 betragen dabei bevorzugt z. B. 125 × 60 cm, entsprechen also dem Normmaß für Photovoltaikpanele bzw. Photosolarmodulen.
In den 4 ff. ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Halterung sowohl einen Kabeldurchbruch aufweist, um ein Kabel oder eine Leitung, welche von dem Energiemodul unterseitig abführt, aufzunehmen. Dabei ist wie in 4 zu erkennen, im Inneren ein Kabeldurchführungskanal 14 ausgebildet, welcher insbesondere in den 10 aus der Seitenansicht noch besser zu erkennen ist.
Da das Außenteil 12 und das Innenteil 13 zwar an bestimmten Stellen durch das Twin-Sheet-Verfahren verbunden sind, im Übrigen aber zwischen ihnen ein Hohlraum gebildet ist, können diese Hohlräume dazu verwendet werden, das Beschwerungsmaterial, also Sand, Kies, Split oder Beton oder dgl. über nach oben offene Öffnungen 17, aufzunehmen, und durch die Verfüllung der Hohlräume mit dem Beschwerungsmaterial nimmt dabei nicht nur das Gesamtgewicht der Halterung deutlich zu, was die Lage der Halterung mit dem darauf montierten Energiemodul noch verbessert, sondern die gesamte Halterungsstruktur und -konstruktion wird dabei deutlich stabiler und noch verwindungssteifer.
Wie in der 4 bereits ebenfalls zu erkennen ist, dass die dargestellte erfindungsgemäße Halterung auch so ausgebildet, dass mehrere der Halterungseinrichtungen an ihren kurzen Seiten durch eine entsprechende dortige Ausformung jeweils in eine Rast- und Schnappverbindung gebracht werden können, um somit mehrere Halterungsvorrichtungen nacheinander miteinander zu verbinden, wie dies z. B. in 6, 8, 9, 11 dargestellt ist.
7 zeigt die erfindungsgemäßen Halterungseinrichtung 1, welche eine wellig ausgeformte Unterseite 2 aufweist, und welche vor allem auch unterseitig Wasserablaufschlitze 15 sowie seitlich auch Belüftungsöffnungen 16 aufweist. Die Belüftungsöffnungen 16 sind auch in 5, 6, 10, 11, 12 und 13 gut zu erkennen. Sie dienen dazu, dass beim Betrieb auch an sehr heißen Tagen wenigstens kühle Luft an die Unterseite der Energiemodule gelangen kann und diese als auch die Halterungsvorrichtung vor Überhitzung somit schützen.
In 4 und auch anderen ist auch zentral mittig am Boden der Halterungsvorrichtung eine Befestigungsfläche mit einem Wasserablauf vorgesehen. Diese Befestigungsfläche ist bevorzugt ein Schlitz, durch welchen entsprechende Befestigungseinrichtungen geführt werden können, um die gesamte Halterung am Unterboden zu befestigen, gleichwohl jedoch noch ein Verschwenken der Halterung um den Befestigungspunkt zu ermöglichen.
9 zeigt eine erfindungsgemäße Halterungseinrichtung, bei welcher zwei einzelne Halterungen miteinander verrastet/verschnappt, also miteinander fest verbunden sind, wobei eine der beiden Halterungseinrichtungen bereits mit einem Energiemodul 20 bedeckt ist.
10 zeigt eine Halterungseinrichtung mit einem aufgenommenen Energiemodul 20 von der Seite, und hierbei ist gut zu erkennen, dass die Unterseite 2 des Energiemoduls durch Öffnungen 16 gut belüftet wird.
Es ist auch möglich, alle Belüftungsöffnungen mit einem Gitter oder Gaze oder dgl. zu versehen bzw. auszubilden, um somit zu verhindern, dass das Innere der Halterungseinrichtung von Vögeln, Tieren aller Art als Behausung angenommen wird. Wenn die Belüftungsabdeckung in einer Kunststoff-Gitterform ausgeführt wird, kann dieses bereits bei der Produktion der Halterungseinrichtung geschehen und ist somit Teil des gesamten Produktionsprozesses der Halterungseinrichtung.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 15 bis 20 dargestellt. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass auch die Merkmale der anderen Ausführungsbeispiele auch an dem Ausführungsbeispiel gemäß der 15 bis 20 bevorzugt zur Ausführung kommen können, auch wenn dies nicht in den Figuren selbst dargestellt ist, weil in den Figuren der Schwerpunkt auf andere Merkmale gelegt wird.
15 zeigt den Querschnitt der erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Halterung 1.
Hierbei ist zu erkennen, dass der Winkel zwischen Unter- und Oberseite 2, 3 etwa 20 bis 22 Grad, z. B. 21 Grad, ist und der Winkel zwischen der Rückseite 21 und der Unterseite 2 etwa 33 bis 37 Grad, bevorzugt 35 Grad, beträgt.
Ferner Ist zu erkennen, dass sowohl die Oberseite 3 eine wannenartige Vertiefung 22 aufweist, die in den Innenraum 24 der Halterungseinrichtung hereinragt, während an der Unterseite 2 ebenfalls Materialausformungen 25 ausgebildet sind, die ebenfalls in das Innere 24 der Halterungseinrichtung 1 hineinragen, und zwar so, dass die von der Oberseite 3 als auch von der Unterseite 2 in das Innere hineinragenden Ausformungen 22, 25 sich gegenseitig berühren und wie im dargestellten Beispiel in 15 zu erkennen, wird die wannenartige Vertiefung 22 von den Materialausformungen 25 von der Unterseite 2 beidseitig umschlossen. Dabei berühren sich die jeweiligen Materialausformungen 21, 25 gegenseitig und können bei Bedarf auch gegeneinander verklemmt werden, um eine sehr hohe Stabilität der gesamten Halterungseinrichtung 1 zu erreichen.
In 15 ist auch sehr gut zu erkennen, dass auf der Oberseite 3, sowohl am höchsten als auch am tiefsten Punkt, eine stufenartige Kontur 26, 27 ausgebildet ist. Im dargestellten Beispiel ist diese dreistufig und sowohl die unterste und die jeweiligen Stufen liegen auf der gleichen Höhe, bezogen auf die Ebene, die durch die Oberseite 3 aufgespannt wird. Dadurch können Energiemodule verschiedener Abmaße auf die jeweiligen Ebenen gelegt werden und optimal befestigt werden, z. B. mittels einer Befestigungseinrichtung, welche ihrerseits mit einem Neoprenkleber mit der Halterungseinrichtung 1 verbunden wird.
In den weiteren Figuren ist die Ausgestaltung der Erfindung mittels eines Beispiels weiter erläutert, wobei
16a, b jeweils eine perspektivische Oben-Aufsicht zeigt,
17 eine Ansicht von vorne,
18 die Ansicht der Rückseite und
19 die Ansicht der Unterseite.
An der Unterseite 2 sind drei in einer Linie liegende Schlitze 28 zu erkennen und außen vier weitere Auflageflächen 29, so dass die gesamte Halterungseinrichtung bei Auflage auf einer Unterlage wenigstens an 5 Punkten aufliegt. In der 19 sind auch die wannenartigen Vorsprünge 25 zu erkennen, die sich von der Unterseite 2 in das Innere der Halteeinrichtung 1 erstrecken.
20 zeigt eine weitere Oben-Aufsicht der erfindungsgemäßen Halterungseinrichtung 1.
Hierbei ist zu erkennen, dass die zentrale wannenartige Ausbildung 22, die sich von der Oberseite 3 in das jeweils Innere der Halterungseinrichtung 1 erstreckt, einen nach unten offenen Boden 29 aufweist, so dass dadurch auch ein Zugang zu den Schlitzen 28 (Öffnungen) gegeben ist, durch die ein Befestigungswerkzeug in die Unterlage eingebracht werden kann.
Durch diese wannenartige Vertiefung 22 bzw. deren Öffnung 29 kann Beschwerungsmaterial, also Sand, Split, Beton oder dgl., eingebracht werden, so dass bei Auffüllung der oberseitigen Wanne 22 mit dem Material das gesamte Beschwerungsmaterial sowohl bis zum Boden der Halterungseinrichtung liegt und wenn das Beschwerungsmaterial Beton ist, so gibt es auch eine strukturelle Verbindung zwischen der Unter- und Oberseite 2, 3 durch das Beschwerungsmaterial selbst.
In 20 ist seitlich auch ein Vorsprung 30 zu erkennen, der dazu dient, einen Rasteingriff mit der seitlichen Anlage einer weiteren Halterungseinrichtung vorzusehen.
21 zeigt eine Ansicht der Unterseite einer weiteren Ausführungsform.
Die Ausführungsform aus 21 entspricht im Wesentlichen der aus 19, wobei hier die gesamte Halterungseinrichtung bei Auflage auf einer Unterlage wenigstens an 9 Punkten aufliegt. Es sind wie in 19 auch die wannenartigen Vorsprünge 25 zu erkennen, die sich von der Unterseite 2 in das Innere der Halteeinrichtung 1 erstrecken.
22 eine perspektivische Draufsicht zeigt einer weiteren Ausführungsform.
Es ist zu erkennen, dass die Halterung 1 Öffnungen 32 für das Befüllen mit Schüttgut zur Stabilisierung der gesamten Haltevorrichtung aufweist. Weiterhin ist zu erkennen, dass eine Verjüngung der Kontur für das Anreihen von mehreren Haltern vorgesehen ist. Die Öffnungen 34 dienen zur Belüftung. Aussparungen 35 für das Ablaufen von Kondensat sind ebenfalls vorgesehen. Es ist weiterhin zu erkennen, dass die Halterung 1 Kabelhalter 36 an den entsprechenden Stellen aufweist. Es ist weiterhin zu erkennen, dass die Öffnungen 34 in den treppenartigen Absätzen 26, 27 eine Öffnung nach oben bilden. Wenn nun das Photovoltaikmodul nicht auf einen der untersten Ebenen aufliegt, sondern auf einer der höheren Stufen und dann zwischen den Stufen und dem Photovoltaikmodul Öffnungen freibleiben, kann warme Luft wie bei einem Kamineffekt abziehen und das Photovoltaikmodul wird somit gekühlt. Liegt jedoch das solarthermische Modul darunter, so verschließt es automatisch diese Lüftungsöffnungen, so dass wenigstens keine Luft mehr aus dem Inneren des Halters nach oben an das Photovoltaikmodul gelangen kann, Somit kann die Wärme des Photovoltaikmoduls nahezu vollständig vom solarthermischen Modul aufgenommen werden.
23 zeigt eine weitere Oben-Aufsicht der Ausführungsform aus 22.
Hierbei ist zu erkennen, dass die zentrale wannenartige Ausbildung 22, die sich von der Oberseite 3 in das jeweils Innere der Halterungseinrichtung 1 erstreckt, einen nach unten offenen Boden 29 aufweist, so dass dadurch auch ein Zugang zu den Schlitzen 28 (Öffnungen) gegeben ist, durch die ein Befestigungswerkzeug in die Unterlage eingebracht werden kann.
Durch diese wannenartige Vertiefung 22 bzw. deren Öffnung 29 kann Beschwerungsmaterial, also Sand, Split, Beton oder dgl., eingebracht werden, so dass bei Auffüllung der oberseitigen Wanne 22 mit dem Material das gesamte Beschwerungsmaterial sowohl bis zum Boden der Halterungseinrichtung liegt und wenn das Beschwerungsmaterial Beton ist, so gibt es auch eine strukturelle Verbindung zwischen der Unter- und Oberseite 2, 3 durch das Beschwerungsmaterial selbst.
Weiterhin weist die Halterung Griffe 31 zum Heben der Halterungsvorrichtung auf. Die Rückseite 21 besteht aus einer aerodynamisch geformten Rückwand.
Die stufenkantige Kontur 30 dient als Seitenanschlagkante für Solarelemente, wie Photovoltaik- oder solarthermische Module, in zwei Ebenen.
24 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halterung für Energiemodule 900.
Es zu erkennen, dass Unter- 902, Ober- 903 und Rückseite 921 im Querschnitt einen stabilen Rahmen aufspannen, der der gesamten Halterung eine größtmögliche Stabilität verleiht.
Hierbei ist zu erkennen, dass der Winkel zwischen Unter- und Oberseite 902, 903 etwa 20 bis 22 Grad, z. B. 21 Grad, ist und der Winkel zwischen der Rückseite 921 und der Unterseite 902 etwa 33 bis 37 Grad, bevorzugt 35 Grad, beträgt.
Die Unterseite 902 gezeigt in 24a) weist Öffnungen 929 und Schlitze 928 auf. Weiterhin sind Öffnungen 910, 911 zum Befüllen der Halterung mit Schüttgut zur Stabilisierung der gesamten Haltevorrichtung vorgesehen. Die Oberseite 903 weist ebenfalls Öffnungen 912 auf. Die Oberseite 903, Unterseite 902 und die Rückseite 921 sind über eine erste Seite 904, eine zweite Seite 905, eine dritte Seite 906 und eine vierte Seite 907 verbunden. Die Halterung 900 wird als ein Teil einer gesamten Halterung für Energiemodule bestehend aus zwei oder mehr Halterungen 900 verwendet.
Die Halterung 1 besteht aus Polykarbonat und weist eine hohe Festigkeit auf. Weiterhin weist die Halterung 1 ein Gewicht von nur 7 bis 8 kg auf. Das Polykarbonat ist sehr temperatur- und UV-stabil. Die Temperaturvariabilität reicht von minus 100°C bis 135°C.
25 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer Halterung 1, einem solarthermischen Modul 100 und einem Photovoltaikmodul 200.
26 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform aus 1.
Hierbei ist zu erkennen, dass das solarthermische Modul 100 zwischen dem Photovoltaikmodul 200 und der Halterung 1 angeordnet ist. Das solarthermische Modul 100 weist weiterhin ein schlauchartiges Wasserleitungssystem 101 auf, wobei die Wasserleitung im Wesentlichen S-förmig ausgebildet bzw. mäanderförmig verlegt ist, um eine verbesserte Wärmeaufnahme der Sonnenstrahlung zu gewährleisten. Das solarthermische Modul 100 und das Photovoltaikmodul 200 werden übereinander angeordnet und nicht miteinander verbunden. Dabei kann der Abstand zwischen beiden Modulen durchaus einige cm betragen, z. B. 3 cm.
27 zeigt eine Ausführungsform eines solarthermischen Moduls 100 in unterseitiger Ansicht.
28 zeigt eine Ausführungsform eines solarthermischen Moduls 100 in oberseitiger Ansicht.
29 zeigt eine vergrößerte Teilansicht bzw. Schnitt einer Ausführungsform des solarthermischen Moduls 100
30 zeigt eine weitere Ausführungsform des solarthermischen Moduls 100.
In 27 ist zu erkennen, dass das Wasserleitungssystem 101 im Wesentlichen S-förmig ausgebildet bzw. mäanderförmig verlegt ist. Es ist weiterhin in den 27 bis 29 zu erkennen, dass das solarthermische Modul eine Oberseite 104 und eine Unterseite 102 aufweist. Die Oberseite 104 ist eben ausgestaltet. Die Unterseite 102 weist eine Wellenform auf, so dass Öffnungen 101 verbleiben. Diese Öffnungen 101 werden als Wasserleitungen verwendet und weisen für ein solarthermisches Modul ein Innenvolumen von ca. 3 Litern auf. Weiterhin sind die solarthermischen Module miteinander verbindbar, um einen einzigen Wasserkreislauf zu bilden. Gemäß 30 sind mehrere solarthermische Module 100a, 100b, 100c schematisch dargestellt. Die solarthermischen Module 100a, 100b, 100c weisen jeweils einen Wassereinlass 502 und einen Wasserauslass 504 auf. Der Wassereinlass 502 bzw. der Wasserauslass 504 sind so angeordnet, dass beim Zusammenführen von mehreren Solarthermiemodulen das folgende Modul 100b (100c) mit seinem Wassereinlass direkt beim Auslass des vorhergehenden Moduls 100a (100b) zu Anlage kommt. Wasserein- und auslass müssen nur noch mittels eines Verbindungsstücks 506 miteinander verbunden werden. Alternativ kann aber auch der Auslass schon mit einem entsprechenden Verbindungsstück versehen werden, sodass dort direkt der Anschluss an ein nächstes Energiemodul gestaltet werden kann.
31 zeigt eine Ausführungsform eines Windrades 300.
32 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Windrades 800.
33 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Halterung 1 und einem Windrad 300 in einer Draufsicht.
34 zeigt die Ausführungsform mit einer Halterung 1 und einem Windrad 300 in einer Seitenansicht.
35 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Halterung 1 und einem Windrad 800 in einer Draufsicht.
36 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer Halterung 1 und einem solarthermischen Moduls 100.
37 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer Halterung 1, einem Photovoltaikmodul 200 und einem Windrad 800.
Das Windrad weist in der ersten Ausführungsform 300 einen Rotor 301, eine Welle 302 und einen Generator 303 auf. Eine weitere Ausführungsform eines Windrades 800 ist in 33 gezeigt. Das Windrad 800 weist ebenfalls einen Rotor 801 und eine Welle 802 auf, wobei sich das Windrad 800 von der ersten Ausführungsform 300 in der Ausgestaltung der Rotorblätter 810a, 810b unterscheidet. Es ist zu erkennen, dass das Windrad 300 bzw. 800 an einer Ecke der Halterung 1 angeordnet ist. Der Generator des Windrades 303 befindet sich innerhalb des Gehäuses der Halterung 1. Das heißt, der Generator 303 ist von der Unterseite 2, der Oberseite 3 und der Rückseite 303 der Halterung 1 eingeschlossen. Die Welle 302, welche den Generator mit dem Rotor 301 verbindet, weist eine bestimmte Länge auf, so dass sich der Rotor 301 außerhalb der Halterung 1 und beabstandet über den Photovoltaik- bzw. solarthermischen Modulen befindet. Somit sind Windrad, Photovoltaik- bzw. solarthermisches Modul derart auf der Halterung 1 angeordnet, dass die Module in ihrer Funktionsweise optimal eingesetzt werden können.
38 zeigt eine weitere Ausführungsform eines regenerativen Energiesystems mit Halterungen 900 und einem Energiemodul 600.
39 zeigt eine weitere Ausführungsform eines regenerativen Energiesystems mit Halterungen 900 und einem Energiemodul 700.
Eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform für ein regeneratives Energiemodulsystem mit zwei Halterungen 900 und einem Energiemodul (600, 700) ist ebenfalls gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass jeweils die Enden des Energiemoduls (600, 700) mit den Halterungen 900 verbunden sind somit gehalten werden.
40 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Verbindungselements 1000 für eine Halterung für Energiemodule mit einem ersten Dichtelement 1002, einer Schraube 1004 und einem zweiten ringförmigen Dichtelement 1006.
41 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform aus 40.
42 zeigt eine weitere Ansicht der Ausführungsform aus 40.
43 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Verbindungselements 3000 mit einem ersten Dichtelement 1002 (z. B. Abdichtungskappe), einem zweiten Dichtelement 1006 (z. B. einem Dichtring), einer Schraube 3004, Schraubenmutter 3006.
Hierbei ist zu erkennen, dass das erste Dichtelement 1002, 2002 als Kappe (mit radial abstehendem Rand C) ausgebildet ist. Die Schraube 1004, 3004 ist mittig angeordnet und wird von dem ersten Dichtelement 1002 und dem zweiten Dichtelement 1006 umschlossen. Weiterhin sind die beiden Enden A, B der Schraube auf beiden Seiten beabstandet zum ersten Dichtelement angeordnet. Dabei weisen die Enden je nach Ausführungsform einen kleineren oder größeren Abstand zum ersten Dichtelement auf. Das erste Dichtelement weist weiterhin auf einer Seite einen vertieften Bereich 1010, 2010 auf, welcher das zweite Dichtelement 1006 vollständig oder teilweise aufnehmen kann. Weiterhin ist ein Kappenträger 1008, welcher das erste Dichtelement 1002 stützt, zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich zur Schraubverbindung durch das eine Ende der Schraube sind die äußeren Flächen C des Dichtelements 1002 ebenfalls dazu vorgesehen, mit der Dachoberfläche verklebt zu werden. In der Ausführungsform gemäß 43 ist zu erkennen, dass ein Dübel 3008 vorgesehen ist, um das Verbindungselement mit dem Dach fest zu verschrauben. Weiterhin ist ein Schraubenelement 3006 sowie das Arretierungselement 3010 dazu ausgebildet, dass die Halterung 1 zwischen der Schraube 3006 und dem Arretierungselement 3010 bzw. erstem Dichtelement 1002 (siehe 48, 49) zur Anlage kommt und dabei durch Anziehen der Schraubenmutter 3006 arretiert und befestigt wird.
44 bis 47 zeigen weitere Ansichten und Details des in 43 dargestellten Verbindungselements.
48 und 49 zeigen, wie die Halterung 1 mittels des Verbindungselements mit einem Untergrund, nämlich einem Flachdach, fest verbunden wird.
Dabei ist zu sehen, dass die Halterung unterseitig Aussparungen aufweist, die weitestgehend formschlüssig auf dem kappenförmigen Abdichtungselement zur Anlage kommen. 49 zeigt, dass die Schraubenmutter 3006 auch mit einen Materialteil, der von der Oberseite der Halterung bis nach unten reicht, zusammenwirkt.
Das zweite Dichtelement 1006 ist – wie bereits erwähnt – bevorzugt als Dichtring ausgebildet und zwar bestehend aus einem metallischen Ring mit Innengewinde und einem wie in der Querschnittszeichnung gut erkennbaren Dichtkörper aus EPDM-Material (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk).
Nachfolgend wird nun ein Verfahren beschrieben zur Befestigung der Energiemodul-Halterung auf einem Dach, insbesondere einem Flachdach.
Zunächst wird ein Loch in das Flachdach gebohrt, welches gerade so groß ist, um die Schraube 1004 aufzunehmen. Die Befestigungsschraube ist bevorzugt eine M10-Schraube und stellt das Basiselement dar, welches die Windlasten direkt in die Unterkonstruktion des Daches weiterleitet. Die Befestigungsschraube 1004 hat je nach Art und Unterkonstruktion verschiedene Ausführungen, nämlich

a) Montage im Trapezblech: Die Befestigungsschraube 1004 wird mittels einer vormontierten Blindnietmutter M8 im Trapezblech befestigt. Ein in der Niete integrierter Dichtring und das Vernieten sorgen für eine luftdichte Verbindung im Bohrloch. So sind Tauwasserschäden ausgeschlossen.
b) Montage in Beton: Die Befestigung erfolgt mit einem konventionellen Kunststoffdübel, der in den Beton eingelassen wird. Die Befestigungsschraube 1004 besitzt vorzugsweise auch einen vorderen Holzgewindeteil und kann somit in den Dübel 3008 eingeschraubt werden.
c) Montage in Holz: Bei einer Unterkonstruktion aus Holz wird die gleiche Schraubenart verwendet wie bei der Befestigung in Beton, die Schraube wird jedoch direkt ins Holz eingeschraubt.

Nach Setzen der Schraube wird auf die Befestigungsschraube ein Kappenträger 1008 gesetzt. Dieser dient als Abstandshalter zur Befestigung des Energiemodul-Halters. Zugleich legt er den kritischen Schnittpunkt der Schraubenbefestigung aus der wasserführenden Ebene einige Zentimeter, z. B. 4 cm, nach oben und sorgt so für zusätzliche Sicherheit. Der Kappenträger besteht aus Kunststoff, weist vorzugsweise Versteifungsrippen und dergl. auf und ist damit extrem witterungsbeständig.
Über dem Kappenträger 1008 liegt eine Abdichtungskappe 1002. Die besteht – je nach Art der Dachhaut – aus PVC, FPO oder Bitumenbahn oder dergl. und wird mit dieser verklebt oder verschweißt. Da somit Abdichtungskappe 1002 und Dachhaut aus identischem Material bestehen (können), ist diese Verbindung absolut wasserdicht, sicher und dauerhaft.
Im oberen Bereich des Kappenträgers 1008 bzw. der Abdichtungskappe 1002 befindet sich eine Aussparung zur Aufnahme eines EPDM-Dichtrings 1006. Dieser drückt aufgrund seiner Form bei der Verschraubung (mittels Innengewinde) mit dem Energiemodul-Halter 1 auf die Abdichtungskappe und die Befestigungsschraube 1004. Auf diese Weise verhindert der Dichtring zuverlässig das Eindringen von Regenwasser entlang der Schraube.
Der Energiemodul-Halter wird im oberen Bereich mit der Befestigungsschraube 1004 und einer selbstsichernden Schraubenmutter verbunden.
Wie bereits beschrieben, kann zusätzlich, aber auch alternativ zur Befestigung wie vorbeschrieben auch die Standsicherheit durch die Beschwerung gewährleistet werden. Da der Kunststoffhohlkörper der Halterung 1 bis zu 80 kg Schüttgut aufnehmen kann, hängt die notwendige Beschwerung von der Höhe und der Lage des Gebäudes ab und muss für das jeweilige Dach statisch nachgewiesen werden.

Claims

Verbindungselement (1000) mit einer Schraube (1004), einem Kappenträger (1008) und einem kappenförmigen Dichtelement (1002), wobei die Schraube (1004) ein Außengewinde und ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, die auf unterschiedlichen Seiten des kappenförmigen Dichtelements (1002) zur Anlage kommen und das kappenförmige Dichtelement (1002) einen ersten, im Querschnitt des Dichtelements liegenden, senkrecht zur Längsachse der Schraube ausgebildeten Bereich (1010) aufweist, in dem eine Vertiefung ausgebildet ist, um ein ringfömiges Dichtelement (1006) aufzunehmen, welches die Schraube (1004) umschließt.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Dichtelement (1006) elastisches Material aufweist, vorzugsweise EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk).
Verbindungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kappenförmige Dichtelement aus einem Material besteht, welches dem Material der Oberfläche des Untergrundes entspricht, in dem das Verbindungselement befestigt wird.
Verbindungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Halterung (1) für wenigstens ein regeneratives Energiesystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (1) mittels des Verbindungselements auf einer Unterlage, z. B. einem Flachdach oder dergl., befestigt wird bzw. ist.