DE102010024514A1

DE102010024514A1 - Rahmen für ein Solarmodul sowie Montageverfahren für einen derartigen Rahmen

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Publication number: DE102010024514A1
Application number: DE102010024514A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: DE102010024514B4

Abstract

Es wird ein Rahmen (1) für ein Solarmodul (2), zur Anordnung auf dem Flachdach eines Gebäudes vorgestellt der aus wenigstens einer Rückstrebe (3), einem Stirnblech (4), zwei Seitenstreben (5, 6) und zwei Tragstreben (7, 8) besteht, wobei erfindungsgemäß zumindest die Seitenstreben (5, 6) und die Tragstreben (7, 8) jeweils zwei, rechtwinklig zueinander verlaufende Schenkel (a, b beziehungsweise c, d) aufweisen und an jedem Ende der Rückstrebe (3) zusätzlich ein Montagewinkel (9, 10) angeformt ist, wobei die miteinander zu verbindenden Rahmenteile (3, 4, 5, 6, 7, 8) zur Herstellung einer Verbindung vorbereitete Bohrungen (11, 12, 13, 14) aufweisen, die auf Grund der Materialstärke dieser Rahmenteile (3, 4, 5, 6, 7, 8) und nur bei Einhaltung einer vorgegebenen Montageanordnung der Rahmenteile (3, 4, 5, 6, 7, 8) miteinander fluchten. Darüber hinaus weist ein erfindungsgemäßes Montageverfahren zum Aufbau eines Rahmens für ein Solarmodul folgende Verfahrensschritte auf: – einsetzen der Tragstrebe (7, 8) in die Innenseiten der Schenkel (e, f) und des Montagewinkels (9, 10) der Rückstrebe (3), – anschließendes einsetzen der Seitenstrebe (5, 6), sodass ein Schenkel (a) der Seitenstrebe (5, 6) an der Innenseite des Schenkels (c) der Tragstrebe (7, 8) und ein weiterer Schenkel (b) der Seitenstrebe (5, 6) an der Innenseite eines Schenkels (e) der Rückstrebe (3) anliegt und die Bohrungen (11 und 13 beziehungsweise 12 und 14) mit den Bohrungen in der Tragstrebe (7, 8) und im Montagewinkel (9, 10) der Rückstrebe (3) fluchten, – Verschraubung der Rahmenteile durch die miteinander fluchtenden Bohrungen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rahmen für ein Solarmodul nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Montageverfahren für einen derartigen Rahmen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.
Während die Befestigung eines Solarmoduls auf Dächern mit einer Neigung relativ einfach und technisch weitgehend ausgereift ist, wird bei der Anordnung eines Solarmoduls auf einem Flachdach ein Rahmen erforderlich, um eine Neigung des Solarmoduls zu erreichen, damit das Solarmodul möglichst optimal in Richtung der maximalen Sonneneinstrahlung ausgerichtet ist. Dabei werden bislang im Einsatz befindliche Rahmen zumeist bereits vor der Aufbringung auf dem Flachdach beziehungsweise vor dem Einsetzen des Solarmoduls komplett montiert, sodass sich in Abhängigkeit von der Auslegung und Größe des Solarmoduls teilweise komplexe und massive Rahmenaufbauten ergeben. Dies führt zu Schwierigkeiten bei der Lagerung, beim Transport sowie bei der Montage derartiger Rahmen auf dem Flachdach. Leichtbauweisen bringen hier zwar eine gewisse Erleichterung mit sich, jedoch befriedigen die bisher erzielten Ergebnisse nicht ausreichend.
Darüber hinaus ist aufgrund der teilweise gegebenen Komplexität der im Einsatz befindlichen Rahmen festzustellen, dass die Montage schwierig und häufig mit Fehlern behaftet ist. Werden derartige Fehlmontagen erst beim Aufsetzen des Rahmens auf das Flachdach festgestellt, sind mitunter zeitaufwändige und damit kostenintensive Nacharbeiten erforderlich. Rahmen für Solarmodule bestehen mindestens aus wenigstens einer Rückstrebe, einem Stirnblech, zwei Seitenstreben und zwei Tragstreben. Diese einzelnen Bauelemente müssen in der richtigen Anordnung und Reihenfolge montiert werden, da der Rahmen sonst insgesamt nicht passgenau ist und unter Umständen nur unbefriedigend auf dem Flachdach aufliegt beziehungsweise das Solarmodul nicht exakt in oder auf den Rahmen passt. Mögliche Verwindungen innerhalb des Rahmens, die sich beispielsweise aufgrund fehlerhafter Montagen ergeben, wirken sich jedoch auch unmittelbar auf das in den Rahmen eingesetzte Solarmodul aus. Da Solarmodule bekanntermaßen sehr empfindliche Bauteile darstellen, müssen derartige, durch fehlerhaft montierte Rahmen gegebene Verformungen vermieden werden.
Damit sind die bisher im Einsatz befindlichen Lösungen in mehrfacher Hinsicht unbefriedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rahmen für ein Solarmodul bereitzustellen, der insbesondere zur Anordnung auf dem Flachdach eines Gebäudes geeignet ist und neben einem einfachen Aufbau möglichst fehlerfrei und unkompliziert zu montieren ist.
Darüber hinaus ist ein Montageverfahren zum Aufbau eines derartigen Rahmens für ein Solarmodul anzugeben.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 12.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich jeweils anschließenden Unteransprüche.
Ein Rahmen für ein Solarmodul zur Anordnung auf dem Flachdach eines Gebäudes, der aus wenigstens einer Rückstrebe, einem Stirnblech, zwei Seitenstreben und zwei Tragstreben besteht, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass zumindest die Seitenstreben und die Tragstreben jeweils zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Schenkel aufweisen und an jedem Ende der Rückstrebe zusätzlich ein Montagewinkel angeformt ist, wobei die miteinander zu verbindenden Rahmenteile zur Herstellung einer Verbindung vorbereitete Bohrungen aufweisen, die aufgrund der Materialstärke dieser Rahmenteile und nur bei Einhaltung einer vorgegebenen Montageanordnung der Rahmenteile miteinander fluchten.
Die Lehre der Erfindung geht demnach dahin, eine fehlerfreie Montage der einzelnen Rahmenteile dadurch zu erreichen, dass lediglich an jeder Seite der Rückstrebe ein Montagewinkel angeformt wird, der die Anlage der Tragstrebe und der zugeordneten Seitenstrebe und eine Verbindung dieser Rahmenteile je Rahmenseite nur dann ermöglicht, wenn die in den genannten Rahmenteilen vorbereiteten Bohrungen miteinander fluchten, wobei die zur Montage vorbereiteten Bohrungen zunächst einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist, als das zum Einsatz kommende Verbindungselement. Damit dienen diese Bohrungen primär nur zur Ausrichtung beziehungsweise Justierung der Rahmenteile in Relation zueinander, bevor sie zur Aufnahme der Verbindungselemente verwendet werden. Als Verbindungselemente können hierbei zum Beispiel Schrauben vorgesehen werden, sodass die Verbindung lösbar bleibt.
Mit diesen Maßnahmen gibt die Erfindung eine Montagereihenfolge der Rahmenteile vor, sodass der Rahmen insgesamt fehlerfrei und damit verwindungsfrei aufgebaut werden kann. Ein derartiger Rahmen ermöglicht den Einsatz des Solarmoduls in spannungsfreier Weise, sodass die Lebensdauer des Solarmoduls verglichen mit bekannten Ausführungen in erheblichem Maße gesteigert werden kann. Negative Einflüsse eines fehlerhaft montierten Rahmens sowie gegebenenfalls erforderliche Nacharbeiten am Rahmen können mit der Erfindung vollständig entfallen.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Rückstrebe zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Schenkel aufweist. Die rechtwinklige Ausführung der Schenkel der Rückstrebe stellt eine besonders einfache Variante dar. In Verbindung mit den ebenfalls rechtwinklig zueinander angeordnete Schenkel aufweisenden Tragstreben und Seitenstreben ergibt sich nämlich ein entscheidender Transportvorteil. So können die einzelnen Bauteile ineinander geschachtelt transportiert werden und erfordern damit ein sehr geringes Transportvolumen. Dies hat entscheidende logistische und damit Kostenvorteile.
Ein sich daraus ergebender, besonderer Vorteil besteht darin, dass bei der Montage des Rahmens ein Schenkel jeder Tragstrebe flächig an der Innenseite eines Schenkels der Rückstrebe und der andere Schenkel jeder Tragstrebe flächig an der Innenseite des zugehörigen Montagewinkels der Rückstrebe anliegt. Die flächige Anordnung und Verbindung der einzelnen Bauelemente untereinander weist innerhalb des Rahmens den Vorteil einer verbesserten Kraftübertragung auf, die gegebenenfalls bei äußeren Einflüssen wie thermischer oder durch Windkrafteinwirkung hervorgerufener Belastungen auf den Rahmen von Nutzen sein kann. Zudem bringt die flächige Anordnung gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung den Vorteil, dass innerhalb der miteinander kontaktierenden Flächen die für die Erfindung und deren Ausführbarkeit wesentlichen Bohrungen vorgesehen werden können. Neben der Kraftübertragung und der optimierten Anlage der Rahmenteile aneinander stellen diese Kontaktbereiche folglich auch einen Beitrag zur Montagesicherheit der einzelnen Rahmenteile dar.
Gemäß einer weitergehenden Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Schenkel jeder Seitenstrebe mit der Stirnseite seines Schenkels an der Innenseite eines Schenkels der Tragstrebe anliegt und dieser Schenkel jeder Seitenstrebe ferner flächig an der Innenseite des Schenkels der korrespondierenden Tragstrebe anliegt, wobei der andere Schenkel der Seitenstrebe ebenfalls flächig an der korrespondierenden Innenseite des Schenkels der Rückstrebe anliegt. Mit dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung ist eine definierte Anordnung der einzelnen Rahmenteile in Relation zueinander vorgegeben, die insbesondere aufgrund der zusätzlichen Anlage der Stirnseite des Schenkels jeder Seitenstrebe an der Innenseite des Schenkels der Tragstrebe eine zusätzliche Kraftaufnahme ermöglicht, die es insbesondere bei äußeren Einflüssen auf den Rahmen gestattet, die auf den Rahmen einwirkenden Kräfte optimal abzuleiten, ohne dass negative Einflüsse auf das im Rahmen montierte Solarmodul zu verzeichnen sind.
Zur Vereinfachung der Herstellung der einzelnen Rahmenteile geht ein Vorschlag dahin, dass zumindest die Rückstrebe, die Seitenstreben und die Tragstreben Abkantprofile sind. Durch diese Maßnahme können die genannten Rahmenteile in kurzen Taktzeiten und großen Stückzahlen kostengünstig erzeugt werden. Für die Herstellung der Rahmenteile als Abkantprofile sind insbesondere metallische Werkstoffe von Vorteil.
Eine zusätzliche Vereinfachung der Montage des erfindungsgemäßen Rahmens für ein Solarmodul stellt eine Maßnahme dar, die darin besteht, dass die Verbindung der Rahmenteile durch selbstprägende beziehungsweise gewindeformende oder gewindefurchende Schrauben gebildet ist. Derartige Schrauben können vorteilhaft für die lediglich zur Herstellung einer Verbindung vorbereiteten Bohrungen zum Einsatz kommen. Selbstprägende beziehungsweise gewindeformende oder gewindefurchende Schrauben weisen gleich mehrere Vorteile auf. So ist die Montage der einzelnen Rahmenteile insoweit vereinfacht, als diese Schrauben mit nur einem Werkzeug von einer Seite der zu montierenden Rahmenteile her fixiert werden können. Die Erzeugung einer Gegenkraft auf der Gegenseite der Schraube ist nicht erforderlich, weil bislang verwendete Maschinenschrauben mit Sechskantmuttern nicht mehr zum Einsatz kommen müssen. Zudem haben die genannten Verbindungselemente den Vorteil, dass ein Gewinde hoher Festigkeit erzeugt wird und das Gewinde zudem optimal an die Geometrie der Schrauben angepasst ist. Damit sind derartig erzeugte Verbindungen zwischen den Rahmenteilen hochfest und in erheblichem Maße sicherer als die herkömmliche Maschinenschraubenverbindung. Ein weiterer Vorteil derartiger Verbindungselemente ergibt sich auch daraus, dass die Gewinde spanlos erzeugt werden. Erfolgt also beispielsweise die Montage der erfindungsgemäßen Rahmen nicht im Zuge einer Vormontage, sondern erst bei der Anbringung des Rahmens beziehungsweise des Solarmoduls auf dem Flachdach, so kann mit Sicherheit die Gefahr ausgeschlossen werden, dass Späne, die beispielsweise durch ein Gewindeschneiden entstehen würden, auf das Flachdach geraten und damit bei der Montage der Rahmenteile möglicherweise zu einer Zerstörung der Oberfläche des Flachdaches und damit der Gefahr der Undichtheit dieses Flachdaches führen könnten. Die genannten Schraubenarten formen selbst ein metrisches Gewinde in ein Sackloch oder ein Durchgangsloch. Diese spanlose Verbindungsart weist ein linear steigendes Drehmoment und ein höheres Anzugsmoment auf, als es bei herkömmlichen Schraubverbindungen der Fall ist. Der normalerweise zusätzlich erforderliche Arbeitsgang des Gewindeschneidens kann folglich bei der Verwendung derartiger Schrauben gänzlich entfallen, wodurch die Herstellung eines erfindungsgemäßen Rahmens einfacher wird und in kürzerer Zeit möglich ist. Derartig erzeugte Gewinde sind zudem im Vergleich mit herkömmlichen Gewinden wesentlich haltbarer, da sie besser zu der jeweiligen Schraube passen, wobei gleichzeitig ein Effekt der Kaltverfestigung des erzeugten Gewindes eintritt und somit die Verbindung zwischen Schraube und von der Schraube erzeugtem Gewinde eine höhere Festigkeit aufweist, als bei Schraubverbindungen mit geschnittenen Gewinden. Diese Vorteile macht sich die Erfindung insgesamt zunutze, so dass nicht nur kostengünstig und in kürzerer Zeit eine einfachere Ausführung eines Rahmens bereitgestellt werden kann, als dies bei Lösungen aus dem Stand der Technik der Fall ist, sondern zudem auch der Montageaufwand in erheblichem Maße reduziert wird.
Neben der Möglichkeit, einzelne Rahmen für ein Solarmodul auf einem Flachdach vorzusehen, ist es im Sinne einer verbesserten Energieausbeutung möglich, mehrere in mindestens einer Reihe nebeneinander angeordneter und miteinander verbundener Rahmen als ein dadurch gebildetes Solarmodulsystem vorzusehen. Werden mehrere hintereinander angeordnete Reihen mit Rahmen und Solarmodulen auf einem Flachdach installiert, ist selbstverständlich darauf zu achten, dass eine Abschattung der Solarmodule untereinander nicht erfolgt. Insofern ist es in der Regel erforderlich, ausreichende Abstände zwischen den einzelnen Reihen vorzusehen.
Von besonderem Vorteil ist es bei den erfindungsgemäßen Rahmen, wenn die einzelnen Rahmen eines Solarmodulsystems lösbar miteinander verbunden und auf Profilschienen montiert sind. Die lösbare Verbindung der Rahmen untereinander gestattet erforderlichenfalls den Austausch einzelner Solarmodule oder Rahmenteile. Denkbar ist diese Notwendigkeit beispielsweise bei durch Sturmschäden entstandenen Defekten an Solarmodulen oder Rahmenteilen.
Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass die Rahmen innerhalb und entlang der Profilschienen verschiebbar montiert sind. Diese Variante gestattet eine Ausrichtung der Rahmen in Relation zueinander, die sowohl bei der Montage hilfreich sein kann, als auch bei einer gegebenenfalls sich einstellenden Veränderung der Situation auf dem Flachdach, womit vorwiegend Reparatur- und/oder Austauschfälle gemeint sind. Weiterhin wirkt diese Art der Montage ausgleichend, was bedeutet, dass gegebenenfalls auf dem Flachdach vorhandene Unebenheiten durch diese Montage der Rahmen auf den Profilschienen korrigiert werden können.
Um eine möglichst lange Lebensdauer sowie eine Vereinfachung der Transportmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Rahmen und ihrer Rahmenteile zu ermöglichen, geht ein Vorschlag der Erfindung dahin, sämtliche Rahmenbauteile sowie die Profilschienen aus witterungsbeständigen Leichtbaumaterialien mit geringem Gewicht herzustellen. Damit werden nicht nur Transport-, sondern auch Montagevorteile bei einem erfindungsgemäßen Rahmen erreicht.
Unter den hier genannten Solarmodulen werden vorwiegend Fotovoltaikelemente oder solarthermische Elemente verstanden.
Das erfindungsgemäße Montageverfahren zum Aufbau eines Rahmens für ein Solarmodul ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

– Einsetzen der Tragstrebe in die Innenseiten der Schenkel und des Montagewinkels der Rückstrebe,
– anschließendes Einsetzen der Seitenstrebe, sodass ein Schenkel der Seitenstrebe an der Innenseite eines Schenkels der Tragstrebe und ein weiterer Schenkel der Seitenstrebe an der Innenseite eines Schenkels der Rückstrebe anliegt und die Bohrungen mit den Bohrungen in der Tragstrebe und im Montagewinkel der Rückstrebe fluchten,
– Verschraubung der Rahmenteile durch die miteinander fluchtenden Bohrungen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Rahmenteile eines Rahmens für ein Solarmodul und die durch das Montageverfahren gegebene Reihenfolge sowie Anordnung der einzelnen Rahmenteile in Relation zueinander ist der vorschriftsmäßige Zusammenbau des Rahmens unter allen Umständen gewährleistet. Dabei können die einzelnen Rahmenteile nur miteinander verbunden werden, wenn die Bohrungen fluchten. Durch diese Variante wird eine Null-Fehler-Montage („Failsave-System”) ermöglicht, womit auch höchsten Qualitätsanforderungen entsprochen wird.
Nach der ordnungsgemäßen Anordnung der einzelnen Rahmenteile in Relation zueinander sollten die Bohrungen fluchten, da andererseits eine Verbindung mittels der Schrauben nicht möglich wäre. In diesem vormontierten Zustand ist es für die weitere Montage des Rahmens hilfreich, wenn die fluchtende Anordnung der Bohrungen unter Zuhilfenahme eines Justierdornes überprüft wird und durch den Justierdorn weiterhin gewährleistet bleibt, während die erforderliche Verschraubung der nicht vom Justierdorn belegten Bohrungen erfolgen kann. Demgemäß geht eine spezielle Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens dahin, dass die fluchtende Anordnung der Bohrungen dadurch optimiert wird, dass der Justierdorn in einer Anordnung der miteinander fluchtenden Bohrungen in der Tragstrebe im Montagewinkel sowie in der Seitenstrebe eingeführt wird, woran sich die Verschraubung der Rahmenteile durch die anderen, verbleibenden, miteinander fluchtenden Bohrungen anschließt. Nachdem die nicht vom Justierdorn belegten Bohrungen verschraubt sind, kann der Justierdorn als Hilfsmittel entfernt werden und auch hier die abschließende Verschraubung der Rahmenteile erfolgen.
Der auf diese Weise montierte Rahmen wird anschließend gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Montageverfahrens mit Profilschienen verbunden, die zur Anordnung des Rahmens auf dem Flachdach dienen und in der zuvor bereits beschriebenen Weise die Ausrichtung der Rahmen untereinander gestatten, woran sich das Einlegen des Solarmoduls in den jeweiligen Rahmen und die Herstellung der erforderlichen Anschlüsse sowie die Auflage einer Rückwand auf oder an das Solarmodul und die Befestigung der Rückwand anschließen. Die Rückwand ist insbesondere von Vorteil, weil durch diese eine windabweisende Wirkung erreicht wird, was zur Folge hat, dass das Solarmodul bei Witterungseinflüssen, wie sie durch Wind oder Sturm gegeben sind, wenig oder überhaupt nicht dazu neigt, vom Flachdach abzuheben. Demzufolge stellt es einen besonderen Vorteil dar, wenn diese Rückwand aerodynamisch gestaltet ist, sodass eine optimale Luftführung entlang des Solarmoduls und der Rückwand gewährleistet wird. In diesem Sinne kann auch das am Rahmen vorhandene Stirnblech eine aerodynamische Gestaltung aufweisen. Weiterhin ist es möglich, die freien Außenseiten des mit einem Solarmodul ausgestatteten, erfindungsgemäßen Rahmens mit aerodynamisch gestalteten, windabweisenden Verkleidungsteilen zu versehen. Dies gilt ebenfalls für ein Solarmodulsystem, wobei hier die einzelnen Rahmen mit einem sehr geringen Abstand zueinander angeordnet werden können und demzufolge die seitlichen, an den freien Außenseiten vorhandenen Verkleidungsteile nur an dem jeweils äußersten Rahmen befestigt werden müssen.
Ein besonderer Vorteil zur Verbindung zwischen Rahmen und Profilschienen wird erfindungsgemäß darin gesehen, dass diese Verbindung mittels in gelöstem Zustand stufenlos in Längsrichtung der Profilschienen verschiebbaren Hammerkopfschrauben erfolgt. Diese Hammerkopfschrauben ermöglichen die Montage des Rahmens an den Profilschienen mit nur einem Werkzeug von einer Seite her. Die damit geschaffene Selbstsicherung ist schnell und einfach zu montieren oder zu demontieren, was den Aufbau eines Solarmodulsystems vereinfacht.
Zur Verlängerung der Lebensdauer und zum Schutz des Flachdaches kann darüber hinaus gemäß einem weitergehenden Vorschlag eine Bautenschutzmatte unter den Profilschienen, beziehungsweise unter der Baueinheit aus Profilschienen und Rahmen mit Solarmodul angeordnet werden und/oder zum Schutz des Flachdaches im Bereich der Tragstrebe ein Auflageblech unter der Profilschiene beziehungsweise unter der Baueinheit aus Profilschiene und Rahmen mit dem Solarmodul angeordnet sein.
Insbesondere das Auflageblech weist einen zusätzlichen Vorteil auf, indem es in der Lage ist, die über die Tragstrebe auf das Flachdach übertragenen Kräfte auf eine größere Fläche zu verteilen und damit möglichen Beschädigungen des Flachdaches durch eine sich in dieses einprägende Tragstrebe entgegengewirkt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Durch die Darstellungen ist keine Einschränkung auf die gezeigten Varianten gegeben, sondern die Figuren dienen lediglich der Erläuterung des Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile sind stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet worden. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
Es zeigt:
1: einen vormontierten Rahmen nach der Erfindung als Einzelteil und in räumlicher Darstellung,
2: einen Rahmen mit einem Solarmodul und einem sich an diesen Rahmen anschließenden, weiteren Rahmen im Schnitt und ohne Solarmodul,
3: ausschnittsweise Einzelteildarstellungen einer Tragstrebe, einer Seitenstrebe und einer Rückstrebe,
4: eine erste Stufe der Montage eines Rahmens, ausschnittsweise und in räumlicher Anordnung,
5: eine zweite Phase der Montage eines Rahmens, ausschnittsweise und in räumlicher Anordnung,
6: ausschnittsweise den Bereich der Verbindung zwischen Tragstrebe und Profilschiene und
7: ausschnittsweise und im Schnitt eine Profilschiene für einen Rahmen beziehungsweise ein Solarmodulsystem.
Der in der 1 gezeigte, als Beispiel für einen erfindungsgemäßen Rahmen zu betrachtende Rahmen 1 ist als Zusammenbau in einer räumlichen Einzelteildarstellung dargestellt. Der Rahmen 1 besteht aus einer Rückstrebe 3, zwei, an den Enden der Rückstrebe 3 befestigten Seitenstreben 5 und 6, zwei an der Verbindungsstelle zwischen Seitenstreben 5 und 6 sowie Rückstrebe 3 vorhandenen Tragstreben 7 und 8, die für die geneigte Anordnung des Rahmens 1 sorgen. Die erfindungsgemäße Besonderheit der Rückstrebe 3 besteht darin, dass diese an ihren jeweiligen Enden rechtwinklig zu ihrer Längsausrichtung ausgebildete Montagewinkel 9 und 10 aufweist. Die Montagewinkel 9 und 10 dienen dabei der Verbindung zwischen Rückstrebe 3, Seitenstreben 5 und 6 sowie Tragstreben 7 und 8 in einer einzig möglichen Anordnung, was durch die in den genannten Rahmenteilen vorhandenen Bohrungen gewährleistet wird, die nur fluchten, wenn eine vorgegebene Montageanordnung eingehalten wird. Darüber hinaus verfügt der Rahmen 1 über ein Stirnblech 4, sodass er ein insgesamt in sich geschlossenes System bildet. Der vormontierte Rahmen 1 ist auf einem Flachdach 19 aufgestellt und kann nachfolgend mit einem hier nicht gezeigten Solarmodul ausgestattet werden.
Die Tragstreben 7 und 8, die Rückstrebe 3 und die Seitenstreben 5 und 6 sind jeweils als im Querschnitt L-förmig gestaltete Profile ausgeführt. Demzufolge weisen die Rückstrebe 3, die Tragstreben 7 und 8 sowie die Seitenstreben 5 und 6 ein rechtwinkliges Profil auf, das über jeweils zwei durch Abkantung eines flachen Blechzuschnittes erzeugte Schenkel verfügt. Das im vorderen Bereich der 1 am Rahmen 1 vorhandene Stirnblech 4 kann als einfaches, geprägtes Blech ausgeführt sein, an dem zwei für die Einlage des Solarmoduls geeignete Halterungen unmittelbar bei der Herstellung des Stirnbleches 4 mit angeformt, also einteilig mit dem Stirnblech 4 ausgeführt sind.
In der 2 ist beispielhaft ein erster, vollständig montierter Rahmen 1 mit einem darauf angeordneten Solarmodul 2 in perspektivischer Ansicht gezeigt, wobei dieser Rahmen 1 Bestandteil eines Solarmodulsystems ist, von dem ein weiterer Rahmen 1 im Teilschnitt andeutungsweise dargestellt ist. Die Rahmen 1 sind auf Profilschienen 15 und 16 montiert, sodass sie über die Profilschienen 15 beziehungsweise 16 miteinander verbunden sind. Durch die Profilschienen 15 und 16 kann zudem eine ausgleichende Wirkung mit Bezug auf die Oberfläche des Flachdaches 19 erreicht werden, wenn das Flachdach 19 beispielsweise eine unebene Oberfläche aufweist. Zudem gewährleisten die Profilschienen 15 und 16 eine verschiebbare Anordnung der einzelnen Rahmen 1 relativ zueinander, sodass auch hier ein Ausgleich möglich bleibt. Aus der Darstellung in 2 gehen ferner verschiedene Besonderheiten einer erfindungsgemäßen Lösung hervor. So ist zunächst ein Auflageblech 22 zwischen der unteren Stirnfläche der Tragstrebe 7 und dem Flachdach 19 vorhanden. Dieses Auflageblech 22 ist für jede der vorhandenen Tragstreben 7, 8 vorgesehen, weil dadurch eine Vergrößerung der Aufstandsfläche der Tragstreben 7, 8 erreicht wird.
Darüber hinaus verfügt der Rahmen 1 über ein aerodynamisch gestaltetes Stirnblech 4 sowie eine rückseitig vorhandene Rückwand 20, die ebenfalls strömungstechnisch optimiert ist. Wie auch bereits in Zusammenhang mit der
1 geht auch aus der 2 der Aufbau des Rahmens 1 hervor. Er besteht aus den Seitenstreben 5 beziehungsweise 6, den Tragstreben 7 beziehungsweise 8, einer Rückstrebe 3 sowie dem Stirnblech 4 und bildet damit ein in sich geschlossenes System, auf das das Solarmodul 2 aufgelegt wird.
Drei der wesentlichen Rahmenteile sind in der 3 in räumlicher Anordnung gezeigt. Der verdeutlichte Vormontagezustand offenbart hier als Ausschnitt eine Rückstrebe 3, eine Seitenstrebe 6 sowie eine Tragstrebe 8. Die Rückstrebe 3 verfügt über einen rechtwinklig zu ihrer Längsausrichtung verlaufenden Montagewinkel 9, in dem gleichsinnig zu den in der Seitenstrebe 6, sowie in der Tragstrebe 8 verlaufende Bohrungen angeordnet sind, die jedoch in der Darstellung der 3 nicht separat bezeichnet wurden. Die Bohrungen 11 und 12 in der Seitenstrebe 6 sowie 13 und 14 in der Tragstrebe 8 fluchten bei der Montage des Rahmens 1 nur dann miteinander, wenn die dargestellten Rahmenteile in einer vorgegebenen Montageanordnung miteinander verbunden werden. Die Bohrungen 11, 12 und 13, 14 liegen bei dem Beispiel in 3 jeweils auf der Hypertenuse eines zwischen Stirnseite und Biegekante der Tragstrebe 8 sowie der Seitenstrebe 6 gebildeten, rechtwinkligen Dreiecks und analog passend im Montagewinkel 9, was im Zusammenhang mit den Nachfolgenden Figuren noch deutlicher wird. Die Besonderheit der Tragstrebe 8 besteht fernerhin darin, dass diese über ein Langloch 24 verfügt, dessen Bedeutung nachfolgend noch näher erläutert wird.
4 zeigt ausschnittsweise einen ersten Montageschritt in perspektivischer Ansicht, wobei der Zusammenbau des Rahmens 1 hier in einer auf dem Kopf stehenden Anordnung erfolgt, was bedeutet, dass der Rahmen 1 nach der kompletten Montage um 180° gewendet wird und dann mit einem Solarmodul 2 ausgestattet werden kann. Die Seitenstrebe 6 verfügt über zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Schenkel a und b. Lediglich in dem Schenkel a sind dabei zwei Bohrungen 11 und 12 vorbereitet, die später zum Einsetzen einer selbstprägenden Schraube dienen. Korrespondierend hierzu verfügt die Tragstrebe 8 über zwei Bohrungen 13 und 14, wobei der Montagewinkel 9 der Rückstrebe 3 ebenfalls derartige Bohrungen aufweist. Wie aus der 4 hervorgeht, liegt in dieser ersten Montagephase der Rahmenteile 3, 8 und 6 ein an der Tragstrebe 8 ausgebildeter Schenkel d, der rechtwinklig zu einem Schenkel c der Tragstrebe 8 verläuft, mit seiner Außenoberfläche flächig an einem Schenkel f, der seinerseits rechtwinklig zu einem Schenkel e der Rückstrebe 3 verläuft, an. Der Schenkel c der Tragstrebe 8 kommt darüber hinaus in einen unmittelbaren Flächenkontakt zu dem Montagewinkel 9 der Rückstrebe 3. Nur in dieser in 4 gezeigten Anordnung zwischen Tragstrebe 8 und Rückstrebe 3 ist gewährleistet, dass die Bohrungen 13 und 14 der Tragstrebe 8 sowie die korrespondierenden, in dem Montagewinkel 9 vorhandenen, jedoch hier nicht näher bezeichneten Bohrungen miteinander fluchten. Erkennbar wird dies in 4 dadurch, dass durch die im vorderen Bildteil gezeigte Bohrung 14 des Schenkels c der Tragstrebe 8 und die zugehörige Bohrung im Montagewinkel 9 ein Justierdorn 18 gesteckt ist. Aufgrund der gegebenen Materialstärke der Tragstrebe 8 beziehungsweise der Rückstrebe 3 und der Anordnung des Montagewinkels 9 an der Rückstrebe 3 ist lediglich eine einzige, vorgegebene Montageanordnung der miteinander zu verbindenden Bauteile 8 und 3 möglich. Würde zum Beispiel die Tragstrebe 8 an der Außenoberfläche des Montagewinkels 9 beziehungsweise der Rückstrebe 3 angesetzt werden, wäre eine Fluchtung der Bohrungen 13 und 14 mit den in dem Montagewinkel 9 vorhandenen Bohrungen nicht gegeben. Für den Monteur ist daher ohne zusätzliche Erklärungen die korrekte Montageanordnung ohne Weiteres erkennbar. Damit sind Fehler ausgeschlossen.
Ein dem Stadium in 4 folgender Montageschritt ist in der Darstellung in 5 zu sehen. Hierbei ist die Seitenstrebe 6 in die Baueinheit, bestehend aus Tragstrebe 8 und Rückstrebe 3 eingefügt. Der Justierdorn 18 kann nach der erfolgten Verschraubung der Rahmenteile 8, 3 und 6 durch die Bohrungen 11 beziehungsweise 13 und die im Montagewinkel 9 vorhandene, korrespondierende Bohrung aus der Bohrung 12, 14 beziehungsweise aus der im Montagewinkel 9 vorhandenen, korrespondierenden Bohrung entfernt werden. An die Entfernung des Justierdorns 18 kann sich nunmehr die Verschraubung der Rahmenteile 8, 3 und 6 durch die Bohrungen 12, 14 und die im Montagewinkel 9 vorhandene, korrespondierende Bohrung anschließen.
Wie aus der 5 ferner hervorgeht, liegt nunmehr der Schenkel b der Seitenstrebe 6 an der Innenoberfläche des Schenkels e der Rückstrebe 3 an, während der Schenkel a der Seitenstrebe 6 mit seiner Außenoberfläche unmittelbar an der Innenoberfläche des Schenkels c der Tragstrebe 8 anliegt und sich ferner mit seiner Stirnseite gegen den Schenkel d der Tragstrebe 8 abstützt.
Aus den 6 und 7 geht beispielhaft die Verbindung zwischen dem Rahmen 1 und einer Profilschiene 15 hervor. Die Profilschiene 15 verfügt in Längsrichtung über Schlitze 23 (siehe hierzu 7), sodass in diese Schlitze 23 längsverschiebbar der Kopf einer Hammerkopfschraube 21 eingefügt werden kann, mittels derer die Tragstrebe 7 und die Profilschiene 15 miteinander verbunden werden können. Für diese Verbindung weist die Tragstreben 7 ein Langloch 24 auf, sodass eine Ausrichtung vor der endgültigen Fixierung der Tragstrebe 7 an der Profilschiene 15 erfolgen kann. Unterhalb der Tragstrebe 7 befindet sich auf der Oberfläche des Flachdaches 19 ferner ein Auflageblech 22, das die über die Tragstrebe 7 auf den Untergrund eingeleiteten Kräfte auf eine relativ große Fläche verteilt und damit abfängt, sodass Beschädigungen des Flachdaches 19 wirksam und über eine lange Lebensdauer hinweg vermieden werden können. Der Schenkel d der Tragstrebe 7 liegt an einem abgekanteten Bereich des Auflagebleches 22 an. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer Verschiebung der Tragstrebe 7 in Längsrichtung der Profilschiene 15 das Auflageblech 22 unterhalb der Tragstrebe 7 verbleibt, es also während der Bewegung mitgenommen wird.
Bezugszeichenliste

1: Rahmen
2: Solarmodul
3: Rückstrebe
4: Stirnblech
5: Seitenstrebe
6: Seitenstrebe
7: Tragstrebe
8: Tragstrebe
9: Montagewinkel
10: Montagewinkel
11: Bohrung
12: Bohrung
13: Bohrung
14: Bohrung
15: Profilschiene
16: Profilschiene
17: Auflageblech
18: Justierdorn
19: Flachdach
20: Rückwand
21: Hammerkopfschraube
22: Auflageblech
23: Schlitz
24: Langloch
a, b, c, d, e, f: Schenkel

Claims

Rahmen (1) für ein Solarmodul (2), zur Anordnung auf dem Flachdach eines Gebäudes, bestehend aus wenigstens einer Rückstrebe (3), einem Stirnblech (4), zwei Seitenstreben (5, 6) und zwei Tragstreben (7, 8), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Seitenstreben (5, 6) und die Tragstreben (7, 8) jeweils zwei, rechtwinklig zueinander verlaufende Schenkel (a, b beziehungsweise c, d) aufweisen und an jedem Ende der Rückstrebe (3) zusätzlich ein Montagewinkel (9, 10) angeformt ist, wobei die miteinander zu verbindenden Rahmenteile (3, 4, 5, 6, 7, 8) zur Herstellung einer Verbindung vorbereitete Bohrungen (11, 12, 13, 14) aufweisen, die auf Grund der Materialstärke dieser Rahmenteile (3, 4, 5, 6, 7, 8) und nur bei Einhaltung einer vorgegebenen Montageanordnung der Rahmenteile (3, 4, 5, 6, 7, 8) miteinander fluchten.
Rahmen für ein Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstrebe (3) zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Schenkel (e, f) aufweist.
Rahmen für ein Solarmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (d) jeder Tragstrebe (7, 8) flächig an der Innenseite des Schenkels (f) der Rückstrebe (3), und der andere Schenkel (c) jeder Tragstrebe (7, 8) flächig an der Innenseite des zugehörigen Montagewinkels (9, 10) der Rückstrebe (3) anliegt.
Rahmen für ein Solarmodul, nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (a) jeder Seitenstrebe (5, 6) mit der Stirnseite seines Schenkels (a) an der Innenseite des Schenkels (d) der Tragstrebe (7, 8) anliegt und ferner der Schenkel (a) jeder Seitenstrebe (5, 6) flächig an der Innenseite des Schenkels (c) der korrespondierenden Tragstrebe (7, 8) anliegt, wobei der andere Schenkel (b) der Seitenstrebe (5, 6) flächig an der korrespondierenden Innenseite des Schenkels (e) der Rückstrebe (3) anliegt.
Rahmen für ein Solarmodul nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Rückstrebe (3), die Seitenstreben (5, 6) und die Tragstreben (7, 8) Abkantprofile sind.
Rahmen für ein Solarmodul nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Rahmenteile (3, 4, 5, 6, 7, 8) durch selbstprägende beziehungsweise gewindeformende oder gewindefurchende Schrauben gebildet ist.
Rahmen für ein Solarmodul nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, in mindestens einer Reihe nebeneinander angeordneter und miteinander verbundener Rahmen (1) ein Solarmodulsystem bilden.
Rahmen für ein Solarmodul nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rahmen (1) lösbar miteinander verbunden und auf Profilschienen (15, 16) montiert sind.
Rahmen für ein Solarmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmen (1) innerhalb und entlang der Profilschienen () verschiebbar montiert sind.
Rahmen für ein Solarmodul nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Rahmenbauteile sowie die Profilschienen (15, 16) aus witterungsbeständigen Leichtbaumaterialien mit geringem Gewicht bestehen.
Rahmen für ein Solarmodul nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Rahmen (1) eingesetzten Solarmodule (2) Photovoltaikelemente oder solarthermische Elemente sind.
Montageverfahren zum Aufbau eines Rahmens für ein Solarmodul nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – einsetzen der Tragstrebe (7, 8) in die Innenseiten der Schenkel (e, f) und des Montagewinkels (9, 10) der Rückstrebe (3), – anschließendes einsetzen der Seitenstrebe (5, 6), sodass ein Schenkel (a) der Seitenstrebe (5, 6) an der Innenseite des Schenkels (c) der Tragstrebe (7, 8) und ein weiterer Schenkel (b) der Seitenstrebe (5, 6) an der Innenseite eines Schenkels (e) der Rückstrebe (3) anliegt und die Bohrungen (11 und 13 beziehungsweise 12 und 14) mit den Bohrungen in der Tragstrebe (7, 8) und im Montagewinkel (9, 10) der Rückstrebe (3) fluchten, – Verschraubung der Rahmenteile durch die miteinander fluchtenden Bohrungen.
Montageverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die fluchtende Anordnung der Bohrungen (11 und 13 sowie 12 und 14) unter zu Hilfenahme eines Justierdornes (18) erfolgt.
Montageverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die fluchtende Anordnung der Bohrungen (11 und 13 sowie 12 und 14) dadurch optimiert wird, dass der Justierdorn (18) zunächst in eine Anordnung der miteinander fluchtenden Bohrungen in der Tragstrebe (7, 8), im Montagewinkel (9, 10) sowie in der Seitenstrebe (5, 6) eingeführt wird, sodass eine Verschraubung der Rahmenteile durch die anderen miteinander fluchtenden Bohrungen dieser Rahmenteile ermöglicht ist, wobei nachfolgend die Entfernung des Justierdornes (18) und abschließende Verschraubung der Rahmenteile durch die verbleibenden, miteinander fluchtenden Bohrungen erfolgt.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vormontierte Rahmen (1) mit Profilschienen (15, 16) verbunden wird, die zur Anordnung des Rahmens (1) auf dem Flachdach (19) dienen, woran sich das Einlegen des Solarmoduls (2) in den Rahmen (1) und die Herstellung der erforderlichen Anschlüsse sowie die Auflage einer Rückwand (20) auf oder an das Solarmodul (2) und die Befestigung der Rückwand (20) anschließen.
Montageverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Rahmen (1) und Profilschienen (15, 16) mittels im gelösten Zustand stufenlos in Längsrichtung der Profilschienen (15, 16) verschiebbarer Hammerkopfschrauben (21) erfolgt.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutz des Flachdaches (19) eine Bautenschutzmatte unter den Profilschienen (15, 16) beziehungsweise unter der Baueinheit aus Profilschienen (15, 16) und Rahmen (1) mit Solarmodul (2) angeordnet ist und/oder zum Schutz des Flachdaches (19) im Bereich der Tragstrebe (7, 8) ein Auflageblech (22) unter der Profilschiene (15, 16) beziehungsweise unter der Baueinheit aus Profilschiene (15, 16) und Rahmen (1) mit Solarmodul (2) angeordnet ist.