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Die Erfindung betrifft ein flexibles Montagesystem für Solarmodule von Solaranlagen, mit welchem Solarmodule auf einen Baukörper, vorzugsweise auf dem Dach montiert werden. Das Montagesystem ist in seinem Grundaufbau auch in modifizierter Ausgestaltung für jede andere Ausgestaltung des Trägers für die Solaranlage einsetzbar.
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Zur Befestigung und Montage der Solarmodule, auch Kollektoren (nachfolgend als Module benannt), die meist gerahmt sind, ist eine Vielzahl von Lösungen bekannt.
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Die bekanntesten Ausführungen sind jedoch mit mehr oder weniger Mängeln behaftet, die entweder einen hohen Aufwand an Montage- und Befestigungselementen erfordern, kompliziert gestaltet sind, oder es sind zur Montage der Module Werkzeuge, mitunter auch Spezialwerkzeuge erforderlich, wodurch die Montage erschwert wird.
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Ein nicht unbedeutender Nachteil tritt dadurch ein, dass die Dachfläche oder die Grundfläche, auf der die Module befestigt werden, baulich bedingt nicht eben ist. Das bedeutet, dass das gesamte Dach oder im ungünstigsten Fall die gesamte Grundfläche in keiner Richtung eine ebene Fläche bildet. Diese Unebenheiten müssen jedoch, da die durch die Module gebildete Fläche eine Ebene sein soll, bei der Montage der Module weitgehend ausgeglichen werden. Dazu müssen die Montageelemente derart ausgebildet sein, dass sie individuell in ihrer Höhe verstellbar sind. Das hat zur Folge, dass aufwendige Mittel, vorzugsweise Teile mit Langlöschern und Schraubverbindungen zum Höhenausgleich vorzusehen sind. Dieser Mangel tritt bei den üblichen Dachkonstruktionen in der Weise auf, wo die Dachsparren als eine tragende Konstruktion dienen. Diese weisen fertigungs- und montagebedingt z. T. große Differenzen und Unebenheiten auf.
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Ein weiteres Problem besteht darin, dass durch die hohen von der Jahreszeit und Tageszeit abhängigen Temperaturunterschiede, vor allem in der Ebene der Module Ausdehnungen auftreten, die sich besonders bei aus einer Vielzahl von Modulen zusammen gesetzten Fläche auswirken. Da die Module in der Regel bei der Montage relativ eng aneinander montiert sind, kommt es bei einer maximalen Temperaturdifferenz durch die gesamte Ausdehnung dazu, dass die entstehenden Kräfte die Ausdehnung begrenzt, und demzufolge die Module durch innere Spannungen unzulässig belastet werden, was zur Beschädigung der Glasscheiben durch Rissbildung oder Undichtheiten der Module führen kann. Diese Temperaturunterschiede treten auch zwischen der Unter- und Oberseite eines Moduls auf, da durch die Sonnenstrahlung auf die Module die Oberfläche aufgeheizt und die Unterseite durch den Luftzug gekühlt wird. Dazu sind Mittel oder Maßnahmen bekannt, die diesen Ausgleich kompensieren. So ist es bekannt, den Abstand zwischen den Modulen ausreichend groß vorzusehen, was aber die Montage erschwert und weitere zusätzliche Bauelemente zur Montage erfordert.
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Eine umfassende Lösung, die alle diese, besonders die schwerwiegenden Nachteile weitestgehend beseitigt, wurde von der Fachwelt noch nicht gefunden, so dass bei der Beseitigung eines Nachteils meist ein anderer auftrat, oder ein zusätzlicher Aufwand in Kauf genommen werden muss. Das besagt, es werden Kompromisse gemacht, die aber keine optimale Lösung darstellen.
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Alle Ausführungsarten der bekannten Montagesysteme beruhen auf einem Grundprinzip, indem auf der Dachhaut längs und/oder quer verlaufend Montageschienen parallel zur Dachhautaufgebracht sind, auf denen mittels Befestigungselementen die Module, die gerahmt oder ungerahmt sind, gehalten werden.
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Eine weitere oft angewandte Lösung besteht darin, waagerecht verlaufend Montageschienen im Abstand vom Baukörper anzuordnen. Diese Montageschienen, die parallel verlaufend in definiertem Abstand entsprechend der Größe des Moduls angeordnet sind, sind durch Halter im Abstand von der Dachhaut mit der Unterkonstruktion des Daches verbunden oder auf den Dachsparren befestigt. Die Halter sind u-förmig ausgebildet und mit einem Schenkel, dem Unterteil, auf den Sparren befestigt und am anderen Schenkel, dem Oberteil, sind Montageschienen befestigt. Der Halter besteht in der Regel aus zwei Teilen, so dass die Schenkel in ihrem Abstand zueinander mittels einer Schraubverbindung einstellbar sind, um den Abstand zwischen dem Dach und den Modulen anzupassen.
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Das Profil der Montageschienen ist wie bekannt ein Hohlprofil aus Leichtmetall mit parallel verlaufenden Flächen. Das Oberteil des u-förmigen Halters ist so ausgebildet, dass die Montageschiene mit ihrer Schmalseite parallel zu dem oberen Schenkel des Halters verläuft, wobei zwischen der Schmalseite der Montageschiene und der Oberseite des Schenkels des Oberteils des Halters ein geringer Abstand vorhanden ist. Das Ende des Oberteils des Halters besitzt eine Aufnahme für die Montageschiene, die die gleiche Form wie die Montageschiene besitzt. Diese Aufnahme ist derart ausgebildet, dass deren Form ebenfalls wie die Montageschiene ausgebildet ist, und dabei die beiden parallel verlaufenden Seiten nicht senkrecht, d. h. in einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel zum oberen Schenkel des Halters und damit zur Ebene des Moduls verlaufen.
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An dem einen Ende des Unterteils des Halters ist in bekannter Weise eine Platte befestigt, mit welcher der Halter auf den Dachsparren aufliegt und befestigt ist. Das Unterteils des Halters ist derart geformt, ist, dass er zwischen zwei sich überlappenden Dachziegeln heraus geführt ist.
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Als ein Befestigungselement für die Module mit der Montageschiene dienen Bügel aus Stahl, die als eine federnde Klammer geformt sind. Der federnde Bügel gewährleistet eine berechenbare Spannung. In der Rundung des Halters ist ein Bolzen drehbar angeordnet, der über seinen Umfang eine Nut aufweist, die zur Achse exzentrisch und im Durchmesser annähernd der Rundung des Bügels ausgeführt ist. (
DE 10 2005 032 859 A1 : DE)
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Diese Lösung besitzt den Nachteil, dass die durch die Temperaturdifferenzen auftretenden Ausdehnungen, Spannungen in der Ebene der Module hervorrufen, die im Extremfall zu Erzeugung von Rissen und Auftreten von Undichtheiten. Ein weiterer Nachteil haftet dieser Lösung noch an, dass nur unter zusätzlichen Aufwand bei unebenen Dachflächen eine Montage der Module in einer Ebene möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein flexibles Montagesystem zu schaffen, welches jede mögliche Abweichung der Abmessungen von der Dachoberfläche, der Ausführung und Gestaltung derselben und den zum Einsatz kommenden Baumaterial mit geringem Aufwand ausgleichen lässt. Unter Beibehaltung einer schraubenlosen Befestigung der Module auf längs und/oder quer im Abstand zur Dachhaut mittels bekannter Spannmittel, soll die durch die Temperaturdifferenzen hervorgerufene Ausdehnung der Module in jeder Richtung ohne nachteilige Einwirkung auf die Module ausgeglichen werden. Das Montagesystem soll auch ohne zusätzliche Hilfsmittel und Schraubverbindungen ermöglichen, den unterschiedlichen Abstand zwischen der Dachhaut und den Modulen auf einfache Art auszugleichen, damit eine annähernd ebene Gesamtfläche aller Module entsteht. Es soll auch die bekannte Befestigung der Montageschiene mittels entsprechend der Dachausführung gestalteter Halter, die in bekannter Weise auf dem Dachsparren befestigt sind, beibehalten werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in bekannter Weise auf den Dachsparren an sich bekannte Dachhaken, die annähernd Z-förmig ausgebildet sind, d. h., sie sind zweimal, vorzugsweise rechtwinklig geknickt, aufgeschraubt sind. Auf dem Dachhaken sind in bekannter Weise längs und/oder quer verlaufend als Hohlprofil augeführte Montageschienen befestigt, auf denen die Module aufgebracht sind.
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Dazu ist in dem oberen Schenkel des Dachhakens mindestens ein längs verlaufender Schlitz eingebracht. In diesem Schlitz ist ein Dachhakenoberteil hochkant derart eingesteckt, dass es in jeder seitlichen Richtung schwenkbar und in ihrer Längsrichtung einstellbar ist. ZU letzteren sind in dem Bereich des Dachhakens, in dem das Dachhakenoberteil in dem Schlitz bewegbar ist, an jeder seiner Schmalseiten Kerben eingebracht. Durch eine entsprechend breitere Ausführung des Schlitzes als die Dicke des Dachhakenoberteils in dem Dachhaken ist das eine seitliche schwenken möglich. Diese Ausführung gewährleistet, dass bei Ausdehnung der Montageschiene durch Temperatureinwirkung das Dachhakenoberteil nachgibt.
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Die Länge und Breite des Schlitzes und die Anordnung und Ausbildung der Kerben ermöglichen ein leichtes Anpassen des Dachhakenoberteils und damit ein Verstellen beziehungsweise Anpassen derselben an die Lage der Montageschiene.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die als Hohlprofil ausgebildete Montageschiene, die vorzugsweise auf der Oberseite, das ist die Seite, auf der die Module aufliegen, eben und parallel zur Dachfläche verlaufen. Die Gegenseite ist kreisförmig gewölbt. Auf einer Längsseite der Montageschiene ist vorzugsweise eine Kerbe nach innen zeigend in die Montageschiene eingebracht. Das Dachhakenoberteil weißt am anderen Ende der Befestigung mit dem Dachhaken eine Aussparung in der Geometrie des Querschnitts der Montageschiene auf, die so dimensioniert ist, dass die Montageschiene in die Aussparung einschwenkbar ist. Eine nach innen gerichtete in der Aussparung der Montagschiene einrastende Nase sorgt dafür, dass die Montageschiene gegen Sog gesichert zu liegen kommt. Dazu ist die Nase keiner als die Aussparung in der Montageschiene.
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Um nun die durch die Temperaturdifferenzen auftretende Ausdehnung auch im Bereich der Module zu kompensieren, d. h., die Module nicht mechanisch zu beanspruchen, werden zwischen den Modulen an sich bekannte Hutschienen, mit ihrer U-fömigen und nach außen gerichteten Schenkeln angeordnet. Sie sind erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass an mindestens einer Außenseite des Schenkels der Hutschiene eine federnde Zunge an das Modul drückend ausgeformt ist, Diese Zunge sorgt dafür, dass die Kräfte durch die Ausdehnung der Module die Module nicht beschädigt werden, und trotzdem ist gewährleistet, dass die die Festigkeit der Verbindung von dem Modul auf der Montageschiene gegeben ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Montagesystems besteht darin, dass der obere Schenkel des Dachhakens unterhalb des Schlitzes gekröpft ist, um dadurch eine Versteifung und Erhöhung zur Anpassung der Ebene der Module an die Dachschräge zu erreichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Montagesystems besteht darin, dass in dem oberen Schenkel des Dachhakens nebeneinander mehrere Schlitze in unterschiedlicher Höhe angeordnet eingebracht sind, damit es möglich ist, größere Differenzen im Abstand der Dachoberfläche zu den Modulen auszugleichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Montagesystems besteht darin, dass die an der Außenseite des Hutschiene ausgeformte Zunge eine andere Geometrie, z. B. die Form einer nicht vollständig geschlossenen Rolle hat. Wesentlich ist, dass die Form des federnden Elements elastisch ist. Wenn der Druck der Module durch die Temperatureinwirkung wirksam wird, sollen bei Nachlassen des Druckes die Elemente noch anliegen.
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Es ist auch möglich, nicht unbedingt alle Lösungsmerkmale in einem Montagesystem zu realisieren. Je nach den Anforderungen der Gesamtkonstruktion können für sich allein auch nur die Merkmale des Dachhakens als Befestigung der Montageschienen eingesetzt werden, oder ebenso die erfindungsgemäße Ausbildung der Hutschienen. Jedoch alle Merkmale der Erfindung gemeinsam dienen der optimalen Lösung der Aufgabe, die in erster Linie die Flexibilität der Montage gewährleistet und die Auswirkungen der Temperaturdifferenzen auf das Montagesystem kompensieren.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Montagesystems bestehen darin, dass unter Beibehaltung der bewährten Ausführung und Anordnung von Montageschienen zur Auflage und Befestigung der Module einschließlich der Befestigung bekannter Dachhaken auf den Dachsparren, ohne jede Schraubverbindung es möglich ist, dass jede auftretende Differenz in der Ausführung des Daches, die Einfluss auf die erforderliche ebene Anordnung der Module nimmt, leicht ausgleichbar ist.
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Weiterhin werden alle durch Temperaturschwankungen auftretenden Dehnungen der Module in jeder Richtung vollkommen kompensiert, ohne das auf die Module schädliche Kräfte einwirken können. Wenn auch die Montageschiene fest mit dem Dachhakenoberteil verbunden ist, so trägt die ballige Ausführung des Schlitzes in dem Dachhaken dazu bei, dass die durch die Ausdehnung seitlich auf die Lasche wirkenden Kräfte ein Verschieben ermöglichen, ohne das die Kräfte auf die Module wirken können. Die Steckverbindung in Verbindung mit den Kerben besitzt eine ausreichende Stabilität und gewährleistet einen sicheren Halt, da das Gewicht des gesamten Montagesystems mit den daran befestigten Modulen die Arretierung übernimmt.
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Die neue Gestaltung der Hutschienen trägt dazu bei, dass die Ausdehnung der Module durch die Temperaturschwankungen keinen weiteren Einfluss auf die sichere Befestigung der Module nimmt.
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Ein entscheidender Vorteil ist letztendlich, dass keine Schraubverbindungen und spezielle Werkzeuge zur Montage der Module erforderlich sind. Damit ist der Umfang an derartigen Montageteilen gering, und die Montage insofern vereinfacht ist, indem derartige Befestigungselemente wie Schrauben und Muttern in Wegfall kommen, denn diese gehen des Öfteren durch Herunterfallen verloren, und sie erfordern zur Montage meist zusätzliche Werkzeuge.
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An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben.
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In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1: eine Ansicht durch das Montagesystem in Schnitt längs der Dachschräge,
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2: eine Draufsicht auf ein Dachhakenoberteil in Richtung A.
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3: eine Ansicht auf das Dachhakenoberteil in Richtung B.
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4: einen Schnitt durch zwei aneinander angeordnete Module mit dazwischen angeordneter Hutschiene.
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In 1 ist auf dem entsprechend der Schräge des Daches vorhandenen Dachsparren 1 ein bekannter z-förmig gestalteter Dachhaken 2 aufgeschraubt. Der obere Schenkel 3 ist leicht geknickt und besitzt längs verlaufend Schlitze 4, die in ihrer Höhe zueinander, wie in 4 gezeigt versetzt sind. In dem einen Schlitz 4 ist ein Dachhakenoberteil eingesetzt. Das Dachhakenoberteil hat an einem Ende Kerben, die so ausgebildet sind, dass das Dachhakenoberteil 5 in den Schlitz 4 einrastet und durch das Gewicht er Montageschienen 7 mit den darauf befestigten Modulen 8 arretiert ist.
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An der Gegenseite ist in dem Dachhakenoberteil 5 eine Aussparung 9 in der Geometrie der Montageschiene 7 eingebracht.
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Die Geometrie der Montageschiene 7, ist ein Hohlprofil, vorzugsweise aus Aluminium, wobei die den Modulen 8 zugewandte Seite eben und parallel verlaufend ausgeführt ist, und die Unterseite kreisförmig ist gewölbt. Die Längsseiten verlaufen parallel zueinander, wobei in einer Längsseite eine Nut 10 eingebracht ist. In dem Dachhakenoberteil 5 ist eine Aussparung 9 gleich der Geometrie der Montageschiene 7 eingebracht, die eine Nase 11 in die Nut 10 reichend besitzt.
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Beider Montage der Montageschienen 7 werden diese in die Aussparungen 9 eingeschwenkt und sind durch das Gewicht des Montagesystems arretiert.
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In 2 ist zu erkennen, dass durch die etwas größere Breite des Schlitzes 4 als das Dachhakenoberteils 5 ein seitliches Schwenken des Dachhakenoberteils 5 gegeben ist, damit bei der Ausdehnung der Module 8 und Montageschienen 7 durch Temperaturschwankungen und anderen montagebedingten Abweichungen die Beweglichkeit gegeben ist.
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In 3 ist gezeigt, die Anordnung mehrerer zueinander in der Hohe versetzte Schlitze 4 Ein Ausgleich des Abstandes zwischen den Montageschienen 7 und der Dachhaut ist dadurch möglicht.
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In 4 ist dargestellt, wie zwei Module 8 auf der Montageschiene 7 befestigt sind. Die an sich bekannte Hutschiene 12 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, indem auf einer Seite eine federnde Zunge 13 ausgeformt ist. Es tritt die Wirkung ein, dass bei seitlichem Druck, bedingt durch die Ausdehnung der Module 8 dieser durch die federnde Zunge 11 aufgefangen und vermieden wird, dass die Module 8 beschädigt werden.
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Beim Nachlassen des Druckes durch Abkühlen der Module 8 bleibt eine feste und sichere Verbindung erhalten.
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Es sind auch andere Geometrien und Anordnungen denkbar, wesentlich ist, dass die Elemente den Weg der Ausdehnung zulassen und federnd in die Ausgangsstellung zurückgehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dachsparren
- 2
- Dachhaken
- 3
- Schenkel
- 4
- Schlitz
- 5
- Dachhakenoberteil
- 6
- Kerbe
- 7
- Montageschiene
- 8
- Modul
- 9
- Aussparung
- 10
- Nut
- 11
- Nase
- 12
- Hutschiene
- 13
- Zunge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005032859 A1 [0011]
