DE102011050177A1

DE102011050177A1 - Montageanordnung zur Befestigung eines Solarmoduls

Info

Publication number: DE102011050177A1
Application number: DE102011050177A
Authority: DE
Inventors: Melanie Wiggers
Original assignee: Schueco International KG
Current assignee: Viessmann Photovoltaik GmbH
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2011-11-10
Also published as: DE202010005417U1

Abstract

Eine Montageanordnung zu Befestigung eines Solarmoduls (1) an einem Untergrund, insbesondere einem Dach, vorzugsweise einem Schrägdach, die folgendes aufweist: eine Horizontalbefestigungsvorrichtung (7), welche auf einer Montagebasis festlegbar ist, wobei die Horizontalbefestigungsvorrichtung (7) ein Horizontalprofil (8) und einen Horizontalverbinder (9) aufweist, wobei das Horizontalprofil (8) an einer Seitenwand oder beiden die Oberseite (8a) und die Unterseite (8c) verbindenden Seitenwänden (8b, 8d) wenigstens eine Schrägnut (13) aufweist, wobei der Horizontalverbinder (9) wenigstens einen Auflageschenkel (21) und wenigstens einen Stützschenkel (22) aufweist, und wobei der Stützschenkel (22) mit einer Schrägfläche (23) versehen ist, und wobei der Stützschenkel (22) derart ausgebildet ist, dass er im montierten Zustand formschlüssig in die wenigstens eine Schrägnut (13) des Horizontalprofils (8) eingreift (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Montageanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Montageanordnungen für Solarmodule, insbesondere zur parallelen Dachmontage von vorzugsweise gerahmten Dünnschichtmodulen, sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. In der Regel weisen die Montageanordnungen eine Montagebasis mit Haltevorrichtungen auf, die am Dach befestigt werden und Profile die über unterschiedliche Verbindungsmöglichkeiten mit einander gekoppelt sind und an welchen die Solarmodule befestigt werden können.
Insgesamt haben sich diese Montagesysteme bewährt. Sie bedürfen aber dennoch im Hinblick auf die Materialkosten und die Montagezeiten einer weiteren Optimierung. Zudem neigen relativ viele der bekannten Montageprofile unter besonders hohen Lasten zu Verformungen. Auch dieses Problem gilt es zu verringern.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, ein optimiertes Montagesystem zu schaffen, welches Basisprofile aufweist, die einen materialsparenden aber dennoch besonders stabilen Aufbau aufweisen sowie einfach montierbar sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 weist eine Montageanordnung zur Befestigung eines Solarmoduls an einem Untergrund, insbesondere einem Dach, vorzugsweise einem Schrägdach, folgendes auf: eine Montagebasis, eine Horizontalbefestigungsvorrichtung, welche auf der Montagebasis festlegbar ist, wobei die Horizontalbefestigungsvorrichtung ein Horizontalprofil und einen Horizontal- bzw. Kreuzverbinder aufweist, und wobei das Horizontalprofil ferner wenigstens eine Schrägnut aufweist, und wobei der Horizontalverbinder wenigstens einen Stützschenkel aufweist, der mit einer Schrägfläche versehen ist und derart ausgebildet ist, dass er im montierten Zustand formschlüssig in die wenigstens eine Schrägnut des Horizontalprofils eingreift.
Insbesondere durch die vorteilhafte – in den Unteransprüchen weiter optimierte – Ausgestaltung der korrespondierend ausgelegten Elemente Horizontalprofil und Horizontalverbinder mit korrespondierende Stützflächen – Schrägnut und Stützschenkel mit einer Schrägfläche – kann das Profil insgesamt relativ klein und filigran ausgebildet werden, so dass es besonders preiswert herstellbar ist.
Der Kreuzverbinder weist vorzugsweise eine besondere hohe Stützfläche auf, die das Basisprofil auch im oberen Bereich noch sicher abstützt und gegen ein Kippen und Verformungen sichert. Durch das Abstützen im oberen Profilbereich bzw. über eine große Strecke hinweg werden, anders als nach dem Stand der Technik üblich, die unteren Klemmenstege nicht belastet.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich Ausdrücke wie „oben”, „unten”, „rechts”, „links” u.dgl. zudem auf die jeweils in den Darstellungen abgebildete übliche Einbaustelle. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen.
Die Figuren zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Anordnung von Solarmodulen auf der erfindungsgemäßen Montageanordnung;
2 eine Seitenansicht eines Horizontalprofils;
3 eine Schnittansicht eines Horizontal- bzw. Kreuzverbinders;
4 eine Schnittansicht eines Teilbereiches der Anordnung aus 1.
1 dient zur Veranschaulichung einer Anordnung von Solarmodulen 1, insbesondere von Dünnschichtsolarmodulen, auf zwei Montageanordnungen 2 für Solarmodule.
Die Darstellung entspricht der Einbaulage auf einem Schrägdach, welches in 1 nicht dargestellt ist. Das Schrägdach besteht in der Regel aus einer Dachhaut, die z. B. aus Wellprofilen gebildet seinen können. Die Dachhaut könnte aber auch aus Dachziegeln oder Dachpfannen bestehen.
An dem Dach bzw. an der Dachhaut wird jede der Montageanordnungen 2 mit einem oder mehreren Befestigungselementen befestigt. Diese Befestigungselemente können – wie in 1 dargestellt – als eine oder mehrere Stockschrauben 3 ausgebildet sein.
Anstelle von Stockschrauben 3 könnten Befestigungselemente zum Festlegen der Montageanordnung 2 an der Dachhaut aber auch Dachanker oder Dachhaken sein (hier nicht dargestellt). Zu erkennen ist, wie die Stockschrauben 3 Dachelemente 4 durchsetzen, welche einen Teil der Dachhaut ausbilden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind an dem von der Dachhaut abgewandten Ende der Stockschrauben 3 jeweils Winkelklemmstücke 5 angeordnet, die an Basisprofilen 6 festlegbar sind.
Aufgrund der üblichen Anordnung auf dem Schrägdach werden diese Basisprofile 6 auch als Vertikalprofile bezeichnet. Aus den Basisprofilen, den Basisprofilen 6, den Winkelklemmstücken 5 und den Stockschrauben 3 wird eine Montagebasis geschaffen, auf der Horizontalbefestigungsvorrichtungen 7 festgelegt werden können, auf welchen schließlich die Solarmodule 1 festgelegt werden.
Ein besonderes Augenmerk legt die vorliegende Erfindung auf die Horizontalbefestigungsvorrichtungen 7. Die dargestellte Montagebasis aus den Elementen Stockschraube 3, Winkelklemmstücke 5 und Basisprofile 6 ist rein beispielhaft zu verstehen. Wesentlich ist, dass die Montagebasis derart ausgestaltet ist, dass es möglich ist, auf ihr die Horizontalbefestigungsvorrichtungen 7 festzulegen.
Hierzu sind die dargestellten Basisprofile 6 besonders geeignet, welche vorzugsweise an ihrer von der Dachhaut abgewandten Seite eine sich über die gesamte axiale Länge der Vertikalprofile bzw. Basisprofile 6 erstreckende Schraubnut aufweisen.
Alternativ könnten auch eine oder mehrere Schraubbohrungen – letztere beispielsweise in einem Raster beabstandet angeordnet – in den Basisprofilen 6 ausgebildet sein.
1 veranschaulicht, dass auf einer genügend großen Dachfläche in vertikaler Richtung mehrere Solarmodule 1 und auch mehrere der Montageanordnungen 2 in vertikaler Richtung auf dem Dach angeordnet sein können. Zum Befestigen der Solarmodule ist es ferner denkbar, jeweils nicht nur eine der Montageanordnungen 2 vorzusehen. Insbesondere ist es auch denkbar, senkrecht zur 1, d. h. in horizontaler Richtung nicht nur eine Montagebasis vorzusehen, sondern die Montagebasis aus zwei parallel oder mehr zueinander angeordneten Basisprofilen 6 zu bilden, die jeweils mittels Befestigungsmitteln an der Dachhaut befestigt sind und dann die Horizontalbefestigungsvorrichtung 7 nur einmal pro Solarmodul vorzusehen.
Alternativ ist es aber auch denkbar, zwei oder mehr der Horizontalbefestigungsvorrichtungen 7 an der einen Montagebasis oder mehreren dieser Montagebasis vorzusehen.
Wie aus dem Zusammenspiel der 1 bis 4 zu erkennen, weist jede Horizontalbefestigungsvorrichtung 7 ein Horizontalprofil 8 und einen Horizontalverbinder 9 auf.
Die Begriffe „Horizontalprofil” und „Horizontalverbinder” sind nicht einschränkend zu verstehen. Wesentlich ist die Eignung, zumindest auch in Horizontallage eingebaut zu werden. Ihr Einsatzzweck ist aber nicht auf diese – allerdings bevorzugte und vorteilhafte – Einbaulage beschränkt. Sie können auch winklig zur Horizontalen o. dgl. angeordnet werden.
Das Horizontalprofil 8 und der Horizontalverbinder 9 sind korrespondierend zueinander ausgelegt, d. h. sie greifen formschlüssig ineinander. Dies erschließt sich insbesondere gut aus 4.
Aus dem Zusammenspiel der 1 mit der 4 ergibt sich, dass das Horizontalprofil 8 und das Horizontalprofil 9 insbesondere derart ausgebildet sind, dass sog. Hangabtriebskräfte (in 1 nach links unten wirkend) gut von der horizontalen Befestigungsvorrichtung 7 aufgenommen werden können.
Der Horizontalverbinder 9 ist dabei in der üblichen Einbaulage auf einem Dach, vorzugsweise das in Vertikalrichtung „untere” Element, welches das Horizontalprofil 8 abstützt. Wie aus 4 ersichtlich, weist das Horizontalprofil 8 an seiner Oberseite eine obere Nut 10 auf, in welche Verbindungsstücke wie Befestigungsschrauben 11 oder Klemmstücke einsetzbar sind, welche in korrespondierende Befestigungsmittel 12, hier Schraubbohrungen am Solarmodul 1 eingreifen.
Über die Befestigungsstücke 11 wird das Solarmodul direkt oder über weitere Profile z. B. eines Rahmens am Horizontalprofil 8 in der oberen Nut 10 festgelegt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die äußere Kontur des Horizontalprofils 8 in einer in eine exakt quadratische Hüllkurve eingefügt werden kann, in deren Ecken jeweils auch Eckbereiche des horizontalen Profils 8 eingepasst einliegen.
Das Horizontalprofil 8 weist eine Oberseite 8a auf, die vorzugsweise bis auf die obere Nut 10 eben ausgebildet ist. Die Unterseite 8c des Horizontalprofils bildet eine ebenfalls vorzugsweise ebene Auflagefläche zur Auflage auf der Montagebasis, hier den Basisprofilen 6 aus.
An den die Oberseite und die Unterseite verbindenden Seitenwänden 8b, 8d sind Schrägnuten 13, 14 ausgebildet, vorzugsweise solche Schrägnuten 13, 14, deren Tiefe der Schrägnuten 13, 14 von der Oberseite 8a zur Unterseite 8c hin zunimmt.
Derart bilden die Schrägnuten 13, 14 die Kontur von einseitig hinterschnittenen Nuten aus.
Zur Montagebasis hin erstrecken sich die Schrägnuten 13, 14 vorzugsweise bis zur Unterseite 8d des Horizontalprofils 8, welche die Schrägnuten 13, 14 derart in dieser Richtung begrenzt. Es bilden sich damit seitliche Stege 15, 16 aus, welche einen Teil der Unterseite 8c der Horizontalprofile bilden. An den Stegen 15, 16 sind an der zu den Schrägnuten 13, 14 gewandten Seite jeweils vorzugsweise stegartige Vorsprünge 17, 18 ausgebildet, welche der formschlüssigen Halterung des Horizontalverbinders 9 dienen, was weiter unten näher erläutert wird.
An der von den Stegen 15, 16 abgewandten oberen Seite enden die Schrägnuten 13, 14 in kleinen Bögen bzw. Radien 19, 20, was das Anbringen des Horizontalverbinders 9 erleichtert.
Dadurch, dass das Horizontalprofil 8 mit seinen Ecken eine quadratische Hüllkurve definiert, wird ein optimaler Kompromiss zwischen geringem Materialverbrauch und dennoch genügender Stabilität des Horizontalprofils geschaffen.
Die Höhe der Schrägnuten 13, 14 entspricht der Stützhöhe bzw. dem Stützbereich. Vorzugsweise erreicht diese Höhe mindestens 4/5 der gesamten Profilhöhe. Besonders bevorzugt werden mehr als 90 Prozent der gesamten Profilhöhe je Z-Richtung (senkrecht zum Dach) erreicht.
In 2 ist gestrichelt die quadratische Hüllkurve HK angedeutet.
Besonders vorteilhaft ist an dieser Variante, dass sich die Abstützung über einen relativ großen Bereich der Profilhöhe (in Z-Richtung) erstreckt, also dass eine besonders stabile Abstützung erreicht wird.
Anzumerken ist aber, dass diese Erstreckung zwar besonders vorteilhaft ist, nicht aber ein zwingendes Merkmal der Erfindung. Es sind auch Schrägnuten 13, 14 realisierbar, die sich über weniger als 4/5 der Profilhöhe erstrecken. Auch diese Ausführungsbeispiele sind hinsichtlich der Montagefreundlichkeit besonders vorteilhaft.
Eine sehr gute Abstützung bzw. Statik wird aber erreicht, wenn die Schrägungen 13, 14 sich über mehr als 2/3, insbesondere mehr als 4/5 der gesamten Profilhöhe des horizontalen Profils in Z-Richtung erstrecken.
Der Pfeil K in 4 veranschaulicht, wie an einem Schrägdach nach Art der 1 ein Kippmoment auf die Horizontalprofile 8 wirkt. Dieses Kippmoment wird durch die Gravitationskraft hervorgerufen. Die entsprechende Wirkung erschließt sich ohne weiteres aus Betrachtung der 1.
Der Horizontalverbinder 9 ist korrespondierend zum Horizontalprofil 8 ausgebildet und besonders gut in 3 zu erkennen.
Der Horizontalverbinder 9 weist einen Basisschenkel 21 zur Auflage auf der Montagebasis auf und einen winklig zum Basisschenkel ausgebildeten Stützschenkel 22 auf. Vorzugsweise ist der Stützschenkel 22 rechtwinklig zum Basisschenkel 21 ausgebildet.
Der Stützschenkel 22 weist vorzugsweise eine Kontur auf, die derart gestaltet ist, dass er formschlüssig in einer der beiden Schrägnuten 13 oder 14 (je nach Montagerichtung) vollständig ausfüllt. Hierzu weist der Stützschenkel 22 eine Schrägfläche 23 auf, deren Neigung zur Montagebasis bzw. zum Basisschenkel 21 der Neigung entspricht, welche auch der Schrägboden 27 der Schrägnut 13, 14 zur Montagebasis aufweist (Winkel β, Seite 8c). Der Winkel β liegt vorzugsweise zwischen 50° und 85°.
Durch die Ausbildung und die Geometrie der Schrägnuten 13, 14 und die korrespondierende Ausbildung der Stützschenkel 22 kann das Horizontalprofil 8 die quadratische Grundform aufweisen (bzw. eine quadratische Hüllkurve HK) einfügbar sein, was es ermöglicht, das Horizontalprofil 8 besonders materialsparend auszulegen.
Der Basisschenkel 21 des Horizontalverbinders 9 weist ferner vorzugsweise eine Durchgangsöffnung 24 auf, welche (siehe 4) dazu nutzbar ist, um den Horizontalverbinder (Kreuzverbinder) 9 mittels einer Befestigungsschraube 25 direkt oder über einen Nutstein oder dgl. an der Montagebasis festzulegen.
Vorzugsweise wird der Horizontalverbinder mit der Befestigungsschraube 25 an der Montagebasis, hier an der Schraubnut der Basisprofile 6, in gewünschter Position festgeschraubt, sobald er formschlüssig in die Schrägnut des Horizontalprofils 8 eingesetzt ist.
Vorzugsweise weist der Stützschenkel 22 an seiner zur Montagebasis gewandten Unterseite eine sich senkrecht zur Bildebene der 2, d. h. in seiner Haupterstreckungsrichtung erstreckende Aufnahmenut 26 auf. Diese Aufnahmenut 26 ist vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass jeweils einer korrespondierenden Vorsprünge 17 oder 18 formschlüssig in die Aufnahmenut 26 eingreift.
Von besonderem Vorteil ist, dass der Stützschenkel bzw. der Stützkeil 22 derart ausgebildet ist, dass er insgesamt innerhalb der Hüllkurve bzw. des Hüllquadrats des Horizontalprofils 8 aufgenommen ist. Auch dies trägt zu einer statisch stabilen und materialsparenden Auslegung bei.
Zusammengefasst ist die erfindungsgemäße Anordnung besonders leicht montierbar. Sie kann ferner besonders hohe Kräfte aufnehmen und ist insofern besonders sicher. Zudem ist sie materialsparend herstellbar und damit kostengünstig realisierbar.
Bezugszeichenliste

1: Solarmodul
2: Montageanordnung
3: Stockschraube
4: Dachelement
5: Winkelklemmstück
6: Basisprofil
7: Horizontalbefestigungsvorrichtungen
8: Horizontalprofil
8a: Oberseite
8c: Unterseite
8b, 8d: Seitenwänden
9: Horizontalverbinder
10: Nut
11: Befestigungsschrauben
12: Befestigungsmittel
13, 14: Schrägnuten
15, 16: Stege
17, 18: Vorsprüng
19, 20: Radius
21: Basisschenkel
22: Stützschenkel
23: Schrägfläche
24: Durchgangsöffnung
25: Befestigungsschraube
26: Aufnahmenut
27: Schrägboden
HK: quadratische Hüllkurve

Claims

Montageanordnung zu Befestigung eines Solarmoduls (1) an einem Untergrund, insbesondere einem Dach, vorzugsweise einem Schrägdach, die folgendes aufweist: a) eine Horizontalbefestigungsvorrichtung (7), welche auf einer Montagebasis festlegbar ist, b) wobei die Horizontalbefestigungsvorrichtung (7) ein Horizontalprofil (8) und einen Horizontalverbinder (9) aufweist, c) wobei das Horizontalprofil (8) an einer Seitenwand oder beiden die Oberseite (8a) und die Unterseite (8c) verbindenden Seitenwänden (8b, 8d) wenigstens eine Schrägnut (13) aufweist, d) wobei der Horizontalverbinder (9) wenigstens einen Auflageschenkel (21) und wenigstens einen Stützschenkel (22) aufweist, und e) wobei der Stützschenkel (22) mit einer Schrägfläche (23) versehen ist, und wobei der Stützschenkel (22) derart ausgebildet ist, dass er im montierten Zustand formschlüssig in die wenigstens eine Schrägnut (13) des Horizontalprofils (8) eingreift.
Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Horizontalprofil (8) derart ausgebildet ist, dass mit es mit vier Eckbereichen eine quadratische Hüllkurve (HK) definiert.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Horizontalprofil (8) in seinem montierten Zustand an der oberen Seite (8a) eine obere Nut (10) aufweist, in welcher das Solarmodul mit einem Befestigungsstück oder mit mehreren Befestigungsstücken (11, 12) festlegbar ist.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schrägnut (13, 14) als hinterschnittene Nut ausgebildet ist.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Schrägnut (13, 14) über mehr als 2/3, vorzugsweise über mehr als 4/5 der Länge der zugehörigen Seite des Horizontalprofils erstreckt.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägnut mit einem ihrer Enden in einen Bogen (19, 20) übergeht.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schrägnuten (13, 14) bis zur Unterseite (8c) des Horizontalprofils erstrecken, welche die Schrägnuten (13, 14) begrenzt, wobei sie seitliche Stege (15, 16) ausbildet.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stegen (15, 16) an der zu den Schrägnuten (13, 14) Vorsprünge bzw. Stege (17, 18) ausgebildet sind, welche der ergänzenden Halterung des Horizontalverbinders (9) dienen.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schrägnuten (13, 14) über 2/3, vorzugsweise über 4/5 der Seitenlänge bzw. der gesamten Profilhöhe erstrecken.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützschenkel (22) eine Kontur aufweist, die derart gestaltet ist, dass er formschlüssig in eine der beiden Schrägnuten (13 oder 14) eingreift und diese vorzugsweise vollständig ausfüllt.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Stützschenkel (22) eine Schrägfläche (23) aufweist, deren Neigung zur Montagebasis bzw. zum Basisschenkel (21) der Neigung entspricht, welche auch der Schrägboden (27) der Schrägnut (13, 14) zur Montagebasis aufweist (Winkel β, Seite 8c).
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisschenkel (21) des Horizontalverbinders (9) eine Durchgangsöffnung (24) aufweist, welche dazu nutzbar ist, um den Horizontalverbinder (9) mittels einer Befestigungsschraube (25) direkt oder über einen Nutstein oder dgl. an der Montagebasis festzulegen.
Montageanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützschenkel (22) an seiner zur Montagebasis gewandten Unterseite eine sich in der Haupterstreckungsrichtung der Horizontalverbinders erstreckende Aufnahmenut (26) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass jeweils einer korrespondierenden Vorsprünge (17 oder 18) in die Aufnahmenut (26) eingreift.