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Stand der Technik
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Trägervorrichtung für ein oder mehrere Photovoltaik- oder Solarkollektor-Module für ein Flachdach mit Wänden.
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Es sind verschiedene Trägervorrichtungen und Montagesysteme für Solarmodule und Solaranlagen bekannt, um die Solarmodule auf ein Flachdach mit einem definierten Winkel zur Sonne aufzustellen, um die Effizienz der Solarmodule zu erhöhen. Es sind beispielsweise Trägerkonstruktionen mit Streben bekannt. Bei der Installation von Solarmodulen ist ein wesentlicher Kostenfaktor die Montage.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Trägervorrichtung der eingangs genannten Art für ein Flachdach zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und eine leichte und schnelle Montage der Module auf einem Flachdach ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Es ist ein Gedanke der Erfindung für jedes einzelne Modul eine Fassung mit Kasten vorzusehen, in die jeweils ein Modul aufgelegt und eingeschoben oder lediglich eingeschoben wird. Somit ist eine Trägervorrichtung geschaffen, die beliebig auf Flachdächern oder leicht geneigten Dächern angeordnet werden kann.
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Erfindungsgemäß hat die Trägervorrichtung mindestens zwei Wände, insbesondere als Seitenwände mit einer, vorzugsweise rechtwinklig, abgewinkelten Fläche zur Auflage des Moduls, wobei die abgewinkelten Flächen der Wände jeweils bezüglich einer Bodenkante der Seitenwände gerade ausgebildet sind, an einer Vorderwand eine Haltefläche, insbesondere mit einer Umgreiffläche, ausgebildet ist, um das Modul in einer zum Boden geneigten, und insbesondere vertikalen, Richtung zu sichern und insbesondere sind die Wände zu einem Kasten zusammenbaubar ausgebildet. Die gerahmten Module sind somit leicht in einen kompakten Kasten ein- und aufsetzbar, der selbsttragend ist. Eine Aufständerung mit Streben ist nicht erforderlich. Erfindungsgemäß umfasst die Trägervorrichtung eine Fassung und eine Befestigungsvorrichtung zur Aufnahme und Sicherung von mindestens einem PV- oder Solar-Modul und die Fassung durch mindestens drei Fassungsseiten ausbildbar ist, wobei die Vorderwand mit der Halteeinrichtung eine mittlere, vollständige oder teilweise ausgebildete Fassungsseite und die Seitenwände oder Seitenflächen benachbarter Module beidseitig zur mittleren Fassungsseite, erste und dritte Fassungsseiten vollständig oder teilweise ausbilden.
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Eine resourcensparende erfindungsgemäße Ausführungsform ist als Kasten in der Draufsicht gesehen im Wesentlichen dreieckig und mit drei Wänden ausgebildet, wobei die Vorderwand eine Seite des Dreiecks bildet, die stirnseitig mit Begrenzungsflächen ausgebildet ist, um eine untere Seite eines einsetzbaren Rahmenprofils des Moduls in Längsrichtung zu sichern. Die zwei weiteren Wände bilden die Seitenwände, die eine Neigung erzeugen, so dass das Modul eine Dachneigung zum Flachdach schafft. An der der Vorderwand gegenüberliegenden Dreiecksspitze ist das Modul mit dem Kasten befestigbar.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist alternativ der Kasten in der Draufsicht gesehen im Wesentlichen viereckig mit vier Wänden ausgebildet. Die Wände sind als Seitenwände, als Vorderwand und Rückwand ausgebildet, wobei insbesondere die Vorder- und Rückwand rechteckförmig ausgebildet sind und die Seitenwände mit zur Bodenkante geneigten und rechtwinklig abgewinkelten Flächen ausgebildet sind. Die Seitenwände schaffen somit die entsprechende Modulneigung zur Sonne.
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Bevorzugt sind die abgewinkelten Flächen zur Auflage des Moduls bezüglich der Bodenkante mit einem Winkel zwischen 10 und 35 Grad, insbesondere zwischen 15 und 30 Grad ausgebildet. Eine besonders wirtschaftliche Variante ergibt sich bei 15 Grad Modulneigung. Dabei ist die wirtschaftlichste Modulneigung vom Breitengrad des geographischen Standorts der Solaranlage abhängig.
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Weiter bevorzugt sind die Seitenwände mit abgewinkelten flächigen Fußansätzen insbesondere mit einer Breite zwischen 5 und 10 cm ausgebildet. Somit bilden die Seitenwände die Standbeine der Trägervorrichtung, was besonders materialsparend ist. Alternativ sind abhängig vom Dachaufbau, beispielsweise für ein Dach mit Trapezblech, umgekehrt die abgewinkelten Fußansätze an Vorder- und Rückwand ausgebildet.
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Um möglichst resourcen- und materialsparend die Trägervorrichtung auszubilden, ist vorzugsweise die Trägervorrichtung als Blechkonstruktion ausgebildet. Somit ist die Trägervorrichtung besonders leicht hergestellt.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Trägervorrichtung mit Wänden aus Aluminium hergestellt. Aluminium ist ein leichter Werkstoff und somit für Aufbauten auf Dächer gut geeignet. Außerdem ist der Werkstoff sehr witterungsbeständig, da ein zusätzlicher Korrosionsschutz nicht erforderlich ist. Der Werkstoff ist für die Lebensdauer der Solarkollektoren, die eine Laufzeit von 20, 30 und mehr Jahren haben, geeignet, um keine Wartungsintervalle auszulösen.
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Weiter bevorzugt sind die Wände formschlüssig zusammenfügbar durch Schrauben, Schweißen, clinchen und insbesondere durch Nieten mit Nietnägeln. Nieten ist ein besonders kostengünstiges so wie leichtes und schnelles Montageverfahren. Hierfür weisen bevorzugt die Wände die passenden Nietlöcher bereits auf, so dass die Wände zu einem Kasten schnell und einfach auf dem Dach oder vor der Dachmontage zusammengefügt werden können.
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Um die Montage der Trägervorrichtung mit einem Solarmodul entweder einer Photovoltaikanlage oder Solarkollektoranlage zu vereinfachen und zu beschleunigen und somit deutliche Montagekosten einzusparen, ist vorzugsweise die Trägervorrichtung derart ausgebildet, dass das Modul in die Trägervorrichtung einlegbar und in eine stirnseitig im Querschnitt gesehene Nut, die von einer Umgreiffläche und der Haltefläche der Vorderwand ausgebildet ist, einschiebbar ist. Somit ist für jedes einzelne Modul eine separate Trägervorrichtung vorgesehen, die in Kastenbauweise ausgebildet ist. Es ergibt sich somit sowohl eine einfache Montage der Trägervorrichtung als auch eine einfache und schnelle Montage des Moduls auf einem Flachdach oder leicht geneigtem Dach. Die Montage des Moduls umfasst also wenige Schritte. Der erste Schritt ist das Aufstellen des Moduls in die Nut der Trägervorrichtung. Der zweite Schritt ist das Einlegen des Moduls auf die Flächen zur Auflage und der dritte Schritt, das Einschieben in die Nut. Gegebenenfalls justiert sich das Modul im Einlegeschritt selbst.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Beschlagvorrichtung an zumindest einer Wand befestigbar, um das Modul in vertikaler, zu einer Bodenfläche und in Neigungsrichtung entgegengesetzten Richtung zu sichern. Die Beschlagvorrichtung kann entweder nachträglich nach dem Einlegen und Einschieben des Moduls in die Trägervorrichtung an die Trägervorrichtung befestigt werden oder davor. Im letzteren Fall wird das Modul dann lediglich eingeschoben.
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Um die Wirtschaftlichkeit des Solarmoduls zu erhöhen und die erwärmte Luft aus dem Kasten entweichen zu lassen, sind vorzugsweise Entlüftungsöffnungen in den Seitenwänden vorgesehen.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind in der Vorderwand Entlüftungsöffnungen vorgesehen.
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Ferner weist auch die Vorderwand Entlüftungsöffnungen auf, um die Module von unten her zu kühlen und somit die Effizienz von Photovoltaikmodulen zu erhöhen. Denn die Wirksamkeit von Photovoltaikmodulen sinkt, wenn die Luft die Photovoltaikmodule derart erhitzt, dass der elektrische Widerstand in den Photovoltaikmodulen steigt, so dass der Wirkungsgrad der Solarzellen sinkt.
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Entlüftungsöffnungen in der Vorderwand sind vor allem dann notwendig, wenn beispielsweise die Vorderwand bis zu einer Bodenkante parallel zu den Fußansätzen an der Trägervorrichtung ausgebildet ist, um gegebenenfalls eine weitere Stützkante zu bilden, wenn die Trägervorrichtung auf Trapezblechen von Flachdächern aufgesetzt wird.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform für Flachdächer mit einer ebenen Dachfläche ist die Vorderwand gegenüber den Seitenwänden im zusammengebauten Zustand zu der Bodenkante mit einem vorderen insbesondere in der Breite zwischen 3 und 6 cm bildenden Bodenspalt beabstandet ausgebildet.
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Somit ist eine kühle Frischluftzufuhr in einen Innenraum der Trägervorrichtung aufgrund von Wind möglich.
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Damit erwärmte Luft aus der Trägervorrichtung, die sich auf der Rückwand des Moduls bildet, entweichen kann, sind die Seitenwände und die Rückwand derart ausgebildet, dass mit einem aufgenommenen Modul ein Entlüftungsspalt an einem First der Trägervorrichtung ausbildbar ist, insbesondere die geneigten Flächen der Seitenwände zur Schaffung des Entlüftungsspalts, länger als die Breite des Moduls ausgebildet sind, wobei der Entlüftungsspalt eine Breite von ca. 5 bis 10 cm aufweist.
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Um große Dachflächen möglichst wirtschaftlich mit Trägervorrichtungen auszunützen, sind vorzugsweise die Seitenwände mit einer Verkabelungsöffnung ausgebildet, um mehrere Trägervorrichtungen in der Länge nacheinander zu koppeln. Die Verkabelungsöffnung kann eine Verschraubung oder Vernietung sein. Dadurch können die Modulträger zu starren Trägermodulreihen verbaut werden.
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Um die Trägervorrichtungen möglichst mit einem geringen Materialaufwand herzustellen, weisen die Wände, insbesondere die Seitenwände große Ausnehmungen auf, und sind an funktionellen Kanten, vorzugsweise Standkanten und Kanten der Auflageflächen oder Kanten der Fußansätze, mit im Wesentlichen rechteckigen Flächen verstärkt ausgebildet. Somit wird die Durchspülung der Trägervorrichtung mit gekühlter Luft wesentlich vereinfacht und der Materialaufwand von Aluminium ist gesenkt. Die gekühlte Lust ist wichtig, um das Photovoltaik-Modul zu kühlen und somit die Effizienz des PV-Moduls zu erhalten. Stauwärme würde die Leistung des PV-Moduls senken, da der elektrische Widerstand bei Solarzellen erhöht wäre und somit die Leistung der Solarzellen gesenkt werden würde.
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Um die Dachhaut von Flachdächern zu schützen, ist vorzugsweise auf der Unterseite der Fußansätze eine Bautenschutzmatte angeordnet. Weiter bevorzugt kann die Trägervorrichtung mit der Bautenschutzmatte auf eine Fließmatte gelegt werden, wenn das Flachdach eine Dachfolie aufweist.
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Um die Trägervorrichtung vor Winden zu schützen, kann die Trägervorrichtung mit Gewichten, wie beispielsweise Pflastersteinen oder Betonsteinen, die auf den Fußansätzen liegen gesichert sein.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Trägervorrichtung,
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2 einen vergrößerten Ausschnitt der erfindungsgemäßen Trägervorrichtung,
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3 eine alternativ bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trägervorrichtung für ein Flachdach mit Trapezblecheindeckung,
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4 eine Trägervorrichtung gemäß der 3 in perspektivischer Ansicht von der Rückseite und
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5 und 6 perspektivische Ansichten der erfindungsgemäßen Trägervorrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Trägervorrichtung 1 für ein Flachdach mit ebener Fläche. In die Tragevorrichtung 1 ist ein Solarmodul 2 einleg- und einschiebbar. Die Trägervorrichtung 1 ist aus vier Wänden zu einem Kasten 100 zusammengebaut. Die Wände 3, 4 bilden die Seitenwände und die Vorderwand 5 und die Rückwand 6 halten die Seitenwände zu einem Kasten 100 zusammen. Die Seitenwände 3, 4 haben eine Bodenkante 31, 41 an die rechtwinklig jeweils flächige Fußansätzen 37, 47 ausgebildet sind. Die Vorderwand 5 ist mehrfach gefalzt und auf der Vorderseite 5 mit Nietnägeln 200 an Falzflächen 38, 48 der Seitenwände 3, 4 befestigt, sowie mit Nietung des 200 ist eine Stufenfläche 53 mit dem abgewinkelten Flächen 34, 44 vernietet. Auf die Fußansätze 37, 47 können Beschwerungen, wie Pflastersteine und Betonsteine aufgelegt werden, um die Trägervorrichtung 1 zu sichern.
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Die Fußansätze 37, 47 haben einen Längsfalz 39, 49, damit die Kanten die Dachhaut nicht verletzen und die Beschwerungen aufgenommen und gesichert sind.
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Mit einer Neigung von ca. 15 Grad bezüglich der Bodenkante 31 sind rechtwinklig abgewinkelte Flächen 34, 44 an den Seitenwänden 3, 4 in einem Innenraum 150 der Trägervorrichtung 1 ausgebildet, um als Auflage des Moduls 2 zu dienen. Die rechtwinklig abgewinkelten Flächen 34, 44 sind zu einer Oberfläche 32, 42 der Seitenwände 3, 4 vertieft beabstandet ausgebildet, so dass das Modul 2 auf die Flächen 34, 44 aufgelegt unabhängig von der Rahmenhöhe des Moduls aufgelegt wird.
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Die Vorderwand 5 weist eine rechteckige Ausnehmung 52 auf, die von einer Bodenkante 51 beabstandet ausgebildet ist. Die Ausnehmung 52 sorgt dafür, dass kühle Luft von unten in den Innenraum 150 der Trägervorrichtung 1 zugänglich ist, um das Modul 2 von der unteren Seite her zu kühlen. Die Vorderwand 5 hat auf der zur Bodenkante 51 gegenüberliegenden Kante eine Fläche, die als Haltefläche 54 dient, um das Modul 2 in der Trägervorrichtung 1 zu halten. Die Haltefläche 54 ragt etwas über die Begrenzungsflächen der Seitenwände 3, 4 heraus. An der Haltefläche 54 ist ein winkliger Ansatz ausgebildet, der als Umgreiffläche 55 dient, um das Modul 2 in vertikaler Richtung und an einem Herausrutschen aus der Trägervorrichtung 1 zu sichern. Die Umgreiffläche 55 bildet zusammen mit den Flächen 34, 44 zur Auflage des Moduls 2 eine konkave Nut innerhalb der das Modul 2 beim Einlegen gesenkt werden kann. Die Höhe der Haltefläche 54 ist auf die Rahmenhöhe des Moduls 2 angepasst, sodass das Modul 2 verankert ist. Die Vorderwand 5 ist mehrfach gefalzt, insbesondere in einer Stufe mit einer Stufenfläche 53. Auf der Vorderseite 5 sind Nietnägel 200 an den Falzflächen 38, 48 der Seitenwände 3, 4 befestigt sowie mit Nietnägeln 200 ist die Stufenfläche 53 mit den abgewinkelten Flächen 34, 44 vernietet. Somit ist die tragende Fläche 34, 44 stabiler ausgebildet. Zur Verbesserung der Stabilität sind die Flächen 34, 44 zu ihrem Querschnitt gesehen durch einen umgekehrten U-Falz mit der Ausbildung einer Oberfläche 32, 42 erzeugt worden. Bevorzugt ist jede Seitenwand 3, 4 aus einem Blech, vorzugsweise aus Aluminium gefertigt, wobei die abgewinkelten Flächen 34, 44 und die Fußansätze durch Falzen erzeugt worden sind.
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Die 1 zeigt die Seitenwand 3 mit einer Entlüftungsöffnung 30 um einen Luftaustausch zu gewährleisten. Ferner ist an der Seitenwand 3, 4 eine Verkabelungsöffnung 70 ausgebildet, um die Trägervorrichtungen 1 der Länge nach aneinander zu reihen und miteinander zu koppeln. Die Seitenwände 3, 4 haben an einem First 62 einen Überstand I zu dem Rahmen des Moduls 2. Somit wird ein Entlüftungsspalt 65 zwischen dem Modul 2 und der Rückwand 6 gebildet. Die Wände 3, 4, 5 sind im Wesentlichen vertikal angeordnet, während die Rückwand 6 zur vertikalen leicht geneigt zu einem Kasten zusammengebaut ist. Die Trägervorrichtung 1 ist in einer Bleckkonstruktion aus Aluminium hergestellt. Die Wände 3, 4, 5, 6 bilden durch Falzen die funktionalen Flächen wie Fußansätze, Halte- und Umgreiffläche, sowie Auflagefläche aus. Zur parallelen Aufnahme der Rückwand 6 ist die Seitenwand 3, 4 rechtwinklig mit einer Fläche 39, 49 abgewinkelt. Zur Stabilisierung der Auflageflächen 34, 44 ist sind Flächen wiederum abgewinkelt und mit der stabilisierenden Firstfläche 64 der Rückwand 6 vernietet. Dies zeigen 5 und 6. Die Trägervorrichtung 1 umfasst eine Fassung 500 und eine Befestigungsvorrichtung 10 zur Aufnahme und Sicherung von mindestens einem PV- oder Solar-Modul 2 umfasst, und die Fassung durch mindestens drei Fassungsseiten 35, 45, 54, ausbildbar ist, wobei die Vorderwand 5 mit der Halteeinrichtung 54 eine mittlere, vollständige oder teilweise ausgebildete Fassungsseite und die Seitenwände 3, 4 oder Seitenflächen benachbarter Module 2 beidseitig zur mittleren Fassungsseite, erste und dritte Fassungsseiten vollständig oder teilweise ausbilden. Ist die Trägervorrichtung 1 zur Aufnahme mehrerer Module 2 vorgesehen und ausgebildet so bilden jeweils die Seitenflächen des jeweils benachbarten Moduls die begrenzende Fassungsseite aus.
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Die 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Trägervorrichtung 1 gemäß der 1 mit einem eingesetzten Modul 2 aus einer Perspektive auf die First 62. Die 2 zeigt, dass auch die Rückwand 6 eine ausgebildete Firstfläche 64 aufweist, die mit einem Nietnagel 200 mit der Firstfläche 34 der Seitenwand 3 zusammengefügt ist. Zwischen der Rahmenseite des Moduls 2 und der Auflagefläche 64 ist ein Raum geschaffen, der einen Entlüftungsspalt 65 mit einer Breite von ca. 5 bis 10 cm über die Länge der Trägervorrichtung 1 am First bildet. Der Entlüftungsspalt 65 ist dabei so groß gewählt, dass erwärmte Abluft entweichen kann aber bei Wind und Stürmen eine Aufwendkraft vermieden wird, um Beschwerungen der Trägervorrichtung so gering wie möglich zu halten. Der Entlüftungsspalt 65 am First ist so gewählt, dass ein Unterdruck bei Windbelastung entsteht und somit die Beschwerung als tragende Kraft entlastet werden kann, das heißt die Trägervorrichtung mit Modul wird gegen das Flachdach gesogen. Das Modul 2 ist mit einer Beschlagvorrichtung 10 als Verankerung und Befestigungsvorrichtung sowohl in vertikaler als auch in Richtung der First gesichert, der beispielsweise mit einem Nietennagel 200 an der Seitenwand 3 gesichert ist. Die Beschlagvorrichtung 10 ist an die Rahmenhöhe des PV-Moduls 2 angepasst und kann deshalb variieren.
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Die 3 zeigt eine alternative bevorzugte Ausführungsform der Trägervorrichtung 1 für ein Flachdach mit Trapezblecheindeckung. Bei dieser Variante ist die Vorderwand 5 bis zur Bodenkante 51 ohne die Aussparung 52 ausgebildet. Statt der Aussparung 52 sind kreisförmige Entlüftungsöffnungen 50 vorgesehen. Die weiteren konstruktiven Merkmale, wie Haltefläche 54 und Umgreiffläche 55 sind mit der Trägervorrichtung 1 gemäß 1 und 2 identisch.
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Die 4 zeigt die Trägervorrichtung 1 gemäß der 3 in perspektivischer Ansicht von der Rückseite. Die Rückwand 6 ist mit 4 Nietennägeln 200 an der Seitenwand 3 auf der Rückseite befestigt und ein Nietennagel 200 auf der Auflagefläche 44. Die Nietnägel 200 an der Vorderwand 5 und der Rückwand 6 halten die Seitenwände 3, 4 zusammen, so dass eine stabile Rahmenkonstruktion gebildet wird. Die Rückwand 6 weist ferner einen flächigen Fußansatz 67 auf. Eine Entlüftungsöffnung 40 ist an der Seitenwand 4 genauso wie die Verkabelungsöffnung 70 angeordnet. Die Trägervorrichtung 1 ist erfindungsgemäß für ein einziges Solarmodul 2 vorgesehen und ist somit ein kompakter Träger der leicht zusammenbaubar ist und eine leichte und schnelle Montage des Solarmoduls 2 ermöglicht. Ein Vorteil der Trägervorrichtung ist, dass die Trägervorrichtung für jede Größe von Solarkollektor und/oder Photovoltaik-Modulen fertigbar ist. Die Trägervorrichtung ist sehr leicht und belastet somit die Tragkonstruktion, insbesondere das Dach eines Gebäudes wenig oder gering. Die Trägervorrichtung ist somit für die Dachkonstruktion je nach Anwendung belastungsarm oder belastungsfrei. Die Wände, insbesondere die Rückwand ist geschlossen, um eine Aufwindkraft zu vermeiden. Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerischen Darstellungen für die Erfindung verwiesen.
