DE102020114168A1

DE102020114168A1 - Lärmschutzwand

Info

Publication number: DE102020114168A1
Application number: DE102020114168.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2020-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit Fotovoltaikpaneelen versehene Lärmschutzwand, die neben der elektrischen Energiegewinnung eine möglichst effiziente Schallableitung - insbesondere aus bodennahen Lärmquellen - ermöglicht. Die Lärmschutzwand weist einen Wandkörper (1) aus lückenlos nebeneinander angeordneten, fugendicht verbundenen Fotovoltaikpaneelen auf, der einen Neigungswinkel (α) zur Horizontalen im Bereich von 60° bis 75° besitzt. Die Lärmschutzwand eignet sich für die umweltfreundliche Energiegewinnung in Kombination mit einer effektiven Schallabschirmung im Bereich von Straßen oder Eisenbahntrassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Fotovoltaikpaneelen versehene Lärmschutzwand, die sich - bei gleichzeitiger Energiegewinnung - insbesondere für den Lärmschutz im Bereich von Straßen oder Eisenbahntrassen eignet.
Bekannt sind Lärmschutzwände mit Fotovoltaikelementen unter anderem aus DE 10 2015 118 207 A1 . Demgemäß sind die Fotovoltaikelemente auf einer Lärmschutzwand, die zum Beispiel entlang einer Autobahn aufgestellt ist, befestigt. Die Anbringung auf der Lärmschutzwand erfolgt über ein Gestell, mit dem die Fotovoltaikpaneele mit einer vorbestimmten Neigung gegenüber der Horizontalen auf der Lärmschutzwand installiert werden können. Je nach Orientierung der Lärmschutzwand kann der Neigungswinkel der Fotovoltaikpaneele gegenüber der Horizontalen für eine maximale Energieausbeute zwischen 30° und 70° betragen.
DE 10 2010 002 873 A1 beschreibt ebenfalls eine geneigte Lärmschutzwand in Kombination mit Fotovoltaikmodulen, wobei die an einem Tragwerk angebrachten Fotovoltaikmodule einen Anstellwinkel zur Horizontalen zwischen 35° und 45° besitzen und ihre Fläche, ausgehend von einem vor der Lärmschutzwand vorgelagerten weiteren Blockfundament, auf dem sich der vordere, ansteigende Teil des Tragwerkes auflagert, bis zum oberen Ende der Lärmschutzwand geführt ist.
In DE 195 28 211 A1 ist ein Fotovoltaikmodul für Lärmschutzplatten beschrieben. Die Fotovoltaikeinheiten besitzen jeweils die Form eines Deckels und sind direkt auf die einzelnen Lärmschutzplatten montiert.
Ein Nachteil dieser bekannten Lösungen ist, dass die zur Lärmreduktion erforderliche Schallableitung, insbesondere des in Bodennähe entstehenden Lärms, zum Beispiel durch Radgeräusche von Fahrzeugen auf der Fahrbahn, nur unzureichend erfolgt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine mit Fotovoltaikpaneelen versehene Lärmschutzwand bereitzustellen, die neben der elektrischen Energiegewinnung eine möglichst effiziente Schallableitung - insbesondere aus bodennahen Lärmquellen - gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Lärmschutzwand mit den kennzeichnenden Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst; zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 aufgeführt.
Nach Maßgabe der Erfindung besitzt die Lärmschutzwand einen flächigen Wandkörper aus mehreren lückenlos nebeneinander angeordneten Fotovoltaikpaneelen. Die Vorderseite des Wandkörpers ist die fotoaktive Oberflächenseite der Fotovoltaikpaneele, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Lichteinstrahlung zugewandt ist; die Rückseite des flächigen Wandkörpers ist die entsprechende, gegenüberliegende Oberflächenseite der Fotovoltaikpaneele.
Die Stoßstellen der jeweils innerhalb des Wandkörpers aneinandergrenzenden bzw. benachbarten Fotovoltaikpaneele sind mittels einer Fugendichtung verbunden, die die Stoßstellen zwischen den benachbarten Fotovoltaikpaneelen schließt. Aufgrund der fugendicht verbundenen Fotovoltaikpaneele ist der Wandkörper lücken- bzw. spaltfrei über die gesamte flächige Erstreckung ausgebildet. Ggf. sind an den Fotovoltaikpaneelen bzw. am Wandkörper Schutzrahmen als Kantenschutz installiert.
An der Rückseite des flächigen Wandkörper ist eine Stützkonstruktion angebracht, die als Träger des Wandkörpers bzw. der Fotovoltaikpaneele sowie zur Bodenabstützung des Wandkörpers dient.
Die Neigung des Wandkörpers ist mittels der an der Rückseite der Fotovoltaikpaneele befestigten Stützkonstruktion auf einen Neigungswinkel im Bereich von 60° bis 75°, vorzugsweise 68°, zur Horizontalen eingestellt.
Ein Vorteil der vorgeschlagenen Lärmschutzwand ist, dass infolge der durch die Fugendichtung verbundenen Fotovoltaikpaneele ein spaltfreier Wandkörper ausgebildet ist; Schalldurchtritt durch Spalte bzw. Lücken zwischen den Fotovoltaikpaneelen wird verhindert, wodurch bereits durch den Wandkörper allein ein effektiver Lärmschutz realisiert ist.
Ein weiterer Vorteil der Lärmschutzwand ist der eng gewählte Bereich des Neigungswinkels des Wandkörpers; die spezifische Auswahl des Neigungswinkels ermöglicht die zum Lärmschutz im Regelfall unvermeidbar hohe Bauhöhe der Lärmschutzwand mit einer hohen Energieeffizienz der Fotovoltaikpaneele zu kombinieren.
Zudem wird der auftreffende Lärm oder Schall von einer vor der Vorderseite der Lärmschutzwand befindlichen Lärmquelle weitgehend nach oben reflektiert. Der Neigungswinkel ist hierbei so eingestellt, dass bei einem typischen Abstand der Lärmschutzwand von Straßen oder Gleisen der von einem Fahrzeug (mit einer üblichen Bauhöhe im Bereich von 1,5 m bis 4,5 m) emittierte Schall nahezu vollständig über das Fahrzeug reflektiert wird. Die Rückreflexion auf das Fahrzeug, die sich negativ auf den Lärmpegel im Fahrzeug auswirken würde, wird hierdurch weitestgehend verhindert.
Mit der offenbarungsgemäßen Lärmschutzwand sind Lärmabsenkungen von bis zu 10 dB erreichbar.
Die Lärmschutzwand zeichnet sich zudem dadurch aus, dass sie in kurzer Zeit montiert oder auch demontiert werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Lärmschutzwand ist unten bzw. bodenseitig an der Vorderseite des Wandkörpers eine geneigte Lärmschutzplatte in einer Höhe im Bereich von 5 % bis 10 % der Gesamthöhe der Lärmschutzwand angebracht, d. h., die Lärmschutzplatte kontaktiert den Wandkörper auf einer Höhenlinie über dem bodenseitigen Ende der Lärmschutzwand und ist in Längserstreckung parallel zum Wandkörper ausgerichtet.
Die Lärmschutzplatte schließt mit dem Wandkörper einen Wand-Platten-Winkel von 160° bis 180°, vorzugsweise 160° bis 175°, ein. Der Wand-Platten-Winkel ist im lotrechten Querschnitt der Lärmschutzwand der Winkel zwischen der Vorder- oder Rückseitenfläche des Wandkörpers und einer der Plattenflächen der Lärmschutzplatte.
Der Neigungswinkel der Lärmschutzplatte zur Horizontalen liegt demnach - abhängig von der Neigung des Wandkörpers - im Bereich von 40° bis 75°, vorzugsweise im Bereich von von 40° bis 70°.
Durch die geneigte, zusätzliche Lärmschutzplatte wird der Bodenschall bzw. -lärm in einem steileren Winkel nach ober reflektiert, sodass auch dieser Schallanteil nicht auf die Lärmquelle zurückgeworfen wird, sondern im Bereich oberhalb der Lärmquelle bzw. der Lärmschutzwand dissipiert.
Die Lärmschutzplatte der Lärmschutzwand kann mit einer strukturierten, schallabsorbierenden Oberfläche versehen sein. Hierdurch wird - zusätzlich zur Schallreflexion nach oben - ein Teil des Schalls gestreut bzw. absorbiert. Die Oberflächenstrukturierung kann unter anderem eine Mikrostrukturierung aus kleinen Erhebungen auf der Oberfläche der Lärmschutzplatte sein (zum Beispiel eine künstlich nachgebildete „Lotuseffekt“-Oberfläche). Eine solche Mikrostrukturierung ist auch durch das Aufbringen einer entsprechenden Beschichtung realisierbar. Ein zusätzlicher Vorteil derartiger Oberflächenstrukturierungen ist deren Selbstreinigung bei Regen.
Daneben oder in Kombination mit der Strukturierung der Oberfläche kann die Lärmschutzplatte aus einem zellularen Werkstoff, zum Beispiel einem Schaumwerkstoff, aufgebaut sein. Hierdurch wird der Anteil des absorbierten Schalls (gegenüber dem reflektierten Schall) erhöht.
In einer Ausgestaltung der Lärmschutzwand ist die Fugendichtung so ausgeführt, dass sie an den Fotovoltaikpaneelen bzw. an den Kanten der Fotovoltaikpaneele formschlüssig anliegt, sodass die Stoßstellen zwischen den benachbarten Fotovoltaikpaneelen gegen Luft- und/oder Wasserdurchtritt abgedichtet sind. Hierdurch wird neben der effizienten Schallschirmung der rückseitige Bereich der Lärmschutzwand vor auftreffendem Regenwasser geschützt.
Zur Bodenbefestigung der Lärmschutzwand kann die Lärmschutzwand beispielsweise ein oder mehrere Block- oder Schraubfundamente aufweisen. Schraubfundamente eignen sich besonders für die Schnellmontage der Lärmschutzwand.
Die Stützkonstruktion ist vorzugsweise ein Tragwerk aus Metallstreben, insbesondere aus Aluminiumprofilen. Das Tragwerk ist zum Beispiel in Form eines Fachwerks ausgeführt.
Als Fotovoltaikpaneele eignen sich Glas-Glas-Module mit einer beidseitigen Glasscheiben-Ummantelung. Die Glas-Glas-Module (oder auch Doppelglasmodule) sind gegenüber herkömmlichen Fotovoltaikmodulen oder Glas-Folien-Modulen besser gegen Beschädigungen der Solarzellen geschützt. Aufgrund der höheren Belastbarkeit und Widerstandsfähigkeit verfügen sie über eine längere Lebensdauer.
In einer Ausgestaltung sind rückseitig des Wandkörpers zusätzliche Schalldämmelemente an der Lärmschutzwand angebracht. Die Schalldämmelemente dienen der zusätzlichen Schallabsorption.
Diese Schalldämmelemente können unter anderem mehrschichtige Schalldämmplatten oder -matten sein, wobei vorzugsweise mindestens eine der Schichten der Schalldämmplatten oder -matten eine ummantelte Luftschicht, eine Glaswolleschicht und/oder eine Steinwolleschicht ist.
In einer weiteren Ausführung der Lärmschutzwand sind die Schalldämmelemente aus einem porösen und/oder zellularen metallischen Werkstoff, zum Beispiel einem Metallvlies, einem Metallschaum oder einer metallischen Wabenstruktur, aufgebaut. Die Schalldämmelemente sind an der Rückseite der Fotovoltaikpaneele thermisch kontaktierend angebracht. Neben der guten Schallabsorption durch den porösen und/oder zellularen Aufbau bewirkt die gute Wärmeleitfähigkeit des metallischen Grundgerüsts dieser Schalldämmelemente eine schnelle Ableitung und Verteilung der Wärme von den Fotovoltaikpaneelen. Infolge der Kühlwirkung wird die Aufheizung der Solarzellen der Fotovoltaikpaneele bei starker Sonneneinstrahlung reduziert und die elektrische Effizienz der Fotovoltaikpaneele verbessert.
Die flächenbezogene Masse des Wandkörpers beträgt vorzugsweise mindestens 10 kg·m^-2.
Die Gesamthöhe der Lärmschutzwand liegt typischerweise bei 5 m bis 10 m; die Breite, d. h. die laterale horizontale Ausdehnung im Querschnitt, bei 2 m bis 4 m. Die Längsausdehnung eines Wandkörpers beträgt im Regelfall ca. 5 m.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lärmschutzwand und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen:

1: die Lärmschutzwand im Querschnitt, und
2: die Lärmschutzwand in der rückseitigen Ansicht.

Die Lärmschutzwand gemäß der 1 weist eine als Tragwerk aus Aluminiumprofilen aufgebaute Stützkonstruktion 2 auf, die den aus Fotovoltaikpaneelen aufgebauten Wandkörper 1 trägt. Die Stützkonstruktion ist im Boden mit den Schraubfundamenten 4 verankert.
Der Neigungswinkel α des Wandkörpers 1 zur Horizontalen bzw. zur Bodenebene beträgt 68°, die Gesamthöhe ht der Lärmschutzwand 9,45 m.
Die Lärmschutzplatte 3 ist mit einem Wand-Platten-Winkel β von 172° am Wandkörper in einer Höhe von 0,72 m angebracht, d. h. der Neigungswinkel γ der Lärmschutzplatte 3 zur Horizontalen bzw. zur Bodenebene beträgt 60°.
Die Lärmschutzwand wird mit der geneigten Vorderseite in einem vorgegebenen Abstand zur abzuschirmenden (nicht dargestellten) Lärmquelle, zum Beispiel einem Lastkraftwagen auf einer Straße oder einem Zug auf einem Gleis, installiert. Der Abstand zur Lärmquelle, d. h. zur Straße oder zum Gleis, beträgt beispielsweise 3 m.
Die rückseitige Ansicht der Lärmschutzwand gemäß der 2 verdeutlicht den Aufbau der Stützkonstruktion 2 als fachwerkartige Ausführung des Tragwerks aus Aluminiumprofilen.
Bezugszeichenliste

1: Wandkörper
2: Stützkonstruktion
3: Lärmschutzplatte
4: Schraubfundament
α: Neigungswinkel des Wandkörpers
β: Wand-Platten-Winkel
γ: Neigungswinkel der Lärmschutzplatte
h_t: Gesamthöhe der Lärmschutzwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015118207 A1 [0002]
DE 102010002873 A1 [0003]
DE 19528211 A1 [0004]

Claims

Lärmschutzwand, aufweisend mindestens einen flächigen Wandkörper (1) und eine an der Rückseite des Wandkörpers (1) angebrachte Stützkonstruktion (2), dadurch gekennzeichnet, dass - der Wandkörper (1) aus mehreren lückenlos nebeneinander angeordneten Fotovoltaikpaneelen aufgebaut ist, die an ihren Stoßstellen mittels einer Fugendichtung miteinander verbunden sind, - die Neigung des Wandkörpers (1) mittels der an der Rückseite der Fotovoltaikpaneele befestigten Stützkonstruktion (2) auf einen Neigungswinkel (α) im Bereich von 60° bis 75° zur Horizontalen eingestellt ist
Lärmschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine geneigte Lärmschutzplatte (3) unten an der Vorderseite des Wandkörpers (1) in einer Höhe im Bereich von 5 % bis 10 % der Gesamthöhe (ht) der Lärmschutzwand angebracht ist, wobei die Lärmschutzplatte (3) mit dem Wandkörper (1) einen Wand-Platten-Winkel (β) von 160° bis 180° einschließt.
Lärmschutzwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lärmschutzplatte (3) eine strukturierte, schallabsorbierende Oberfläche aufweist.
Lärmschutzwand nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lärmschutzplatte (3) aus einem zellularen Werkstoff aufgebaut ist.
Lärmschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fugendichtung an den Fotovoltaikpaneelen zur luft- und wasserdichten Abdichtung der Stoßstellen formschlüssig anliegt.
Lärmschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein oder mehrere Blockfundamente und/oder ein oder mehrere Schraubfundamente (4) zur Bodenbefestigung aufweist.
Lärmschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkonstruktion (2) ein Tragwerk aus Aluminiumprofilen ist.
Lärmschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotovoltaikpaneele als Glas-Glas-Module mit einer beidseitigen Glasscheiben-Ummantelung ausgeführt sind.
Lärmschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass rückseitig des Wandkörpers (1) zusätzliche Schalldämmelemente an der Lärmschutzwand angebracht sind.
Lärmschutzwand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämmelemente mehrschichtige Schalldämmplatten oder -matten sind, wobei mindestens eine der Schichten der Schalldämmplatten oder -matten eine ummantelte Luftschicht, eine Glaswolleschicht und/oder eine Steinwolleschicht ist.
Lärmschutzwand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämmelemente aus einem porösen und/oder zellularen metallischen Werkstoff aufgebaut und an der Rückseite der Fotovoltaikpaneele thermisch kontaktierend angebracht sind.