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Die
Erfindung betrifft eine Unterkonstruktion für eine Photovoltaik-Anlage
(PV-Anlage), insbesondere
eine Vorrichtung zum Anordnen von Photovoltaik-Modulen (PV-Modulen) auf einer Auflagefläche.
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Der
Einsatz von Photovoltaik-Modulen (PV-Modulen) in Anlagen zur Erzeugung
elektrischer Energie aus Sonnenlicht (Solaranlagen) ist bekannt und
weit verbreitet. Hierbei werden die PV-Module, welche in aller Regel
eine rechteckige, flache Form aufweisen, auf Flächen angeordnet, welche einen ungehinderten
Lichteinfall auf die PV-Module ermöglichen. Bevorzugt werden hierbei
Dächer
von Gebäuden
zur Auflage der PV-Module genutzt. Um die PV-Module auf den Dächern oder
anderen Oberflächen
zu befestigen, sind Vorrichtungen bekannt, bei welchen die PV-Module
auf einer Rahmenkonstruktion befestigt sind, welche wiederum an
der Dachoberfläche
befestigt ist. Bei der sogenannten Flachdachaufständerung
wird in der Regel eine Modulreihe aus senkrecht ausgerichteten Modulen
auf einem Querträgerpaar
befestigt. Das Querträgerpaar
ist wiederum auf einer Stützenreihe
aufgelagert und mit dieser verbunden. Derartige Stützrei hen
können
so ausgestaltet sein, dass unterschiedliche Anstellwinkel auftreten.
Durch den Anstellwinkel wird dem Einfallwinkel der Sonne Rechnung
getragen, der sich im Verlauf des Jahres ändert. Die Querträgerprofile
werden auf den Stützelementen
befestigt, wobei typischerweise zwei Querträgerprofile eine Reihe von PV-Modulen
tragen. Die Stützelemente
werden in Abhängigkeit
bestimmter Randbedingungen, wie z.B. die Gebäudehöhe, die Schneelastzonen oder
die Modulhöhen,
statisch berechnet. Dabei richten sich üblicherweise die Stützenabstände nach
der Systemstatik. Herkömmliche
Ansätze
berücksichtigen
typischerweise nur, dass der Aufbau möglichst einfach – z.B. auch
von Laien – vorgenommen
werden kann. Deshalb sind die erforderlichen Komponenten (Träger und
Stützen)
immer gleich ausgeführt,
um so in einfacher Weise eine größere Gesamtvorrichtung aus
gleichen Einzelteilen bereitzustellen. Daneben spielen ästhetische
Gesichtspunkte eine Rolle. Nachteilig an diesen bekannten Vorrichtungen
ist, dass sie häufig
fest mit der Montageoberfläche,
auf der sie angeordnet werden, verschraubt werden. Hierfür sind meist
Bohrungen vorgesehen. Durch das Eindringen der Schrauben wird die
Montageoberfläche
zerstört
oder zumindest beeinträchtigt.
An den Bohrungen für
die Befestigungsschrauben müssen z.T.
aufwändige
Dichtungsmaßnahmen
erfolgen, um z.B. das Eindringen von Wasser zu verhindern. Jede Bohrung
oder Verschraubung bildet eine potentielle Schwachstelle. Zudem
werden je Bohrung Kosten verursacht, die sich derart aufsummieren
können, dass
hierdurch die Rentabilität
beim Aufstellen einer Solaranlage gemindert wird.
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Neben
den vorgenannten Vorrichtungen sind sogenannte Schwerkraftbefestigungen
bekannt. Bei diesen werden anstelle der Bohrungen Stützkonstruktionen
eingesetzt, die beschwert werden, so dass hierdurch eine einigermaßen haltbare
Lagerung zwischen den PV-Modulen und der Auflagefläche gewährleistet
wird. Diese Technik eignet sich nur für weitgehend ebene Flächen. Nachteilig
hieran ist ebenfalls, dass für
die Beschwerung häufig
zusätzliche
Gewichte eingesetzt werden müssen,
welche die Dächer
oder Balkone belasten. Das kann zu statischen Problemen führen. Bei
dieser Art der Verbindungstechnik bleibt außerdem ein höheres Restrisiko gegenüber den
fest verankerten Lösungen,
dass die Anlage bei außergewöhnlichen
Wettereinflüssen, z.B.
durch Wind, verschoben wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, welche eine sichere und kostengünstige Anordnung
von PV-Modulen ermöglicht
und die Nachteile des Standes der Technik beseitigt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung zum Anordnen von Photovoltaik-Modulen gemäß Anspruch
1 gelöst.
Die Vorrichtung ist dabei erfindungsgemäß derart auf der Auflagefläche abgestützt, dass
in einem Bereich, in welchem ein Photovoltaik-Modul angeordnet ist,
die Auflagefläche
ohne Stütze überspannt
wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung
kann die Anzahl der Punkte, an welchen sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
auf der Auflagefläche
abstützt,
minimiert werden. Dadurch wird die Auflagefläche geschont und es können Kosten
eingespart werden. Bei der Bemessung der Anzahl der Stützpunkte
ist die Statik zu berücksichtigen.
Wie oben ausgeführt,
weisen herkömmliche
Vorrichtungen Unterbauten auf, die sich lediglich am konstruktiv
einfachen Aufbau oder an ästhetischen
Gesichtspunkten orientieren. Die vorliegende Erfindung führt diesbezüglich ein
neues Kriterium ein. Erfindungsgemäß wird nämlich berücksichtigt, dass eine größere Anzahl
von Stützelementen
eingespart werden kann, wenn die Vorrichtung so aufgebaut ist, dass
Bereiche der Auflagefläche
ohne weitere Stützmittel überspannt
werden können.
Herkömmlicherweise
ist die Anzahl der Stützen
bzw. Abstützpunkte
auf der Auflagefläche
zur Anzahl der PV-Module
proportional, so dass auch für
herkömmliche
modulare Aufbauten eine ganz regelmäßige Anordnung der Stützelemente
vorgesehen ist. Dabei ist die Anzahl der Abstützpunkte durch die Stützelemente
etwa proportional zur Anzahl der PV-Module, welche auf der Vorrichtung
aufliegen.
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
diesen Ansatz, basierend auf der Erkenntnis, dass es vorteilhaft
und möglich
ist, bestimmte Abstützpunkte
einzusparen, ohne dass die Statik der ganzen Anlage nachteilig beeinflusst
wird. So können
Stützelemente erfindungsgemäß gegenüber den
PV-Modulen geringfügig
verschoben werden, um so eine optimale Verteilung von Stützelementen
für die gesamte
Konstruktion zu erreichen, und dadurch andere Stützelemente einzusparen. Erfindungsgemäß wird beispielsweise
auch berücksichtigt,
dass die Stützelemente
mit der Auflagefläche
an einem oder mehreren Kopplungspunkten (wie z.B. Verschraubungen
an Bohrungen etc.) je Stützelement
fest gekoppelt werden, und die Anzahl der Stützelemente nach einer Kostenfunktion
zu optimieren ist, welche die Anzahl der erforderlichen Kopplungspunkte
berücksichtigt. So
kann der Zusammenhang zwischen der Anzahl aufzustellenden PV-Module
und den benötigten
Stützelementen
auch nicht-linear sein. Die Anzahl der Abstützpunkte oder Stützelemente
wird nach einer Kostenfunktion optimiert, welche zusätzliche
Parameter berücksichtigt,
wie zum Beispiel die Schonung der Auflagefläche oder die Anzahl der erforderlichen Bohrungen
zur Befestigung der Stützelemente.
Dabei wird ein Optimum erreicht, welches nicht dem statischen Minimum
der Anzahl der Stützelemente
entsprechen muss. Die Schonung der Auflagefläche wird dabei mit einem bestimmten
Gewichtungsfaktor bei der Bestimmung der Anzahl der Stützelemente berücksichtigt.
Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung modular ausgestaltet,
wobei bestimmte Module ausgestaltet sind, um mit Stützelementen
abgestützt
zu werden, während
andere Module keine Stützelemente
vorsehen. Die Anzahl der Stützelemente
kann erfindungsgemäß in einem
optimierten Verhältnis
zur Ausgangsleistung der PV-Anlage
und der Anzahl der PV-Module stehen. Gegebenfalls sind dabei die
möglichen
Witterungseinflüsse,
wie Windkräfte
etc. gesondert zu berücksichtigen. Erfindungsgemäß wird es
so z.B. als besonders vorteilhaft angesehen, einzelne Reihen von
PV-Modulen – soweit
diese in Reihen angeordnet sind – ohne eine diesen zugeordnete
Reihe von Stützelementen
auf der Vorrichtung aufzulagern.
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Bevorzugt
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
ein Querträgerelement
und ein Stützelement auf,
wobei das PV-Modul auf dem Querträgerelement angeordnet ist und
das Stützelement
das Querträgerelement
von der Aufliegefläche
beabstandet. Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich bei den Abstützpunkten
um definierte Stützelemente,
welche sogenannten Querträgerelementen zugeordnet
sind, die eine Rahmenkonstruktion bilden, auf welcher die PV-Module
angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform
können
vorteilhaft bestimmte Stützelemente
eingespart werden, soweit die Querträgerelemente derart ausgestaltet
sind, dass sie den dadurch entstehenden Bereich ohne Stützelemente überspannen
können.
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Vorzugsweise
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Anordnen von PV-Modulen
auf einer Auflagefläche
ein erstes Querträgerelement
und ein Stützelement
auf, wobei ein PV-Modul auf dem Querträgerelement angeordnet ist und
das Stützelement
das erste Querträgerelement
von der Auflagefläche
beabstandet. Außerdem
weist die Vorrichtung noch ein zweites Querträgerelement auf, welches in einem
Bereich, in dem ein Photovoltaik-Modul angeordnet ist, die Auflagefläche frei überspannt.
Das erste und zweite Querträgerelement
sind vorzugsweise gleich ausgestaltet, können sich aber bezüglich der Koppelbarkeit
mit dem Stützelement
unterscheiden. Die Anzahl der Stützelemente
je Querträgerelement kann
z.B. bezüglich
der Anzahl der PV-Module oder der Ausgangsleistung des anzuordnenden
PV-Moduls minimiert werden. Erfindungsgemäß wird dabei berücksichtigt,
dass sich die Verbindungstechnik im Hinblick auf die Anzahl der
PV-Module weiter optimieren lässt,
als es bei herkömmlichen
Lösungen
bekannt ist. Die herkömmlichen
Befestigungstechniken haben, soweit überhaupt Querträgerelemente
zum Einsatz kommen, nicht berücksichtigt,
dass der Zweck der Vorrichtung im Hinblick auf die Anzahl der PV-Module
noch optimiert werden kann. Bevorzugt sind die Stützelemente
als Pfosten ausgebildet, so dass die Abstützung nur wenig Fläche einnimmt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung sind die Stützelemente in der Länge verstellbar,
so dass sich durch die Längenverstellung
der Stützelemente
eine unterschiedliche Höhe
der Photovoltaik-Module über
der Auflagefläche
erreichen lässt. Durch
diese Ausgestaltung lassen sich auch Unebenheiten im Untergrund
ausgleichen. Außerdem
ermöglicht
ein höhenverstellbares
Stützelement
die flexible Errichtung der Photovoltaik-Module in unterschiedlichen
Situationen, so dass auch eine Abschattung, insbesondere durch die
Attika eines Daches vermieden werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Querträgerelement ein Querschnittsprofil
aufweist, welches derart ausgestaltet ist, dass es das Stützelement
abschnitts weise umgreift. Vorzugsweise weist das Querträgerelement
hierfür
ein C-Profil auf. Dadurch kann bereits durch das Einschieben oder
Zusammenstecken der Querträgerelemente
mit den Stützelementen
eine stabile Unterkonstruktion geschaffen werden. Insbesondere können weitere
Verbindungsmaßnahmen
reduziert werden. Beispielsweise kann zwischen einem Ende des Stützelementes
und dem Teil des Trägerelementes,
an welchem das Stützelement
angekoppelt wird, eine formschlüssige
Kopplung vorgesehen sein. Vorzugsweise genügt es, wenn das Profil des
Trägerelementes
so ausgestaltet ist, dass es abschnittweise im Ausmaß des Umfangs
des Stützelementes
geöffnet
ist.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, die Querträgerelemente
nur einer bestimmten maximalen bzw. vorgegebenen Länge vorzusehen.
Dadurch lassen sich der Aufbau und der Transport erleichtern. Um
die Querträgerelemente später zu einer
vollständigen
Rahmenkonstruktion zu vervollständigen,
werden die einzelnen Querträgerelemente
(Teilstücke)
miteinander verbunden. Hierzu ist besonders bevorzugt ein Querträgerelemente-Verbindungsstück vorgesehen,
welches zur Kopplung zweier Querträgerelemente formschlüssig in das
Profil zweier aufeinandertreffender Querträgerelemente vom Stoß aus einschiebbar
ist. Dadurch können
zwei zusammentreffende Querträgerelemente
leicht in einer Linie verlängert
werden. Auf diese Weise wird ebenfalls eine stabile Verbindung gewährleistet.
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Vorzugsweise
ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein Querträgerelement
ausgestaltet und dimensioniert, um im Wesentlichen eine Reihe von
PV-Modulen, welche
senkrecht zur Längsachse des
Querträgerelementes
verläuft,
aufzulagern. Dabei ist eine Reihe von PV-Modulen nicht im engen Sinne
zu verstehen. Die Module können
durchaus in zwei Dimensionen in Feldern nebeneinander angeordnet
sein, wobei die eine Seitenabmessung eine solchen Feldes eine größere Ausdehnung
hat als die andere Seitenabmessung, so dass der Eindruck einer Reihe
oder Zeile von Modulen entsteht. Diese wird direkt oder indirekt
mittels weiterer Stützvorrichtungen
oder Kopplungseinrichtungen auf dem Querträgerelement aufgelagert. In
der Regel sind also mindestens zwei Querträgerelemente erforderlich, um
die Reihe von PV-Modulen im Wesentlichen an den beiden Enden der
Reihe aufzulagern. Die Länge des
Querträgerelementes
ist dabei im Wesentlichen etwas länger als die Breite einer Reihe
von PV-Modulen.
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Vorzugsweise
ist das Querträgerelement weiter
ausgestaltet, um mit einem Querträgerelemente-Verbindungsstück an weitere
Querträgerelemente
angekoppelt zu werden, um so im Bereich der Auflagerung einer Reihe
von PV-Modulen, wie dies zuvor erläutert wurde, die Auflagefläche ohne
den Einsatz eines weiteren Stützelementes
zu überspannen-.
Dadurch wird eine abschnittsweise frei tragende Konstruktion ermöglicht,
die modular erweiterbar ist und flexibel die lokalen Gegebenheiten
berücksichtigen
kann.
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Es
ist weiter bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung Modulstützen und
Winkelelemente zur Auflagerung eines PV-Moduls auf den Querträgerelementen
aufweist. Die Winkelelemente können
ein Querschnittsprofil aufweisen, welches eine Modulstütze zur
Kopplung umgreift, was die bereits zuvor beschriebenen Vorteile
bezüglich
der Verbindungstechnik herbeiführt.
Die Winkelelemente werden vorzugsweise so ausgestaltet, dass die PV-Module
in einer bestimmten optimalen Neigung für den Lichteinfall angeordnet
sind.
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Vorzugsweise
weisen die Stützelemente
an ihrem zweiten Ende einen Stützsockel
auf. Der Stützsockel
wird mit der Auflagefläche
oder Montagefläche
verschraubt. Dies ermöglicht
einen einfachen Abbau oder eine andere Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die
oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch von einem Querträgerelement
gelöst, welches
ausgestaltet und dimensioniert ist, um im Wesentlichen eine Reihe
von PV-Modulen, welche im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse
des Querträgerelementes
verläuft,
aufzulagern. Die Abmessungen des Querträgerelements können also
im Wesentlichen der Breite einer Reihe von PV-Modulen entsprechen, wobei eine Reihe
von PV-Modulen gemäß vorstehender
Erläuterungen
aufzufassen ist. Vorzugsweise ist solch ein Querträgerelement
auch ausgestaltet, um mit einem Querträgerelemente-Verbindungsstück an weitere
Querträgerelemente
angekoppelt zu werden, um so im Bereich der Auf lagerung der Reihe
von PV-Modulen die Auflagefläche
ohne den Einsatz eines weiteren Stützelementes zu überspannen.
Das Querträgerelemente-Verbindungsstück wird
bevorzugt in die zu verbindenden Querträgerelemente am Stoß eingeschoben,
um zwei Querträgerelemente
zu koppeln.
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Es
ist besonders bevorzugt, und von der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Elemente, wie
Querträgerelemente,
Stützelemente,
Modulstützen
und Winkelemente, begünstigt,
die erfindungsgemäße Vorrichtung
modular aufzubauen. Dazu werden die vorgenannten Komponenten als
Bausatz zusammengestellt und aus bestimmten vorteilhaften Kombinationen
einer Anzahl von Einzelteilen zu einer gesamten Unterkonstruktion
zusammengesetzt.
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Vorzugsweise
ist die Vorrichtung ausgestaltet, um eine Mehrzahl von Reihen von
PV-Module aufzulagern, wobei diese von senkrecht zu den PV-Modulen
verlaufenden Reihen von Querträgerelementen
getragen werden, und die Stützelemente zur
Auflagerung der Querträgerelemente
in alternierender Weise unter einer ersten Reihe von PV-Modulen
angeordnet sind, und eine zweite zur ersten Reihe von PV-Modulen
benachbarte Reihe von PV-Modulen dann keine Stützelemente aufzuweisen braucht.
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Die
technische Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung zur Auflagerung
von PV-Modulen bereitzustellen,
wird ebenfalls durch ein Verfahren gelöst, welches unter Berücksichtigung
einer Optimierung einer Kostenfunktion Stützelemente einspart, um hierdurch
Aufwand, Kosten und Nachteile für
die bestehenden Auflageflächen
zu reduzieren. Das erfindungsgemäße Verfahren
berücksichtigt
dabei alle Schritte, die erforderlich sind, um eine optimierte Anzahl
von Stützelementen
für eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
vorzusehen. Insbesondere wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
berücksichtigt, dass
auf bestimmten Querträgerelementen
Reihen von PV-Modulen aufgelagert sind, wobei diese Querträgerelemente
keine Stützelemente
aufweisen und an andere Querträgerelemente
gekoppelt werden, so dass diese die Auflagefläche ohne Stützelemente überspannen können.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
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1 die
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine
Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 eine
vergrößerte Seitenansicht
gemäß 1 der
vorliegenden Erfindung,
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4 einen
Querschnitt eines erfindungsgemäßen Trägerelements,
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5 einen
Schnitt durch das erfindungsgemäße Trägerelement
im Bereich des Riegelstoßes,
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6 einen Querschnitt eines PV-Modulauflagerungselements
gemäß der vorliegenden
Erfindung, und
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7 die
vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung.
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1 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer Seitenansicht. Es sind drei Photovoltaik-Module (PV-Module) 1 dargestellt.
Die PV-Module 1 bilden Reihen, welche hier in die Bildebene
hineinreichen würden.
Diese sind auf je zwei Winkelelementen 2, 3 aufgelagert.
Die Kopplung zwischen den PV-Modulen 1 und den Winkelelementen 2, 3 erfolgt je
nach Hersteller verschieden. Das Winkelelement 2 ist mit
einer Modulstütze 4 gekoppelt.
Das Winkelelement 3 und die Modulstütze 4 liegen auf einem
Querträgerelement 40 auf
und sind mit diesem z.B. verschraubt. Das Querträgerelement 40 wird
wiederum von der Trägerstütze 7 getragen,
welche auf der Auflagefläche 8 angeordnet
ist. Das Querträgerelement kann
optimal in Teilstücke
unterteilt sein bzw. aus mehreren Querträgern bestehen, die mittels
Verbindungsstücken 41 verbunden
werden. Hierauf wird später
noch detailliert eingegangen.
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2 zeigt
eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die PV-Module 1 sind
in parallelen Reihen senkrecht zu den Querträgerelementen 40 angeordnet
und auf diesen aufgelagert. Die Querträgerelemente werden von Stützelementen 7. getragen.
Die Reihen A, B, D und E weisen jeweils drei Stützelemente 7 auf.
Die Reihe C ist ohne Stützelemente 7 ausgeführt. Die
Querträ gerelemente 40 überbrücken hier
einen Bereich der Auflagefläche,
so dass dort keine Stützelemente 7 erforderlich
sind. Hierdurch wird der erfindungsgemäße Vorteil erreicht, dass Stützelemente
eingespart werden können.
Demnach sind für
die eingesparten Stützelemente
keine Bohrungen o.Ä.
erforderlich, so dass Aufwand und Kosten eingespart werden. Natürlich muss
hierbei berücksichtigt
werden, dass die Gesamtstatik der Vorrichtung das Einsparen der
Stützen zulässt. Erfindungsgemäß werden
deshalb vorteilhafterweise nur Stützelemente 7, im inneren
Bereich der Vorrichtung eingespart. In den Randbereichen sind dagegen überwiegend
Stützelemente 7 vorgesehen,
wobei auch diese sowohl vom Rand zur Mitte hin verlagert werden
oder in bestimmten Fällen
ebenfalls entfallen können.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung befinden sich z.B. unter den PV-Modulen 1 der
Reihe C drei Querträgerelemente 40 (nicht
dargestellt), die mit Querträgerelemente-Verbindungsstücken 41 (nicht
dargestellt) an die anderen Querträgerelemente 40 gekoppelt
sind, um so eine frei tragende Konstruktion für die Reihe C zu ermöglichen.
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3 zeigt
eine weitere, detailliertere Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die PV-Module bestehen aus einer Montageseite 103, einer
Vorderseite 102, auf welche das Licht auftrifft, und einen
Bereich 101, welcher elektrisch aktiv ist. Wie bereits
bezüglich 1 erläutert, sind
die PV-Module 1 auf den Winkelelementen 2, 3 an
der Montageseite 103 aufgelagert, wobei das Winkelelement 2 eine
Modulstütze 4 aufweist,
welche gemeinsam mit den Winkelelementen 2, 3 einen
bestimmten Neigungswinkel definiert. Die Verbindung der PV-Module 1 mit
den Winkelelementen 2, 3 und die Verbindungen
zwischen den Winkelelementen 2, 3 und dem Stützelement 4 sowie
den Querträgern 40 kann
durch übliche
Verbindungstechniken, wie Verschrauben, Vernieten etc. erfolgen.
Das Querträgerelement 40 ist
auf einem Stützelement 7 aufgelagert und
mit diesem gekoppelt. Das Stützelement 7 weist einen
Stützsockel 70 auf.
Der Stützsockel 70 ist
mittels Schrauben 75 mit der Auflagefläche verbunden. Das Stützelement 7 ist
mit einer Wärmedämmung von
Innen ausgekleidet. Hier gilt es, die Bildung von Kondensat zu vermeiden.
Insbesondere wird das Stützelement 7 mit
geeigneten Materialien an die Dachabdichtung angeschlossen. Wichtig
ist das gestrichelte Querträgerelement-Verbindungsteil 41. Dieses
wird in die beiden aufeinanderstoßenden Querträgerelemente 40 eingeschoben
und mit diesen jeweils an den Punkten 45 verbunden. Hierdurch wird
bewirkt, dass die Querträgerelemente 40 stückweise
um jeweils ein weiteres Querträgerelement 40 oder
ein ähnliches
Trägerelement
verlängert
werden können.
Darüber
hinaus ermöglicht
diese Konstruktion einen modularen Aufbau, weil die Querträgerelemente 40 kürzer ausgeführt werden
können
als für den
Gesamtaufbau erforderlich. Das ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn ein gewisser Bereich der Auflagefläche 8 ohne den Einsatz
von Stützelementen 7 überbrückt werden
soll. Dementsprechend können
Querträgerelemente 40 ausgestaltet
werden, um Stützelemente 7 aufzunehmen,
bzw. von diesen gestützt
zu werden. Andere Querträgerelemente 40 können ausgestaltet
sein, ohne dass sie eine Kopplungsmöglichkeit für ein Stützelement 7 vorsehen. Die
Auswahl und Anzahl der Stützen
findet bei einem erfindungsgemäßen Aufbau
in der Auswahl der Querträgerelemente 40 Berücksichtigung.
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4 zeigt
einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Querträgerelements 40. Es
weist beispielsweise ein C-Profil auf, wie es in 4 dargestellt
ist, mit einer Kante 401 mit der Länge P1L2 und zwei daran anschließenden Kanten 402 mit
der Länge
P1L1. Das Profil weist zwischen den Kanten 403 eine Öffnung 404 der
Weite P1L3 auf. Diese Öffnung 404 ist
ausgestaltet, um dort das Stützelement 7 einzuschieben
und so anzukoppeln. Wenn der Umfang, oder mindestens die Weite P1L3
der Öffnung 404 auf
den Querschnitt des Stützelements 7 angepasst
ist, kann bereits durch Auflegen des Querträgerelements 40 auf
das Stützelement 7 eine
nahezu spielfreie Lagerung in zumindest eine Richtung bereitgestellt
werden. Es kann weiterhin vorgesehen sein; dass die Spitze des Stützelements 7 ausgestaltet
ist, um sich durch eine Ausnehmung des Querträgerelements 40 zu
erstrecken. Eine derartige Ausnehmung ist in 4 nicht
dargestellt, kann aber z.B. 3 entnommen
werden. Die Verbindung zwischen dem Querträgerelement 40 und
einem Stützelement 7 kann
mittels eines Verbindungselements 71 erfolgen, wie es ebenfalls
in 3 dargestellt ist. Hierfür kann das Stützelement 7z.B.
ein Gewinde an einem Ende aufweisen, welches durch die Ausnehmung des
Querträgerelements 40 geschoben
wird und mittels einer Mutter von der anderen Seite festgeschraubt
wird. Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausges taltung der vorliegenden Erfindung
wird am oberen Ende des Stützelements 7 eine
Platte mit einem Gewinde angeordnet, in welcher ein Bolzen eingeschraubt
ist. Die Querträgerelemente 40 weisen
in diesem Fall keine Ausnehmungen auf. Statt dessen kann durch Heraus-
und Hineindrehen der Bolzen die Höhe bzw. die Länge der
Stützelemente 7 individuell eingestellt
werden. Dadurch kann die Höhe
der Querträgerelemente 40 über der
Auflagefläche 8 eingestellt
werden.
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5 zeigt
einen Querschnitt durch das Querträgerelement 40 im Bereich
des Stoßes
zwischen zwei Querträgerelementen 40.
Im Inneren befindet sich das Querträgerelement-Verbindungsteil 41,
welches in die beiden aufeinanderstoßenden Querträgerelemente 40 eingeschoben
wird. Die Kanten 411, 412, 413 des Querträgerelement-Verbindungsteils 41 sind
so ausgestaltet, dass sie formschlüssig von innen an den Kanten 401, 402, 403 der Querträgerelements 40 anliegen.
Bevorzugt weisen das Querträgerelement 40 und
das Querträgerelement-Verbindungsteil 41 beide
C-Profile auf, wobei das C-Profil des Querträgerelements 40 so
ausgestaltet ist, dass es das C-Profil des Querträgerelement-Verbindungsteils 41 formschlüssig umfasst. Wenn
das Querträgerelement-Verbindungsteil 41 formschlüssig in
das Querträgerelement 40 eingepasst
ist, wird durch einfaches Zusammenschieben bereits eine tragfähige und
spielfreie Verbindung geschaffen. Das Querträgerelement-Verbindungsteil 41 kann
eine Öffnung 407 aufweisen,
welche eine Weite P1L4 hat. Diese kann z.B. kleiner sein als die
Weite P1L3 der Öffnung 404 des
Querträgerelements 40.
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6 zeigt in 6(a) ein
Winkelelement 2 bzw. 3 (die Winkelelemente 2 und 3 können nahezu identisch
ausgeführt
sein), und darunter in 6(b) ein
Stützelement 7. 6(a) zeigt einen Schnitt durch das Winkelelement 2,
welches aus den Teilstücken 201, 202, 203, 204, 205 besteht.
Wie auch das Querträgerelement 40 und
das Querträgerelement-Verbindungsteil 41 weist
das Winkelelement 2 (wie auch das Winkelelement 3)
vorteilhafterweise eine dem C-Profil angenäherte Struktur auf. Zwischen
den Teilstücken 204 und 205 befindet
sich eine Öffnung 207 mit
der Weite P2L3. Das Teilstück 203 weist
eine Länge
von P2L1 auf, und das Teilstück 202 eine
Länge P2L4.
Die Teilstücke 204 und 205 haben zuzüglich der
Länge P2L3
der Öffnung
eine Gesamtlänge
von P2L2. Die Neigung des Teilstücks 201 kann
dafür eingesetzt
werden, das PV-Modul 1 in einer optimalen Neigung für die Sonneneinstrahlung aufzulagern.
Auch bei diesem Winkelstück
gemäß 6(a) ist erfindungsgemäß eine Öffnung 207 vorgesehen,
in welche z.B. die Modulstütze 4 einschiebbar
ist. Bei passgenauer Ausführung
kann sich auch hier erfindungsgemäß eine sichere Verbindung bei bloßem Zusammenstecken
ergeben. Das Winkelelement 3 kann identisch oder ähnlich dem
Winkelelement 2 ausgeführt
werden. 6(b) zeigt ein Stützelement 7,
welches typischerweise P3L2 und einen Durchmesser P3L1 aufweist.
Der Querschnitt des Stützelements 7 kann
rund, aber auch rechteckig oder quadratisch sein. Der Querschnitt,
das Profil, oder auch nur ein spezifischer Durchmesser, wie z.B. P3L1,
des Stützelements,
kann auf die Öffnung 207 des
Winkelelements 2 abgestimmt sein. Dadurch entsteht die
zuvor beschriebene Möglichkeit,
eine sichere Verbindung bereits durch Zusammenstecken zu erhalten.
Das Stützelement 7 weist
an einer zweiten Seite z.B. einen Stützsockel 70 auf, mit
welchem das Stützelement 7 an
der Auflagefläche 8 befestigt wird.
Der Stützsockel 70 weist
hierfür
typischerweise einen Sockel auf. An einem anderen Ende des Stützelements 7 können Vorrichtungen 71 zur
Kopplung mit Querträgerelementen 40 vorgesehen
sein.
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Insbesondere
ist das Stützelement 7,
obwohl dies nicht unmittelbar der Darstellung zu entnehmen ist,
in der Höhe
verstellbar. Die Höhenverstellung kann
z.B. teleskopartig erfolgen. Eine andere Art der Höhenverstellung
kann dadurch herbeigeführt
werden, dass Stützelemente
unterschiedlicher Länge vorgesehen
sind. Wieder eine andere Art der Höhenverstellung besteht, wie
bereits weiter oben beschrieben, darin, einen Bolzen vorzusehen,
welcher in ein Gewinde eingeschraubt wird. Durch Hinein- und Herausschrauben
des Bolzens in dem Gewinde wird die Länge des Stützelements eingestellt. Auf
dem Bolzen liegt später
dann das Querträgerelement 40 auf.
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In 7 ist
eine erfindungsgemäße Anordnung
von PV-Modulen 1 dargestellt, wie sie z.B. auf einem Flachdach
erfolgen kann. Die Bereiche 20, 30 stellen Hindernisse
dar, welche mit der PV-Anlage umbaut werden müssen. Die PV-Module 1 sind
ihrerseits wieder auf Querträgerelementen 40,
wie bereits in 2 dargestellt. Die erfindungsgemäße Konstruktion
ermöglicht
es, Stützelemente 7 einzusparen.
Wie der 7 zu entnehmen ist, lassen sich
die Stützelemente 7 bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
insbesondere auch unabhängig
von den Reihen der PV-Module anordnen, soweit sie unter den Querträgerelementen 40 angeordnet
sind. Bei bestimmten Auflageflächen
kann es vorteilhaft sein, die Stützelemente
aus dem Randbereich der PV-Module etwas nach innen zu versetzen,
was sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
problemlos durch Verschieben ganzer Querträgerelement-Reihen 40 vornehmen
lässt. 7 unterscheidet
nicht nach Querträgerelementen 40 und
Reihen von Querträgerlementen,
wobei vorzugsweise je eine Querträgerelement je Reihe von PV-Modulen 1 eingesetzt
wird und die Querträgerelement
mittels Querträgerelement-Verbindungsstücken 41 zu
Reihen von Querträgerelementen
zusammengesetzt sind. Zu beachten sind z.B. die maximalen Spannweiten
der Querträgerelemente 40 – auch solcher,
die mittels Querträgerelement-Verbindungsteilen 41 verbunden
sind – wofür statische Überlegungen
heranzuziehen sind. Basierend auf den vorstehenden Überlegungen
kann die optimale Anordnung wie in 7 dargestellt
aussehen.
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Es
wird als besonders vorteilhaft angesehen, die Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
so auszugestalten, dass sie in der zuvor beschriebenen Art zusammenwirken.
Hierbei können modulare
Bausätze
mit Stützelementen 7,
Querträgerelementen 40,
Querträgerelemente-Verbindungsstücken 41,
Winkelelementen 2, 3, Stützelementen 40 usw.
in unterschiedlicher Stückzahl
angeboten werden. Erfindungsgemäß wird berücksichtigt,
dass Stützelemente 7 einzusparen
sind, weshalb die Querträgerelemente 40 statisch
entsprechend auszulegen sind, wenn sie nicht auf einem Stützelement 7 aufgelagert
sind.
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Insbesondere
bei der modularen Zusammenstellung von Träger- und Stützelementen wird erfindungsgemäß berücksichtigt,
dass einige Trägerelemente
keine Stützelemente
benötigen.
Insoweit werden Module unterschiedlicher Zusammenstellung eingesetzt,
welche das erfindungsgemäße Prinzip des
Einsparens von Stützelementen
berücksichtigen.