DE202007018497U1

DE202007018497U1 - photovoltaic system

Info

Publication number: DE202007018497U1
Application number: DE202007018497U
Authority: DE
Original assignee: GREEN ENERGY 3000 GmbH; Solarstep & Co KG GmbH
Current assignee: GREEN ENERGY 3000 GmbH; Solarstep & Co KG GmbH
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2017-03-21

Abstract

Photovoltaik-System mit einer Unterkonstruktion und daran befestigten Photovoltaikmodulen, wobei das Photovoltaik-System ausschließlich durch sein Eigengewicht und Windkräfte seine Lagesicherheit erhält, wobei Windleitbleche sowohl auf der Nordseite als auch an der Ostseite und Westseite eines Photovoltaikmoduls oder einer Reihe nebeneinander angeordneter und über die Unterkonstruktion miteinander verbundener Photovoltaikmodule angeordnet sind.Photovoltaic System with a substructure and attached photovoltaic modules, wherein the photovoltaic system exclusively by its own weight and wind forces gets its positional security, taking Wind deflectors both on the north side and on the east side and west side of a photovoltaic module or a row next to each other arranged and over the substructure with each other connected photovoltaic modules are arranged.

Description

Photovoltaikmodule werden mittels verschiedener Unterkonstruktionen auf Flachdächern befestigt. Die zurzeit am Markt gängigen Konzepte sehen entweder vor, dass die Unterkonstruktion so beschwert wird, dass die spätere Anlage den Anforderungen der DIN 1055 – Lastannahme im Hochbau – entspricht. Das bedeutet, dass die Abhebelasten dadurch eliminiert werden, dass die Konstruktionen ein höheres Gewicht aufweisen. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Module auf mit Kies befüllten Plastikwannen aufgeschraubt werden, oder Konstruktionen aus Aluminium, mit Betonplatten oder ähnlichem beschwert werden. Übliche Auflasten liegen dabei bei 70–90 kg je Solarmodul.Photovoltaic modules are mounted on flat roofs using various substructures. The concepts that are currently common on the market either stipulate that the substructure be weighted so that the subsequent installation meets the requirements of the DIN 1055 - Load acceptance in building construction - corresponds. This means that the toggle loads are eliminated by making the designs heavier. This can be done, for example, by screwing the modules onto gravel-filled plastic trays or by weighting aluminum structures, concrete slabs or the like. Typical loads are 70-90 kg per solar module.

Diese Art der Ausführung ist nur bei Dächern mit Unterkonstruktionen möglich, die diese statischen Lasten auch aufnehmen können, dies sind meist ältere Hallenbauten. Die Lastreserven reichen hierfür zumindest zur nachträglichen Bestückung mit Photovoltaikanlagen nicht aus. In der Regel werden als Zusatzlasten bei Trapezblechen bzw. bei profilierten Stahlblechen 0,75 KN Schneelast angenommen und zwischen 0,15 bis 0,30 KN Anhängelasten (Lampen, Werbung) an der Innenseite der Trapezbleche. Eine kleine Reserve besteht durch die Annahme von Verkehrslasten von ca. 0,10 KN.These Type of execution is only for roofs with substructures possible that can absorb these static loads, These are mostly older hall buildings. The load reserves are sufficient for this at least for retrofitting with photovoltaic systems not from. In general, as additional loads in trapezoidal sheets or with profiled steel sheets 0.75 KN snow load accepted and between 0.15 to 0.30 KN trailer loads (lamps, advertising) on the inside of the trapezoidal sheets. A small reserve exists by the assumption of traffic loads of approx. 0.10 KN.

Die meisten SB-Warenhäuser und Großlager sind mit profilierten Stahlblechen ausgestattet. Diese Konstruktionen sind wesentlich leichter und somit kostengünstiger zu erstellen. Neben den genannten Zusatzlasten bestehen meist nur noch geringe Lastreserven von 0,1–0,2 KN.The Most hypermarkets and large warehouses are with profiled steel sheets equipped. These constructions are much easier and thus cheaper to create. In addition to the aforementioned additional loads usually only small Load reserves of 0.1-0.2 KN.

In diesen Fällen ist mit der oben geschilderten Unterkonstruktion eine Nachrüstung einer Photovoltaikanlage nicht möglich.In These cases are with the above-described substructure a retrofitting of a photovoltaic system is not possible.

Das zweite auf dem Markt befindliche System umgeht die Tragschale der Dacheindichtung und wird direkt an der Binderkonstruktion befestigt. Hierzu werden ca. alle 5–6 m eigens angefertigte Stützenfüße auf der Binderkonstruktion befestigt. Diese werden dann durch das komplette Dachschichtenpaket durchgeführt, eingedichtet und oberseitig mit statisch geeigneten Stahlträgern versehen. Ein Nachteil dieses Systems ist, dass die Anlage völlig unflexibel ist und sie nur auf dieser Stahlunterkonstruktion errichtet werden kann. Des Weiteren entsteht ein hoher Montageaufwand durch die vielen Stützstellen. Ferner ist trotz Umgehung der Dachkonstruktion immer zu prüfen, ob auch hier die statischen Belastungen, die zwar direkt in die Binder eingeleitet werden, ausreichen. Ein weiterer Nachteil ist, dass extrem viele Dachdurchdringungen hergestellt werden, damit die Konstruktion auf dem Binder befestigt werden kann. Dies wirkt sich auch bei späteren Sanierungsmaßnahmen Kosten erhöhend aus.The second on the market system bypasses the tray of the Roof seal and is attached directly to the binder construction. For this purpose, about every 5-6 m specially prepared column feet attached to the binder construction. These are then through the Complete roof layer package performed, sealed and provided on the top with statically suitable steel beams. A disadvantage of this system is that the system is completely inflexible and she just built on this steel substructure can be. Furthermore, there is a high installation effort through the many support points. Furthermore, despite bypassing the Roof construction always check whether here too the static Loads that are introduced directly into the binder, sufficient. Another disadvantage is that extremely many roof penetrations be prepared so that the construction attached to the binder can be. This also affects later remedial measures Increasing costs.

Bei der von uns entwickelten PV-Unterkonstruktion wurden die oben aufgeführten Probleme berücksichtigt. Die PV-Unterkonstruktion ist leicht. (0,10 KN/m²) und muss nicht in der Unterkonstruktion der Halle befestigt werden. Die PV-Unterkonstruktion wird aufgelegt. Die PV-Unterkonstruktion und die Solarmodule ergeben nachher einen Verbund. Durch die nicht notwendige Befestigung im Untergrund ist die Anlage flexibel, so dass Felder schnell aus- oder umgebaut werden können, wenn Nutzungsänderungen, Wartungsarbeiten oder Reparaturen am Dach notwendig sind.The PV substructure we developed took into account the problems listed above. The PV substructure is light. (0.10 KN / m ² ) and does not need to be fixed in the substructure of the hall. The PV substructure is laid on. The PV substructure and the solar modules subsequently form a composite. By not necessary mounting in the ground, the system is flexible, so that fields can be quickly removed or rebuilt if changes in use, maintenance or repairs to the roof are necessary.

Die entwickelte PV-Unterkonstruktion funktioniert über die Aerodynamik. Sie funktioniert durch ihre Form und die Form der angebrachten Windleitbleche an der PV-Unterkonstruktion. Diese sorgen dafür, dass bei Belastungen durch Wind ein Abtrieb erzeugt wird, der wiederum dafür sorgt, dass die Module ihre Lagesicherheit behalten. (siehe Anlage 1 statische bzw. aerodynamische Berechnung von Prof. Dr. Ing. Schubert)The developed PV substructure works over the Aerodynamics. It works by its shape and the shape of the attached Wind deflectors on the PV substructure. These ensure that when driven by wind, an output is generated, which in turn ensures that the modules retain their position security. (see Appendix 1 static or aerodynamic calculation by Prof. Dr. Ing. Schubert)

Die PV-Unterkonstruktion besteht aus mehreren Teilen, die alle aus sehr leichten Materialien angefertigt werden. Der Fuß wird auf die Dachfläche aufgelegt, ohne ihn zu befestigen. Er hat die Aufgabe, alle Anbauteile einschließlich des tatsächlichen PV-Modules zu halten. Es gibt 3 verschiedene Typen von Füßen, Süd-Füße für die südlich abschließenden Modulreihen, Mittelfüße für Module im System und Nordfüße für die nördlich abschließenden Modulreihen. Die Länge der Füße ist abhängig vom Standort der Photovoltaikanlage, da sich der Sonneneinstrahlungswinkel je nach Standort verändert. Somit muss die Länge des Fußes variabel bleiben, damit bei tieferem Sonnenstand keine Verschattung der hinteren Modulreihen eintritt.The PV substructure is made up of several parts, all of them very much made of lightweight materials. The foot will open put the roof surface on without fixing it. He has the task, all attachments including the actual PV module to keep. There are 3 different types of feet, South feet for the south final module rows, middle feet for modules in the system and north feet for the north final module rows. The length the feet depends on the location of the Photovoltaic system, as the solar angle of incidence varies depending on Location changed. Thus, the length of the foot needs remain variable so that no shading at lower sun position the rear module rows enters.

Auf der Unterseite des Fußes befindet sich eine 6 mm starke aufgeklebte Spezialschicht aus flexibler bautenschutzmatte und einem neutralen Fließ. Diese Spezialschicht hat die Aufgabe, die Dacheindichtung zu schützen. Der Fuß und die Spezialschicht sind so ausgebildet, dass es, egal bei welcher Dachabdichtung, zu keinen, durch die Materialeigenschaft entstandenen Wechselwirkungen kommt. Durch das Fließ wird anstehende Staunässe nach außen transportiert.On The underside of the foot is a 6 mm thick glued on special layer of flexible building protection mat and a neutral flow. This special layer has the task to protect the roof seal. The foot and the Special layers are designed so that it does not matter which roof seal to no interactions arising from the material property comes. Due to the flow is pending waterlogging transported to the outside.

Die Füße werden lose auf die Dachfläche aufgestellt und darauf werden die Photovoltaikmodule montiert. Das Auflegen der Module wird über die am Fuß befindliche Halterung vorgenommen. Zur Befestigung der Module am Fuß werden Spezialklemmen verwendet, die für eine feste Verbindung zwischen Modul und Fuß sorgen. Die Klemmen werden mittels Mutter M10 auf passende Schraubbolzen des Fußes befestigt. Es gibt Nordklemmen für die nördliche Modulbefestigung und Südklemmen für die südliche Modulbefestigung.The feet are loosely placed on the roof surface and then the photovoltaic modules are mounted. The laying of the modules is done via the bracket located on the foot. To attach the modules to the foot special clamps are used, which provide a firm connection between module and foot. The clamps are mounted on suitable bolts by means of nut M10 attached to the foot. There are north clamps for the northern module mounting and south clamps for the south module mounting.

Mittels der Klemmen werden jeweils 2 nebeneinander liegende Solarmodule, bzw. an den Reihenenden ein Modul und 1 Seitenblech befestigt.through The terminals are each 2 adjacent solar modules, or attached to the row ends a module and 1 side plate.

Auf der Rückseite werden korrosionsgeschützte Rückwandbleche mit einer Materialstärke von 2,5 mm montiert. Diese Bleche haben die Aufgabe, das Eindringen von Wind aus nördlichen Richtungen unter die Module zu verhindern. Sie fungieren darüber hinaus als Abrisskante und als Schutz, um einen ordnungsgemäßen Anpressdruck zu gewährleisten. Die Montage erfolgt durch Einhängen der Nordbleche in die Nordklemmen und Verschraubung der unteren Blechkante mittels Edelstahlmuttem M110 und Stehbolzen des Fußes.On the rear side are corrosion protected rear panels mounted with a material thickness of 2.5 mm. These sheets have the task of penetrating wind from northern Directions under the modules to prevent. They act over it as a trailing edge and as protection to ensure proper To ensure contact pressure. The assembly is done by Mounting the north panels in the north clamps and screwing the lower sheet metal edge by means of stainless steel nut M110 and studs of the Foot.

Ebenfalls zum aerodynamischen System gehören die seitlichen Endbleche. Auch diese Bleche sind notwendig, dass keine Unterluft unter die Anlage gelangt. Sie sorgen dafür, dass ein ordnungsgemäßer Winddruck vorliegt. Die seitlichen Endbleche werden im oberen Teil durch die Nord- und Südklemmen befestigt. Im unteren Teil erfolgt die Befestigung mit Edelstahl-Muttern M10 auf Stehbolzen des Fußes.Also the aerodynamic system includes the lateral end plates. These sheets are also necessary that no under-air under the Plant arrives. They ensure that a proper Wind pressure is present. The side end plates are in the upper part attached by the north and south clamps. In the lower part the fastening is done with stainless steel nuts M10 on stud bolts of the foot.

Die Haltbarkeit und die Standfestigkeit der Unterkonstruktion wurde vom Gutachter Dr. Schubert geprüft und abgenommen.The Durability and stability of the substructure was from the appraiser Schubert tested and accepted.

Vorteil dieser Unterkonstruktion für Photovoltaikanlagen ist, dass diese auch auf Dächern montiert werden kann, welche über keine hohe Tragfähigkeit verfügen, wie z. B. Dächer von vielen SB-Warenhäusern.advantage This substructure for photovoltaic systems is that This can also be mounted on roofs, which over have no high load capacity, such. B. roofs from many hypermarkets.

In der Anlage liegen die Detailblätter der einzelnen Konstruktionen bei. Alle Einzelteile sind individuell auf das System abgestimmt, so dass Unterkonstruktion und Photovoltaikmodul eine Einheit bilden. Durch diese leichte und kompakte Bauweise kann auf die Fixierung im Untergrund verzichtet werden. Es bleibt zu beachten, dass unterschiedliche Rahmenhöhen der Solarmodule die Höhe der Seiten- und Nordbleche, als auch die Länge der Klemmen beeinflusst.In the plant are the detail sheets of the individual constructions at. All items are individually tailored to the system, so that substructure and photovoltaic module form a unit. By This lightweight and compact design can be fixed to the ground be waived. It remains to be noted that different Frame heights of the solar modules the height of the side and north sheets, as well as the length of the terminals influenced.

Zeichnung 1 zeigt die Seitenansicht der Photovoltaikkonstruktion. Die ca. 20 Grad geneigten Flächen sind mit PV-Modulen belegt.drawing 1 shows the side view of the photovoltaic structure. The approx. 20 degrees inclined surfaces are covered with PV modules.

Die Zeichnung 2 zeigt die Haltekonstruktion.The Drawing 2 shows the support structure.

Auf den Zeichnungen 3 und 4 sind die Befestigungswinkel abgebildet. Diese Befestigungswinkel haben die Aufgabe, das PV-Modul auf der Unterkonstruktion lagesicher zu befestigen.On The drawings 3 and 4, the mounting bracket are shown. These mounting brackets have the task of the PV module on the Secure substructure securely in position.

Die Zeichnungen 5 und 6 zeigen die äußeren Eckbleche, die ebenfalls fester Bestandteil der aerodynamischen Konstruktion sind. Auf der Unterseite dieser Bleche ist eine Stellschraube angebracht, die das individuelle Aufstellen vereinfacht und ein eventuelles Aufschlagen der Dachfolie an die Kanten der Bleche bei Sturm verhindert.The Drawings 5 and 6 show the outer gussets, the likewise integral part of the aerodynamic design are. On the underside of these sheets, a set screw is attached, which simplifies the individual setup and a possible Striking the roof foil to the edges of the sheets in storm prevented.

Die Zeichnungen 7 bis 9 zeigen das rückseitige, gerade Seitenteil, welches ebenfalls zur Aerodynamik gehört. Dieses wird oben in die Nordklemmen eingehängt und unten auf den Füßen.The Drawings 7 to 9 show the back, straight side part, which also belongs to the aerodynamics. This will be up hung in the north clamps and down on the feet.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- DIN 1055 [0001]

Claims

Photovoltaic system with a substructure and attached photovoltaic modules, wherein the photovoltaic system solely by its own weight and wind forces maintains its positional safety, with wind deflectors both on the north side as well as on the east side and west side of a photovoltaic module or a series of juxtaposed and over the Substructure of interconnected photovoltaic modules arranged are.