DE202008003148U1

DE202008003148U1 - Anordnung mehrerer Sonnenkollektoren

Info

Publication number: DE202008003148U1
Application number: DE202008003148U
Authority: DE
Original assignee: Solarpower GmbH
Current assignee: Solarpower GmbH
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2018-03-06
Also published as: ES1068943Y; ITTO20080130U1; ES1068943U; CZ19831U1

Abstract

Anordnung mehrerer regelmäßig angeordneter, flächiger Sonnenkollektoren (10) in geneigter Lage und beabstandet zu einem Untergrund, wobei die Sonnenkollektoren (12) mittels eines Stützgestells (10) gehalten sind, das am/im Untergrund verankert ist, und wobei die Sonnenkollektoren (12) jeweils an Profilelementen (18) des Stützgestells (10) aufliegen und/oder fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (18) einen sich nach oben, zu den aufliegenden Sonnenkollektoren (12) hin geöffneten U-förmigen Querschnitt aufweist, auf dessen parallelen oberen Kanten (20) Befestigungsmittel zur Fixierung der Sonnenkollektoren (12) aufliegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mehrer Sonnenkollektoren, insbesondere in Form einer Vorrichtung zur Aufständerung und Befestigung von flächigen Kollektoren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Flächige Bauteile wie Fotovoltaik- bzw. Solarmodule und/oder Wärmetauscher werden häufig auf Dachschrägen, die in Richtung Süden weisen, eingesetzt, um die Sonnenstrahlung optimal auszunutzen.
Teilweise sollen allerdings Solarmodule zur Energiegewinnung, insbesondere großflächig in unbewohnten Gegenden eingesetzt werden. In diesen Fällen sind keine geneigten Dachflächen vorhanden, auf denen die Bauteile angebracht werden können.
In diesem Fall werden so genannte Aufständerungen benötigt, d. h. Rahmenkonstruktionen, auf denen die Bauteile befestigt werden, so dass sie idealerweise im optimalen Winkel zur Sonne stehen.
Beschreibung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine möglichst einfache und kostengünstige Aufständerung flächiger Module zu ermöglichen.
Dieses Ziel der Erfindung wird bei einer Anordnung mehrerer regelmäßig angeordneter, flächiger Sonnenkollektoren, die in geneigter Lage und beabstandet zu einem Untergrund gruppiert sind, erreicht, indem die Sonnenkollektoren mittels eines Stützgestells gehalten sind, das am/im Untergrund verankert ist. Wahlweise können jeweils aneinander grenzende Schmalseiten benachbarter Sonnenkollektoren auf einem Profilelement aufliegen, das einen sich nach oben, zu den aufliegenden Sonnenkollektoren hin geöffneten U-förmigen Querschnitt aufweist, auf dessen parallelen oberen Kanten die Unterseiten der Halterungen (Pfetten) der Sonnenkollektoren aufliegen. Vorzugsweise jedoch sind die Kollektoren mittels Querverstrebungen fixiert, die ihrerseits auf den U-Profilen befestigt sind. Die Kollektoren werden damit mittels einfach und kostengünstig herstellbarer Profilelemente in definierter Lage gehalten.
Ein zwischen den parallelen oberen Kanten des U-Profils angeordneter und diese verbindender Basisabschnitt kann insbesondere eine Anzahl regelmäßig beabstandeter Langlöcher zur Befestigung des U-Profils am Stützgestell aufweisen. Auf diese Weise können die U-Profile an einem beliebig ausgestalteten Stützgestell gehalten werden. Derartige Stützgestelle sind meist als Rahmenkonstruktionen ausgebildet, die mittels Verschraubungen an einem festen Untergrund oder mittels sog. Schraubfundamenten im Erdreich verankert sind.
Die zuunterst angeordneten Sonnenkollektoren sind bei einer möglichen weiteren Ausgestaltung der Erfindung in ihrer Lage mittels wenigstens eines verlängerten Bereichs der oberen Kanten des U-förmigen Profils gehalten. Die Kollektorflächen können daher von unten nach oben aufgereiht und platziert sowie nach ihrer Anordnung auf dem Stützgestell und den U-Profilen ggf. zusätzlich fixiert werden. Die nebeneinander zuunterst angeordneten Kollektorflächen können nach unten durch diesen als Absatz oder Haken ausgebildeten Abschnitt der U-Profile gehalten werden, wodurch die Gruppierung des gesamten Areals und die jeweils parallele Ausrichtung der Kollektoren erleichtert werden kann. Die Kollektoren werden bei dieser Anordnung entweder von der Sonnenseite oder der Rückseite her an den Verbindungen der U-Profilkanten mehrerer Unterstützungskonstruktionen fixiert. Die Fixierungen sind so ausgeführt dass die Sonnenkollektoren optional auch diebstahlsgeschützt sind.
Vorzugsweise sind die entlang der Neigung der Anordnung verlaufenden U-Profile jeweils mittels senkrecht zu diesen, regelmäßig beabstandeter angeordneter Verbindungsstreben untereinander verbunden. Auf diesen Verbindungsstreben, die ggf. einfach in entsprechende Aufnahmen der U-Profile eingelegt sein können, können wiederum die Kollektoren abgelegt und/oder fixiert sein, so dass mittels nur weniger Bauteile der gesamte Unterbau zur Aufständerung der Kollektorflächen gebildet sein kann. Da die U-Profile über regelmäßig angeordnete Langlöcher verfügen, können diese auch zur Verschraubung der Verbindungsstreben verwendet werden.
Die U-Profile können insbesondere jeweils aus bandverzinktem und profiliertem Stahl gefertigt sein. Dieses Material ist kostengünstig verfügbar und zu verarbeiten und ist zudem ausreichend witterungsbeständig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Stützgestell aus miteinander verschraubten, jeweils bandverzinkten Rohrabschnitten gefertigt. Die Rohre des Stützgestells können weiterhin an Verbindungs- und/oder an Knotenstellen mittels verschraubten Halteblechen miteinander verbunden sein. Vorzugsweise sind die Haltebleche jeweils mit Langlöchern für die Verschraubungen versehen. Auf diese Weise wird eine Einstellbarkeit des Stützgestells erreicht, so dass die Sonnenkollektoren in gewünschter Neigung ausrichtbar sind. Differenzen zum Fundament können auf diese Weise in gewissem Maße ausgeglichen werden. Weiterhin sind durch teleskopartige eingesetzte Zusatzrohre an den Hauptstützen, die wieder mit denselben verschraubt werden auftretende Maximalkräfte bei zu berücksichtigenden Extremlasten auszugleichen. Die Lage und Position dieser Teleskopversteifungen werden durch statische und dynamische Belastungssimulationen ermittelt und konstruktiv vorgegeben, damit muss nicht die komplette Stütze aus der Maximalwandstärke bestehen sondern wird nur der Bereich unterstützt, der dies benötigt. Dies spart erhebliche Materialkosten ein.
Die mittels der Haltebleche miteinander verschraubten Rohre sind einerseits mittels der Langlöcher in ihrer Lage zueinander justierbar. Zudem sind zumindest vertikale Rohrabschnitte mittels Bodenfundamenten, insbesondere mittels Bodendübeln im Untergrund verankerbar bzw. verankert. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, dass zumindest solche Rohrabschnitte, die in den Bodenfundamenten bzw. Bodendübeln verankert sind, in ihrer Länge einstellbar und/oder teleskopierbar sind. Durch eine Lagejustierung und/oder Teleskopierung der in den Bodenfundamenten bzw. Bodendübeln verankerten Rohrabschnitte können Bodenunebenheiten und/oder unterschiedliche Höhenniveaus der Bodenfundamente bzw. der Bodendübel ausgeglichen werden. Somit können die Sonnenkollektoren mittels einer Einstellbarkeit des Stützgestells und/oder dessen Verbindung zu den Bodenfundamenten bzw. Bodendübeln in gewünschter Neigung ausgerichtet werden. Neben der Teleskopierbarkeit werden unterschiedlich lange Rohrabschnitte für Hanglagen verschraubt, so dass den Ansprüchen aus den Geländevorgaben Rechnung getragen werden kann. In die Rohrenden der Verschraubungsstellen werden sogenannte Stützbleche mit eingeschraubt, die beim Festziehen der kompletten Schraubverbindung ein plastisches Verformen des zumeist dünnwandigen eingesetzten Stützrohres verhindert und die Zugkraft der Schraubverbindung aufnimmt und dauerhaft erhält.
Zusammenfassend ergeben sich die folgenden Aspekte der Erfindung. Die Aufständerung einer Mehrzahl von Sonnenkollektoren erfolgt vorzugsweise auf einer Tischkonstruktion mit geneigter Oberfläche. Diese besteht beispielsweise aus Böcken mit einem oben aufmontierten Profilrahmen. Vorzugsweise werden so genannte U-Profile verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Profilrahmen ein mittig angeordnetes Loch oder eine Langlochreihe auf. Über dieses Loch bzw. über diese Langlochreihe sind Bock und Profil nahezu stufenlos in der Position zueinander verschiebbar und können sicher und fest miteinander verschraubt werden. Das Profil kann weiterhin Rastungen/Bohrungen für das Einhängen von Verbindungspfetten aufweisen, auf denen die flächigen Module, insbesondere Photovoltaik (PV)- bzw. Solarmodule, Wärmetauscher -Module etc., montiert werden.
Weiterhin ist die Aufständerung seitlich verschraubt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verschraubung so ausgeführt, dass die statisch notwendigen Schrägstützen fest mit den Haltblechen verschraubt werden und die beiden Eckrohre nur lose verschraubt innerhalb der Langlochbreite verschiebbar sind während des Montagevorgangs und nach der Einrichtung der Festaufständerung festgezogen werden.
Bei der Montage besteht somit die Möglichkeit auch Fundamente zu nutzen, die nicht exakt den vorgegebenen Abstand besitzen. Diese variable einstellbare Verschraubung ermöglicht weiterhin, dass Geländeneigungen ausgeglichen (nivelliert) werden. Bei extremen Hanglangen sind unterschiedliche lange Stützrohre einschraubbar.
Merkmale weiterer vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Figurenbeschreibung
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.
1 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines geneigten Stützgestells für mehrere regelmäßig angeordnete Sonnenkollektoren.
2 zeigt in einer Detailansicht eine Verbindungsstelle zwischen Profilelementen und Querverstrebungen zur Aufnahme der Sonnenkollektoren.
3 zeigt in einer Seitenansicht das Stützgestell mit darauf befestigten Kollektorflächen.
4 zeigt eine erste Detailansicht eines Knotenpunktes mehrerer Rohrstreben des Stützgestells.
5 zeigt eine weitere Detailansicht eines Knotenpunktes des Stützgestells.
6 zeigt in einer weiteren Detailansicht eine alternative Ausführungsform eines Knotenpunktes des Stützgestells.
7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines in der Höhe verstellbaren und/oder an unterschiedliche Handneigungen anpassbaren Stützgestells.
Eine mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung mehrerer Solarkollektoren wird anhand der 1 bis 7 illustriert. So zeigt die perspektivische Schemadarstellung der 1 ein Stützgestell 10 zur geneigten Anordnung mehrerer Sonnenkollektoren 12 (vgl. 3), bspw. in Form von bekannten Fotovoltaikelementen, die zur Wandlung solarer Strahlungsenergie in elektrische Energie und damit zur Stromerzeugung aus Sonnenlicht dienen können. Das Stützgestell 10 lässt sich mit mehreren sog. Bodendübeln 14 im Erdreich verankern, so dass eine sichere Fixierung des Stützgestells 10 sowie der darauf montierten Sonnenkollektoren 12 gewährleistet werden kann.
Mittels des Stützgestells 10 sind die regelmäßig angeordneten, flächigen Sonnenkollektoren 12 in geneigter Lage, d. h. in günstiger Richtung zum Sonnenstand und beabstandet zum Untergrund gruppiert. Die Sonnenkollektoren 12 liegen mit aneinander grenzenden Schmalseiten jeweils nebeneinander und sind jeweils auf Querverstrebungen 16 befestigt, die jeweils auf den Profilelementen 18 aufliegen (vgl. 2) und/oder bzw. dort fixiert sind. Jedes der Profilelemente 18 weist einen sich nach oben zu den aufliegenden Sonnenkollektoren 12 hin geöffneten U-förmigen Querschnitt auf. Auf den parallelen oberen Kanten 20 des Profilelements 18 liegen die Querverstrebungen 16 auf. Die Querverstrebungen 16 weisen eine Länge auf, die dem Abstand jeweils benachbarter Profilelemente 18 entspricht. An ihren Stoßstellen sind die Querverstrebungen 16 jeweils mittels einer gemeinsamen Verschraubung 22 (vgl. 2) an den Profilelementen 18 befestigt. Die Kollektoren 12, die ihrerseits an den Querverstrebungen 16 befestigt sind, sind auf diese Weise mittels einfach und kostengünstig herstellbarer Bauteile in definierter Lage gehalten.
Der zwischen den parallelen oberen Kanten 20 des U-Profils 18 angeordnete und diese verbindende Basisabschnitt 24 weist eine Anzahl regelmäßig beabstandeter Langlöcher 26 zur Befestigung des U-Profils 18 am Stützgestell 10 sowie zur Befestigung der Querverstrebungen 16 mittels der Verschraubungen 22 auf. Auf diese Weise können die U-Profile 18 an einem beliebig ausgestalteten Stützgestell 10 gehalten werden. Das gezeigte Stützgestell 10 ist als Rahmenkonstruktion ausgebildet, die mittels der Schraubfundamenten 14 im Erdreich verankert werden kann.
Die zuunterst angeordneten Querverstrebungen 18 sind in ihrer Lage mittels eines hakenförmig ausgestalteten Bereichs 28 der oberen Kanten 20 des U-förmigen Profils 18 gehalten. Die Kollektorflächen 12 können daher von unten nach oben aufgereiht und platziert sowie nach ihrer Anordnung auf dem Stützgestell 10 und den U-Profilen 18 ggf. zusätzlich fixiert werden. Die nebeneinander zuunterst angeordneten Kollektorflächen 12 bzw. deren Querverstrebungen 18 können nach unten durch diesen als Absatz oder Haken ausgebildeten Abschnitt 28 der U-Profile 18 gehalten werden, wodurch die Gruppierung des gesamten Areals und die jeweils parallele Ausrichtung der Kollektoren 12 erleichtert werden kann.
Die U-Profile 18 sowie die Querverstrebungen 16 können insbesondere jeweils aus bandverzinktem und profiliertem Stahl gefertigt sein. Dieses Material ist kostengünstig verfügbar und zu verarbeiten und ist zudem ausreichend witterungsbeständig.
Das Stützgestell 10 kann aus miteinander verschraubten, jeweils bandverzinkten Rohrabschnitten gefertigt sein. Die Rohre 30 des Stützgestells 10 können weiterhin an Verbindungs- und/oder an Knotenstellen mittels verschraubter Haltebleche 32 miteinander verbunden sein. Die Haltebleche 32 können ggf. jeweils mit Langlöchern 34 für die Verschraubungen 36 versehen sein. Auf diese Weise wird der Aufbau erleichtert sowie ggf. eine Einstellbarkeit des Stützgestells 10 erreicht, so dass die Sonnenkollektoren 12 in gewünschter Neigung ausrichtbar sind. Differenzen zum Fundament können auf diese Weise in gewissem Maße ausgeglichen werden.
Die Darstellung der 6 zeigt in einer weiteren Detailansicht eine alternative Ausführungsform eines Knotenpunktes des Stützgestells 10. Bei dieser Ausführungsform sind in die Verschraubungsstellen 36 der Rohrenden jeweils Abstandshalter 38 innen im Rohr 30 eingesetzt, die ein Quetschen der Rohre 30 und damit ein Lockern der Schraubverbindungen 36 beim Anziehen der Verbindungsstelle verhindern. Gleichzeitig sorgen die Abstandshalter 38 jeweils für eine Versteifung der relativ dünnwandigen Rohre 30, so dass die gesamte Anordnung 10 stabilisiert und versteift wird.
Die schematische Darstellung der 7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines in der Höhe verstellbaren und/oder an unterschiedliche Handneigungen anpassbaren Stützgestells 10. Bei dieser Ausführungsvariante der Anordnung sind in die Stützrohre 30 des Stützgestells 10 jeweils teleskopartig Rohrstücke 40 einsetzbar und/oder einschraubbar sind, die an einer maximalen Belastungsstelle der Rohrstütze das Widerstandsmoment des Rohres 30 erhöhen und so den Einsatz eines starkwandigen Rohres 30 über die ganze Stützenlänge erübrigen. Zudem können die teleskopartigen Rohrstücke 40 je nach Bedarf einen Handausgleich schaffen, indem die Stützrohre 30 mit Hilfe der Rohrstücke 40 unterschiedlich lang ausgestaltet werden können.
Wahlweise oder alternativ kann mittels einer Austauschbarkeit der vertikalen Stützeckrohre des Stützgestells 10 Hanglagen Rechnung getragen werden, indem die Stützeckrohre 30 unterschiedlich lang gewählt und je nach Bedarf entsprechend der Bodengegebenheiten eingesetzt und verschraubt werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

10: Stützgestell
12: Sonnenkollektor
14: Bodendübel
16: Querverstrebung
18: Profilelement, U-Profil
20: Kante
22: Verschraubung
24: Basisabschnitt
26: Langloch
28: hakenförmiger Abschnitt
30: Rohr
32: Halteblech
34: Langloch
36: Verschraubung
38: Abstandshalter
40: Rohrstück

Claims

Anordnung mehrerer regelmäßig angeordneter, flächiger Sonnenkollektoren (10) in geneigter Lage und beabstandet zu einem Untergrund, wobei die Sonnenkollektoren (12) mittels eines Stützgestells (10) gehalten sind, das am/im Untergrund verankert ist, und wobei die Sonnenkollektoren (12) jeweils an Profilelementen (18) des Stützgestells (10) aufliegen und/oder fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (18) einen sich nach oben, zu den aufliegenden Sonnenkollektoren (12) hin geöffneten U-förmigen Querschnitt aufweist, auf dessen parallelen oberen Kanten (20) Befestigungsmittel zur Fixierung der Sonnenkollektoren (12) aufliegen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenkollektoren (12) jeweils auf Querstreben (16) befestigt sind, die jeweils auf dem U-Profil (18) fixiert sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den parallelen oberen Kanten (20) des U-Profils (18) angeordnete und diese verbindende Basisabschnitt (24) eine Anzahl regelmäßig beabstandeter Langlöcher (26) zur Befestigung des U-Profils (18) am Stützgestell (10) und/oder zur Befestigung der Querverstrebungen (16) am U-Profil (18) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zuunterst angeordneten Querverstrebungen (16) und/oder Sonnenkollektoren (12) in ihrer Lage mittels wenigstens eines verlängerten Bereichs (28) der oberen Kanten (20) des U-förmigen Profils (18) gehalten sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die U-Profile (18) jeweils aus bandverzinktem und profiliertem Stahl gefertigt sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die U-Profile (18) jeweils seitliche Befestigungsstellen aufweisen, an denen Querverbindungen zur Auflage der Sonnenkollektoren eingesetzt/eingeschraubt werden können.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgestell (10) aus miteinander verschraubten, jeweils bandverzinkten Rohrabschnitten (30) gefertigt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (30) des Stützgestells (10) an Verbindungs- und/oder an Knotenstellen mittels verschraubter Haltebleche (32) miteinander verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebleche (32) jeweils Langlöcher (34) für die Verschraubungen (36) aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Haltebleche (32) miteinander verschraubten Rohre (30) mittels der Langlöcher (34) in ihrer Lage zueinander justierbar sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verschraubungsstellen der Rohrenden Abstandshalter (38) innen im Rohr (30) eingesetzt werden, die ein Quetschen der Rohre (30) und damit Lockern der Schraubverbindung beim Anziehen der Verbindungsstelle verhindern und das dünnwandige Rohr (30) versteifen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stützrohre (30) des Stützgestells (10) teleskopartig Rohrstücke (40) einsetzbar und/oder einschraubbar sind, die an einer maximalen Belastungsstelle der Rohrstütze das Widerstandsmoment des Rohres (30) erhöhen und so den Einsatz eines starkwandigen Rohres (30) über die ganze Stützenlänge erübrigen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vertikale Rohrabschnitte mittels Bodenfundamenten, insbesondere mittels Bodendübeln (14) im Untergrund verankerbar sind.
Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest solche Rohrabschnitte, die in den Bodenfundamenten bzw. Bodendübeln (14) verankert sind, in ihrer Länge einstellbar und/oder teleskopierbar sind.
Anordnung nach Anspruch 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Lagejustierung und/oder Teleskopierung der in den Bodenfundamenten bzw. Bodendübeln (14) verankerten Rohrabschnitte Bodenunebenheiten und/oder unterschiedliche Höhenniveaus der Bodenfundamente bzw. der Bodendübel (14) ausgleichbar sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Einstellbarkeit des Stützgestells (10) und/oder dessen Verbindung zu den Bodenfundamenten bzw. Bodendübeln (14) die Sonnenkollektoren (12) in gewünschter Neigung ausrichtbar sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Austauschbarkeit der vertikalen Stützeckrohres des Stützgestells (10) Hanglagen Rechnung getragen werden kann und diese unterschiedlich lang auf die Bodengegebenheiten eingesetzt und verschraubt werden können.