DE202009002208U1

DE202009002208U1 - Schräganordnung von PV-Modulen auf Flachdächern

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Publication number: DE202009002208U1
Application number: DE202009002208U
Authority: DE
Original assignee: Schletter GmbH
Current assignee: Schletter GmbH
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2019-02-18
Also published as: USD638554S1; EP3161390B1; CN202973631U; WO2010094271A3; WO2010094271A2; PL3161390T3; EP3161390A2; DE112010000412A5

Abstract

Schräganordnung von Photovoltaik-Modulen auf einem Flachdach, umfassend ein vorderes und ein hinteres Tragprofil (6, 7), die mittels am Flachdach (1) befestigter Halter (10a/b, 11a/b) in einem Parallelabstand auf dem Flachdach (1) montiert sind, wobei das vordere und das hintere Tragprofil (6, 7) jeweils mit seiner einen Unterseite (16, 17) auf mindestens zwei der Halter (10a/b, 11a/b) dachparallel aufgesetzt ist und beide mit ihrer jeweils einen Oberseite (26, 27) zusammen ein PV-Modul (4, 5) in einem Winkel α gegenüber dem Flachdach (1) schräg tragen, wobei zwischen der Unterseite (17) und der Oberseite (27) des hinteren Tragprofils (7) eine größere Stützhöhe vorgesehen ist als beim vorderen Tragprofil (6) und die Oberseiten (26, 27) beider Tragprofile (6, 7) in den Bereichen, in denen das PV-Modul (4, 5) dort aufliegt, im Winkel α gegenüber den Unterseiten (16, 17) geneigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schräganordnung von Photovoltaik-Modulen auf Flachdächern.
Bei Flachdächern unter 10° Neigung ist eine dachparallele Montage von PV-Modulen wegen zu geringer Erträge und wegen ungenügender Selbstreinigung nur bedingt geeignet. Und herkömmliche Dachaufständerungen, die eine ertragsoptimierte Neigung von beispielsweise 30° bieten, sind aufgrund ihrer Komplexität in vielen Fällen nicht mehr wirtschaftlich.
Aus DE 20 2008 007 838 U1 ist eine Schräganordnung von PV-Modulen auf flachen Trapezblechdächern bekannt, die ein geringes Plus an Neigung bietet und das PV-Modul an Stellen geringer Durchbiegung trägt. Die Schräganordnung umfasst ein vorderes und ein hinteres Tragprofil, die mittels Halter in einem Parallelabstand auf dem Trapezblechdach montiert sind. Die vorderen Halter dieser Schräganordnung können als sogenannte Trapezblechschellen ausgeführt sein und weisen Montageflansche auf, die in dem gewünschten Neigungswinkel gegenüber dem Trapezblech angestellt sind und auf denen das vordere Tragprofil unmittelbar montiert ist. Eine Abstützung für das hintere Tragprofil sitzt entweder auf Haltern derselben Bauart schräg auf oder bietet bei dachparallelen Haltern selbst eine entsprechende Winkelanstellung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schräganordnung der vorgenannten Art zu schaffen, die mit wenigen einfachen Komponenten herstellungs- und montagegerecht zu realisieren ist und das PV-Modul dennoch statisch günstig trägt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit der im Anspruch 1 angegebenen Schräganordnung von PV-Modulen auf einem Flachdach. Diese Schräganordnung umfasst wie aus dem Stand der Technik bekannt ein vorderes und einen hinteres Tragprofil, die mittels am Flachdach befestigter Halter in einem Parallelabstand auf dem Flachdach montiert sind. Das vordere und das hintere Tragprofil ist hierbei jeweils mit seiner Unterseite auf mindestens zwei der Halter dachparallel aufgesetzt. Mit ihren Oberseiten tragen das vordere und das hintere Tragprofil zusammen mindestens ein PV-Modul schräg in einem Winkel gegenüber dem Flachdach, wobei zwischen der Unterseite und der Oberseite des hinteren Tragprofils eine größere Stützhöhe vorgesehen ist als beim vorderen Tragprofil. Eine wesentliche Neuerung besteht darin, dass die Oberseiten beider Tragprofile in den Bereichen, in denen das PV-Modul dort aufliegt, im vorgenannten Winkel gegenüber den Unterseiten geneigt sind.
Tragen die Tragprofile das PV-Modul nicht an dessen Ecken, sondern wie bevorzugt statisch günstig an Auflagestellen geringer Durchbiegung, bietet die erfindungsgemäße Schräganordnung geometrisch bedingt lediglich ein vergleichsweise geringes Plus an Neigung, vorzugsweise zwischen 5° und 8°. Da die Schräganordnung jedoch mit nur wenigen einfachen Komponenten aufgebaut werden kann, ist der Herstellungs- und Montageaufwand gegenüber dachparallelen Lösungen einerseits rentabel und andererseits deutlich kostengünstiger als herkömmliche Dachaufständerungen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Oberseiten der Tragprofile gerundet, sodass das PV-Modul dort tangential oder im Wesentlichen tangential aufliegen kann. Dadurch können die Tragprofile das PV-Modul auch in mehreren unterschiedlichen Winkeln statisch günstig tragen. Die Rundungen der Oberseiten weisen hierzu vorzugsweise einen Radius im Bereich zwischen 500 mm und 700 mm auf.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer Schräganordnung von PV-Modulen auf dem Trapezblech eines Flachdachs,
2 eine Seitenansicht der Schräganordnung gemäß 1 mit Blick auf die Langseite eines PV-Moduls,
3 und 4 zwei Seitenansichten wie 2 jedoch im Detail an Tragprofilen der Schräganordnung gemäß 1,
5 einen Querschnitt durch ein Tragprofil der Schräganordnung gemäß 1,
6 schematische Seitenansichten drei unterschiedlicher Anordnungsmöglichkeiten der Schräganordnung gemäß 1.
Die Schräganordnung von PV-Modulen gemäß 1 ist auf dem Trapezblech 1 eines nicht weiter dargestellten Flachdachs installiert. Das Trapezblech 1 weist wie üblich mehrere parallel beabstandete Rippen 2 mit trapezförmigem Querschnitt auf und ist zum Abfließen von Regenwasser um wenige Grade geneigt. Wie zusammen mit der Seitenansicht gemäß
2 gut zu erkennen ist, umfasst die Schräganordnung zwei Tragprofile 6 und 7, die in einem Parallelabstand quer zu den Rippen 2 des Trapezblechs 1 verlaufen. Die Tragprofile 6 und 7 sind jeweils auf mehreren sogenannten Trapezblechschellen 10a bzw. 11a montiert, welche wiederum auf ausgewählten Rippen 2 paarweise befestigt sind. Auf den Tragprofilen 6 und 7 sind mehrere jeweils von einem Rahmen 5 eingefasste PV-Module 4 angeordnet. Hierzu sind an den Langseiten der PV-Module 4 jeweils zwei schraubbare Klemmen 8 vorgesehen, welche die Rahmen 5 der PV-Module 4 auf die Tragprofile 6 und 7 spannen. Zu erkennen ist weiter, dass die Tragprofile 6 und 7 zwischen den Trapezblechschellen 10a bzw. 11a und dem Rahmen 5 unterschiedliche Stützhöhen aufweisen. Der Unterschied beträgt in diesem Ausführungsbeispiel rund 80 mm, sodass die PV-Module 4 bei einem vorgegebenen Parallelabstand zwischen den beiden Tragprofilen 6 und 7 von hier ca. 800 mm in einem Winkel α von etwa 6° gegenüber dem Trapezblech 1 geneigt sind. Aus Gründen der Klarheit wird wie im Stand der Technik diejenige Seite der PV-Module 4, welche bezüglich des Trapezblechs 1 am tiefsten liegt, als die vordere definiert, sodass im Folgenden das Tragprofil 6 das vordere und das Tragprofil 7 das hintere ist. Beide Tragprofile 6 und 7 sind bevorzugt als Strangpressprofile aus Leichtmetall extrudiert.
In 1 und 2 ist außerdem zu erkennen, dass die Tragprofile 6 und 7 die Rahmen 5 nicht an den Ecken, sondern aus statischen Gründen an Auflagestellen geringer Durchbiegung tragen. Diese Auflagestellen sind an den Langseiten der Rahmen 5 vorgesehen und gemäß der Theorie von Sessel jeweils um rund ein Viertel bis ein Fünftel der Länge der Langseiten nach innen versetzt, wodurch sich bei einer Modullänge von hier ca. 1.600 mm der zuvor angegebene Parallelabstand ergibt. Unter Berücksichtigung dieser Auflagestellen geringer Durchbiegung sind größere Werte für den Winkel α von erheblich mehr als 6° kaum möglich, da andernfalls entweder die Vorderkante des Rahmens 5 an den Rippen 2 aufliegen würde oder die Tragprofile 6 und 7 größere und damit materialaufwendigere Abstände zum Trapezblech 1 bieten müssten. Vor diesem Hintergrund haben sich auch bei Modulseitenlangen von über 1.300 mm geringe Stützhöhen im Bereich um etwa 50 mm für das vordere Tragprofil 6 und im Bereich um etwa 130 mm für das hintere Tragprofil 7 als zweckmäßig erwiesen. Entsprechend ergeben sich für den Winkel α im Zusammenhang mit dem zuvor genannten Parallelabstand vergleichsweise geringe Werte zwischen 5 und 8°.
Aus 3 und 4 ist die Schräganordnung am vorderen Tragprofil 6 bzw. am hinteren Tragprofil 7 im Detail ersichtlich. Die beiden Tragprofile 6 und 7 weisen jeweils eine zweiteilige Unterseite 16 bzw. 17 auf, mit der diese auf der dachparallelen Montagefläche 12 bzw. 13 besonderer Adapterelemente 10b bzw. 11b dachparallel aufgesetzt sind. Jede der Trapezblechschellen 10a bzw. 11a ist ein solches Adapterelement 11a bzw. 11b zugeordnet und bildet zusammen mit diesem eine Halteeinheit. Mit mindestens zwei dieser Halteeinheiten ist das Tragprofil 6 bzw. 7 auf dem Trapezblech 1 montiert. Außerdem ist im jeweils unteren Bereich der Tragprofile 6 und 7 eine hinterschnittene Längsnut 14 bzw. 15 integriert, deren Öffnung die Unterseite 16 bzw. 17 in ihre zwei Teile unterteilt und welche zur Fixierung mit einem Haken 18 bzw. 19 der Adapterelemente 10b bzw. 11b zusammenwirkt. Ein derartiges Adapterelement ist in DE 20 2008 028 108 A1 der Anmelderin bereits ausführlich beschrieben. Dort kann auch die Art und Weise entnommen werden, wie Tragprofile, die wie hier eine hinterschnittene Längsnut aufweisen, mittels eines solchen Adapterelements auf Trapezblechschellen oder an anderen Bauteilen befestigt werden können. Diese Schrift gilt daher in die vorliegende Beschreibung als einbezogen. Auch wenn derartige Adapterelemente für die erfindungsgemäße Schräganordnung bevorzugt sind, ist es alternativ ebenso möglich, das Tragprofil 6 bzw. 7 direkt auf herkömmlichen Trapezblechschellen mit dachparallelem Montageflansch aufzusetzen, wie sie unter anderem aus DE 20 2008 007 838 U1 der Anmelderin bekannt sind. Andere geeignete Befestigungsmittel, auch für Tragprofile ohne Längsnuten an deren Unterseiten, sind ebenso denkbar.
Weiter ist in 3 und 4 näher ersichtlich, dass die beiden Tragprofile 6 und 7 jeweils eine den Unterseiten 16 und 17 gegenüberliegende, ebenfalls zweiteilige Oberseite 26 bzw. 27 aufweisen, auf der das PV-Modul 4 bzw. dessen Rahmen 5 aufliegt. Im jeweils oberen Bereich des Tragprofils 6 bzw. 7 ist ebenfalls jeweils eine hinterschnittene Längsnut 20 bzw. 21 integriert. Diese Längsnuten 20 und 21, deren Öffnung die Oberseite 26 bzw. 27 in ihre zwei Teile trennt, sind wie aus dem Stand der Technik bekannt zur Befestigung der Modulklemmen 8 mittels einer Schraubverbindung 22 bzw. 23 vorgesehen. Die Schraubverbindung 22 bzw. 23 führt dabei jeweils durch eine Bohrung in der Klemme 8 und endet an einer Nutmutter, die in die hinterschnittene Längsnut 20 bzw. 21 zum Kontern eingesetzt ist. Wesentlich an den Oberseiten 26 und 27 ist, dass diese gegenüber den Unterseiten 16 und 17 geneigt sind, damit das PV-Modul 4 dort in statisch günstiger Weise schräg von den Tragprofilen 6 und 7 getragen werden kann. Wie nachfolgend anhand 5 erläutert wird, weisen die Oberseiten 26 und 27 zudem eine besondere Form auf, welche sich nicht nur für einen einzigen Winkel α, sondern für einen Winkelbereich von etwas mehr als α ± 1° eignet. Wie in 6 veranschaulicht ist, können die Tragprofile 6 und 7 dadurch universal für unterschiedliche Modulformate und Winkel α eingesetzt werden.
In 5 ist das vordere Tragprofil 6 noch einmal separat dargestellt. Die Neigung der Oberseite 26 gegenüber der Unterseite 16 ist wieder deutlich zu erkennen. Die Oberseite 26 ist außerdem nicht plan, sondern im Querschnitt bzw. quer zur Längsrichtung kaum sichtbar leicht gerundet. Zu erkennen ist diese Rundung am geringfügig nach außen hin zunehmenden Abstand zwischen der Oberseite 26 und einer gedachten mittleren Auflageebene 30, welche die Oberseite 26 in der Mitte der Nutöffnung tangential berührt und bei der Schräganordnung gemäß 2 mit der planen Unterseite des Rahmens 5 des PV-Moduls 4 zusammenfällt. Die Rundung weist einen konstanten Radius R auf, sodass die Oberseite 26 mit ihren zwei schmalen Teilen beidseitig der oberen Längsnut 20 die Mantelfläche eines gedachten Kreiszylinders beschreibt. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Radius R rund 600 mm, wobei selbstverständlich auch andere geeignete Radien und andere als kreisförmige, beispielsweise elliptische Rundungen möglich sind. Wesentlich ist, dass aufgrund dieser Rundung das PV-Modul 4 bzw. sein Rahmen 5 auf der Oberseite 26 in unterschiedlichen Winkeln α jeweils tangential oder zumindest quasi tangential aufliegen kann, was in 6 anhand dreier Anordnungs-möglichkeiten näher erläutert wird.
Der in 5 dargestellte Winkel α_m zwischen der mittleren Auflageebene 30 und der Unterseite 16 entspricht einem mittleren Winkel, von dem aus eine Abweichung von etwas mehr als ±1° möglich ist. Ist das PV-Modul 4 wie in 2 genau in dem Winkel am gegenüber dem Flachdach 1 geneigt, so liegt dessen Rahmen 5 quasi tangential so auf, dass es die beiden Randbereiche seitlich der Öffnung der oberen Längsnut 20 gleichermaßen berührt. Dieser Fall entspricht der bevorzugten Anordnungsweise, bei der die Verschraubung 22 gemäß 3 senkrecht in die Längsnut 20 führt und die Nutmutter parallel an der Unterseite des Hinterschnitts der Längsnut 20 ansetzt. Beim Spannen der Schraubverbindung 22 werden die an der Unterseite des Hinterschnitts angeformten keilförmigen Stege 24 von der Nutmutter gleichermaßen zusammengedrückt. Nimmt das PV-Modul 4 gegenüber dem Flachdach 1 hingegen einen anderen Winkel als a_m ein, so ist die Modulklemme 8 und damit auch die Schraubverbindung geringfügig aus der Senkrechten der Längsnut 20 verschwenkt, sodass die Nutmutter leicht schräg an der Unterseite des Hinterschnitts ansetzt und die keilförmigen Stege 24 zum Ausgleich der Schrägstellung unterschiedlich plastisch verformt werden können. Für einen statisch günstigen Lastabtrag im Tragprofil 6 ist es zudem wichtig, dass eine zum PV-Modul 4 gedachte senkrechte Ebene 31 sowohl durch dessen obere als auch durch dessen untere Längsnut 20 bzw. 14 verläuft. Bei der vorbeschriebenen bevorzugten Anordnungsweise nimmt die senkrechte Ebene 31 auch zur mittleren Auflageebene 30 einen rechten Winkel ein. Da die Oberseite 27 des hinteren Tragprofils 7 identisch ausgeführt ist, kann auf eine gesonderte Darstellung und Beschreibung verzichtet werden. Auch am hinteren Tragprofil 7 verläuft trotz der größeren Stützhöhe eine Senkrechte zum PV-Modul 4 sowohl durch die obere als auch durch die untere Längsnut 21 bzw. 15.
Schließlich zeigt 6 stark schematisierte Seitenansichten auf drei unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten der Schräganordnung gemäß 1. Es wird veranschaulicht, wie mit demselben Satz aus vorderem und hinterem Tragprofil 6 und 7 drei verschieden große PV-Module 4', 4'' und 4''' trotz ihrer unterschiedlichen Seitenlänge dennoch statisch günstig auf dem Flachdach 1 anordenbar sind. So kann die in der Seitenansicht erkennbare Seitenlänge des PV-Moduls 4' beispielsweise 1.300 mm, die des PV-Moduls 4'' 1.600 mm und die des PV-Moduls 4''' 1.900 mm betragen. Weil die Tragprofile 6 und 7 das PV-Modul 4', 4'' bzw. 4''' stets an Stellen geringer Durchbiegung tragen, d. h. wie zuvor anhand 2 beschrieben um rund ein Viertel bis ein Fünftel der Modulseitenlange nach innen versetzt sind, variiert auch der Parallelabstand zwischen den Tragprofilen 6 und 7 entsprechend. Und da die Stützhöhe der Tragprofile 6 und 7 unverändert bleibt, ergeben sich zwischen dem PV-Modul 4', 4'' bzw. 4''' und dem Flachdach 1 unterschiedliche Winkel α', α'' bzw. und α'''. So beträgt der Winkel α'' bei der in der Mitte dargestellten Schräganordnung rund 6°. In der oberen Schräganordnung beträgt der Winkel α' aufgrund des kürzeren Parallelabstands zwischen den beiden Tragprofilen 6 und 7 hingegen rund 7°. Und in der unteren Schräganordnung ist wegen der großen Modulseitenlange ein entsprechend großer Parallelabstand gegeben, sodass sich ein Winkel α''' von rund 5° ergibt.
Wichtig ist, dass das PV-Modul 4', 4'' bzw. 4''' bei allen drei Schräganordnungen aufgrund der hier lediglich symbolisch dargestellten Rundung der Oberseite 26 bzw. 27 trotz unterschiedlichen Winkels α', α'' und α''' stets tangential oder zumindest quasi tangential auf den Tragprofilen 6 und 7 aufliegen kann. Mit anderen Worten ist die Oberseite 26 bzw. 27 des Tragprofils 6 bzw. 7 in dem Bereich, in dem das PV-Modul 4', 4'' bzw. 4''' bzw. dessen Rahmen dort aufliegt, genau in dem Winkel α', α'' und α''' geneigt, der zwischen dem PV-Modul 4', 4'' bzw. 4''' und dem Flachdach 1 gegeben ist. Die in der Mitte gezeigte Schräganordnung entspricht dabei derjenigen gemäß 1 und 2, weil auch dort die in
5 gezeigte mittlere Auflageebene 30 der Oberseite 26 bzw. 27 gegenüber der Unterseite des Tragprofils 6 bzw. 7 um denselben Winkel α'' geneigt ist wie das PV-Modul 4' gegenüber dem Flachdach 1. Die mittlere Auflageebene 30 fällt auch hier mit der Unterseite des PV-Moduls 4' bzw. dessen Rahmen zusammen, weshalb diese Anordnungsweise auch als Mittelstellung bezeichnet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202008007838 U1 [0003, 0017]
- DE 202008028108 A1 [0017]

Claims

Schräganordnung von Photovoltaik-Modulen auf einem Flachdach, umfassend ein vorderes und ein hinteres Tragprofil (6, 7), die mittels am Flachdach (1) befestigter Halter (10a/b, 11a/b) in einem Parallelabstand auf dem Flachdach (1) montiert sind, wobei das vordere und das hintere Tragprofil (6, 7) jeweils mit seiner einen Unterseite (16, 17) auf mindestens zwei der Halter (10a/b, 11a/b) dachparallel aufgesetzt ist und beide mit ihrer jeweils einen Oberseite (26, 27) zusammen ein PV-Modul (4, 5) in einem Winkel α gegenüber dem Flachdach (1) schräg tragen, wobei zwischen der Unterseite (17) und der Oberseite (27) des hinteren Tragprofils (7) eine größere Stützhöhe vorgesehen ist als beim vorderen Tragprofil (6) und die Oberseiten (26, 27) beider Tragprofile (6, 7) in den Bereichen, in denen das PV-Modul (4, 5) dort aufliegt, im Winkel α gegenüber den Unterseiten (16, 17) geneigt sind.
Schräganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen 3° und 13°, bevorzugt zwischen 5° und 8° beträgt.
Schräganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Unterseite (16, 17) und/oder in der Oberseite (26, 27) mindestens eines Tragprofils (6, 7) eine hinterschnittene Längsnut (14, 15, 20, 21) integriert ist.
Schräganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Unterseite (16, 17) und in der Oberseite (26, 27) mindestens eines Tragprofils (6, 7) je eine hinterschnittene Längsnut (14, 15, 20, 21) integriert ist, wobei eine zum PV-Modul (4) gedachte senkrechte Ebene (31) beide Längsnuten (14, 15) der Länge nach schneidet.
Schräganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseiten (26, 27) der Tragprofile (6, 7) gerundet sind, sodass das PV-Modul (4, 5) dort tangential oder im Wesentlichen tangential aufliegt.
Schräganordnung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseiten (26, 27) der Tragprofile (6, 7) mit einem Radius R zwischen 300 mm und 900 mm, bevorzugt zwischen 500 mm und 700 mm gerundet sind.
Schräganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (10a/b, 11a/b) jeweils eine dachparallele Montagefläche (12, 13) aufweisen, auf welcher das jeweilige Tragprofil (6, 7) mit seiner Unterseite (16, 17) dachparallel aufgesetzt ist.
Schräganordnung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachdach (1) ein Trapezblechdach ist und die Halter (10a, 11a) Trapezblechschellen umfassen.
Schräganordnung nach Anspruch 3 mit 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter Halteadapter (10b, 11b) umfassen, auf denen das jeweilige Tragprofil (6, 7) mit seiner hinterschnittenen Längsnut (14, 15) eingehakt und festgespannt werden kann.
Schräganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragprofile (6, 7) das PV-Modul (4, 5) an Stellen geringer Durchbiegung tragen.
Schräganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragprofile (6, 7) das PV-Modul (4, 5) an Stellen tragen, die vom jeweiligen Ende des PV-Moduls (4, 5) um rund ein Viertel bis ein Fünftel einer Seitenlänge nach innen versetzt sind.
Vorderes und/oder hinteres Tragprofil (6, 7) für eine Schräganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.