DE202009005202U1

DE202009005202U1 - Solareinheit für Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlagen

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Publication number: DE202009005202U1
Application number: DE202009005202U
Authority: DE
Original assignee: ECHTERNACH OLIVER
Current assignee: ECHTERNACH OLIVER
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2019-08-29

Abstract

Solareinheit für Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlagen zur Anbringung auf dem Dach eines Gebäudes, mit einer Haltevorrichtung (2) mit geneigter Oberseite (3) und einem darauf befestigten Solarzellenmodul (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (2) aus einem einstückigen, im Wesentlichen keilförmigen Block (5) aus Schaumpolystyrol oder einem anderen witterungsbeständigen, leichten und festen Schaumkunststoff besteht, bei dem zumindest an der geneigten Oberseite (3) mehrere zueinander beabstandete Halteschienen (10) aus einem steifen Material fest eingebracht sind, auf denen das Solarzellenmodul (4) befestigt ist, und dass der keilförmige Block (5) an seiner Unterseite (6) eine bituminöse Schweißbahn (14) oder eine Folienklebebahn aufweist, welche mit der Dachhaut (15) des Gebäudes verschweißt, vernetzt, verklebt oder vulkanisiert ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Solareinheit für Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlagen zur Anbringung auf dem Dach eines Gebäudes, mit einer Haltevorrichtung mit geneigter Oberseite und einem darauf befestigten Solarzellenmodul.
Die Sonnenstrahlung ist eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle. In der Elektroenergietechnik wird die Strahlungsenergie der Sonneneinstrahlung mit Hilfe von photovoltaischen Solarzellen technisch nutzbar gemacht. Bei photovoltaischen Solarzellen wird durch Ausnutzung des inneren Photoeffekts solare Strahlungsenergie mit relativ hohem Wirkungsgrad direkt in elektrische Energie umgewandelt.
Um eine nennenswerte Leistung zu erzielen, müssen viele solcher Zellen zu photovoltaischen Solarzellen-Modulen leitend miteinander verbunden und diese wiederum zu Solarzellenpaneelen bzw. -feldern zusammengesetzt werden. Dabei ist die Neigung der Solarzellen in einem bestimmten veränderbaren oder fixen Winkel zur Standbasis bzw. zur Sonneneinstrahlung ausgerichtet.
Bekannt sind eine Vielzahl von Haltevorrichtungen für Solarzellen bzw. Solarzellenmodule, die im Wesentlichen für großflächige Dächer von Häusern vorgesehen und durch Haltevorrichtungen am Dach eines Gebäudes befestigt sind. Diese Haltevorrichtungen sind in der Regel Gestelle unterschiedlichster Ausführung, die auf einem Gebäudedach befestigt und auf denen die Solarzellenmodule gelagert sind. Solche Gestelle sind beispielsweise ähnlich umgedrehten Tischgestellen aus Stahl, Aluminium oder Beton oder bestehen aus einer Vielzahl von Winkelprofilen aus Stahl, Holz oder anderen Materialien, die durch Verschraubungen oder Verschweißungen miteinander verbunden sind. Weiterhin sind solche Haltevorrichtungen oft mit Windabweisblechen an Vor-, Rück- und/oder Stirnseiten versehen, was zu einer weiteren Gewichtszunahme führt.
Solche Haltevorrichtungen sind herstellungstechnisch sehr aufwändig, da diese auf die entsprechenden Längen zugeschnitten, mit Gehrungen versehen und beispielsweise durch Lackierungen oberflächenbehandelt werden müssen. Darüber hinaus sind bei Schraubbefestigungen eine Vielzahl von Bohrungen für die Vielzahl von Schraubverbindungen, Befestigungsschellen und systemgebundenem Zubehör notwendig.
Hieraus ergibt sich ein hoher kosten- und zeitintensiver Fertigungs-, Material- und Montageaufwand. Hinzu kommt der Aufwand zur Befestigung der Solarzellenmodule, die an vielen Punkten an der Haltevorrichtung zu befestigen sind.
Es existieren auch eine Vielzahl von Dachflächen von Gebäuden, die man aus mehreren Gründen bisher nicht mit Solarzellenmodulen bebauen konnte. Dies betrifft insbesondere Gebäude mit niedrigen Dachlasten, vor allem Gebäude mit Flachdach, oder solche mit großen Windangriffsflächen, wo bekannte Haltevorrichtungen für Solarzellen zu hohen Beanspruchen ausgesetzt würden. Ein anderer Grund für die bisherige Nichtbebaubarkeit ist, dass auf solchen Dächern mit geringer Dachlast und ungeeignetem Unterbau darauf befestigte Haltevorrichtungen unter Umständen zur Durchbiegung der Dachhaut und/oder zu Leckagen, d. h. zu Eintritt von Nässe und Feuchtigkeit, führen würden. Darüber hinaus würde die Windangriffsfläche und damit die Belastung der Haltevorrichtungen noch erhöht, wenn diese in einem steilen Winkel zur Sonne aufgestellt würden.
Um die hohen Belastungen von gestellartigen Haltevorrichtungen zu umgehen, werden stattdessen Kunststoffwannen mit geneigter Oberfläche auf Gebäudedächern, insbesondere Flachdächern, aufgestellt, auf denen die Solarzellen befestigt werden. Damit diese Wannen fest auf dem Dach liegen, werden diese mit einem Gewicht aus Kies, Sand, Pflaster oder dergleichen beschwert. Allerdings führt dies wiederum zu einer sehr hohen Dachlast.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Solarmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, das leicht im Gewicht, leicht und einfach transportierbar und insbesondere auf Gebäudedächern mit geringer Dachlast einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Haltevorrichtung aus einem einstückigen, im Wesentlichen keilförmigen Block aus Schaumpolystyrol oder einem anderen witterungsbeständigen, leichten und festen Schaumkunststoff besteht, bei dem zumindest an der geneigten Oberseite mehrere zueinander beabstandete Halteschienen aus einem steifen Material fest eingebracht sind, auf denen das Solarzellenmodul befestigt ist, und dass der keilförmige Block an seiner Unterseite eine bituminöse Schweißbahn oder eine Folienklebebahn aufweist, welche mit der Dachhaut des Gebäudes verschweißt, vernetzt, verklebt oder vulkanisiert ist.
Durch diese Merkmale der Erfindung wird eine Solareinheit zur Verfügung gestellt, die sich durch geringes Gewicht auszeichnet, da der keilförmige Block als Hauptbestandteil aus leichtem Schaumpolystyrol besteht. Dieses Material ist weitgehend witterungsbeständig und besitzt eine ausreichende Festigkeit. Auf Grund des geringen Gewichts und der Blockform ist die Solareinheit einfach zu transportieren. Des Weiteren ist, eben wegen des geringen Gewichts, die Solareinheit insbesondere auf Gebäudedächern mit geringer Dachlast, besonders bei Gebäuden mit Flachdach oder Gebäuden mit niedriger Dachneigung und/oder Windangriffsfläche, einsetzbar. Damit wird eine Durchbiegung der Dachhaut verhindert. Da der keilförmige Block nicht mit der Dachhaut des Gebäudes verschraubt, sondern verschweißt, vernetzt, verklebt oder vulkanisiert wird, entsteht keine Leckage, so dass keine Nässe oder Feuchtigkeit in das Dach ein treten kann.
Wegen der vielfältigen Formbarkeit des verwendeten Schaumpolystyrols kann der keilförmige Block einstückig gefertigt und somit die Herstellungskosten gering gehalten werden. Darüber hinaus ist der Schaumstoff selbst relativ preiswert.
Ein weiterer Vorteil des keilförmigen Blockes als Haltevorrichtung aus Schaumpolystyrol besteht darin, dass dieser mit unterschiedlichen Neigungswinkeln hergestellt und somit auf das zu bestückende Gebäudedach abgestimmt werden kann. Der Neigungswinkel des keilförmigen Blocks beträgt in der Regel 5 bis 30°, wobei dieser auch nach unten oder oben abweichen kann.
Da insbesondere bei Flachdächern von Gebäuden die Dachhaut mit Bitumenbahnen oder Polyethylenbahnen belegt ist, kann der keilförmige Block, der an seiner Unterseite eine bituminöse Schweißbahn oder eine Folienklebebahn aufweist, durch Erhitzen oder Verkleben leicht mit der Dachhaut sicher und dauerhaft verbunden werden.
Es ist auf einfache Weise möglich, mehrere solcher Solareinheiten neben und hintereinander auf einem Dach eines Gebäudes als Solarzellefeld anzuordnen.
Weitere Maßnahmen und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demgemäß ist nach einer weiteren Ausgestaltung der er findungsgemäßen Solareinheit auf der Oberfläche des keilförmigen Blocks eine Isolierputzschicht oder eine Polyethylenfolie aufgebracht. Gegebenenfalls ist der gesamte Block damit ummantelt. Dies erhöht die Langlebigkeit und Witterungsbeständigkeit des keilförmigen Blocks aus Schaumpolystyrol, da dieses Material je nach Witterungseinfluss langfristig doch etwas zermürbt.
Um die Stabilität und Haltbarkeit der Solareinheit weiter zu verbessern und die Dachhaut des Gebäudes zu entlasten, ist an der erhöhten Rückseite des keilförmigen Blocks ein Windabweisblech vorzugsweise mittels weiterer in den Block eingebrachter Halteschienen befestigt.
Des Weiteren können an der Unterseite des keilförmigen Blocks weitere beabstandete Halteschienen eingebracht sein, an denen die Schweißbahn oder Folienklebebahn befestigt ist, wobei diese Bauteile mit den Halteschienen verklebt und/oder verschraubt sind.
Es ist darauf hinzuweisen, dass sämtliche zueinander beabstandeten Halteschienen vorzugsweise quer zur Längsrichtung, d. h. quer zur Neigungsrichtung des keilförmigen Blockes verlaufen. Dabei können die Halteschienen durchgängig oder in Stücken in den keilförmigen Block eingebracht sein.
Zweckmäßigerweise sind die Halteschienen in entsprechende Nuten im keilförmigen Block eingesteckt und mit diesem verklebt und/oder mit Schrauben in entsprechenden Fixierkörpern befestigt. Damit entspricht die Quer schnittsform der Nuten der Querschnittsform der Halteschienen.
Weiterhin ist das Windabweisblech mehrfach gekantet bzw. mit mindestens einer Sicke versehen, um diesem eine gewisse Verwindungssteifigkeit zu verleihen und formstabil zu halten.
Nach einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist im keilförmigen Block vorzugsweise quer zur Neigungsrichtung der Oberseite in diese eine Rinne zur Kabelverlegung eingeformt, damit die zugehörigen Kabel sicher unter dem Solarzellemodul verlegt und geführt sind.
Schließlich ist zumindest zwischen dem keilförmigen Block und dem Windabweisblech ein Luftspalt vorhanden. Dadurch wird eine Luftzirkulation im Bereich der Solareinheit gewährleistet, wobei sich durch den betrieb der Solarzellen entwickelnde Stauhitze von den Solarzellenmodulen abgeführt und eine übermäßige Erwärmung der Solareinheit verhindert wird. Hierbei befindet sich der Luftspalt im Wesentlichen da, wo das Solarzellenmodul nicht auf dem keilförmigen Block aufliegt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Solareinheit,
2 eine Draufsicht auf die Solareinheit gemäß 1,
3 eine Seitenansicht der Solareinheit gemäß den 1 und 2 und
4 eine Explosivdarstellung der Solareinheit gemäß den 1 bis 3.
Die Solareinheit 1 für Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlagen dient zur Anbringung auf dem Dach eines nicht näher dargestellten Gebäudes und weist im Wesentlichen eine Haltevorrichtung 2 mit geneigter Oberseite 3 und ein darauf befestigtes Solarzellenmodul 4 auf. Die Haltevorrichtung 2 ist aus einem einstückigen, keilförmigen Block 5 aus Schaumpolystyrol gebildet, wobei auf der gesamten Oberfläche des keilförmigen Blocks 5 eine Isolierputzschicht aufgebracht ist.
Der Neigungswinkel des keilförmigen Blocks 5 beträgt etwa 5 bis 30° bezogen auf seine Unterseite 6. Des Weiteren ist die erhöhte Rückseite 7 des Blocks 5 eben falls in einem bestimmten spitzen oder stumpfen Winkel zu dessen Unterseite 6 geneigt. An der spitzen Vorderseite 8 des Blocks 5 ist ein nach oben gerichteter Absatz 9 ausgebildet, auf dem sich im montierten Zustand die Vorderkante des Solarzellenmoduls 4 abstützt.
An der geneigten Oberseite 3 sind zwei parallel zueinander beabstandete Halteschienen 10 aus einem steifen Material, z. B. aus Aluminium, fest eingebracht, auf denen das Solarzellenmodul 4 befestigt ist. Die Halteschienen 10 sind in entsprechende formgleiche Nuten im keilförmigen Block 5 eingesteckt und mit diesem verklebt und/oder gegebenenfalls mit nicht näher gezeigten Schrauben in entsprechenden Fixierkörpern fixiert. Die Befestigung des Solarzellenmoduls 4 erfolgt mittels Schrauben. Sämtliche Halteschienen 10 sind quer zur Neigungsrichtung des keilförmigen Blocks 5 ausgerichtet.
Zischen den Halteschienen 10 auf der Oberseite 3 des Blocks 5 ist parallel zu und zwischen diesen eine Rinne 13 zur Kabelverlegung eingeformt, die in diesem Ausführungsbeispiel im Querschnitt etwa halbrundförmig ausgebildet ist.
Weiterhin sind in der erhöhten und geneigten Rückseite 7 des Blocks 5 ebenfalls zwei solche Halteschienen 10 in formgleiche Nuten eingebracht, auf denen ein Windabweisblech 11 in gleicher Weise befestigt ist wie das Solarzellenmodul 4. Das Windabweisblech 11 ist mehrfach gekantet bzw. mit Sicken 12 versehen.
Darüber hinaus sind in der Unterseite 6 des keilförmigen Blocks 5 weitere beabstandete Halteschienen 10 in entsprechende formgleiche Nuten eingebracht. An diesen Halteschienen 10 ist eine bituminöse Schweißbahn 14 fixiert, etwa mittels Schrauben und/oder Klebung. Diese Schweißbahn 14 wird durch Erhitzen mit der Dachhaut 15, insbesondere Bitumen oder Folie, des Gebäudes verschweißt.
Zwischen dem keilförmigen Block 5 und dem Windabweisblech 11 ist zum Zwecke der Luftzirkulation und Wärmeabführung mindestens ein Luftspalt 16 vorhanden.

1: Solareinheit
2: Haltevorrichtung
3: Oberseite
4: Solarzellenmodul
5: Block
6: Unterseite
7: Rückseite
8: Vorderseite
9: Absatz
10: Halteschiene/Nut
11: Windabweisblech
12: Sicke
13: Rinne
14: Schweißbahn/Folie
15: Dachhaut/Bitumen/Folie
16: Luftspalt

Claims

Solareinheit für Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlagen zur Anbringung auf dem Dach eines Gebäudes, mit einer Haltevorrichtung (2) mit geneigter Oberseite (3) und einem darauf befestigten Solarzellenmodul (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (2) aus einem einstückigen, im Wesentlichen keilförmigen Block (5) aus Schaumpolystyrol oder einem anderen witterungsbeständigen, leichten und festen Schaumkunststoff besteht, bei dem zumindest an der geneigten Oberseite (3) mehrere zueinander beabstandete Halteschienen (10) aus einem steifen Material fest eingebracht sind, auf denen das Solarzellenmodul (4) befestigt ist, und dass der keilförmige Block (5) an seiner Unterseite (6) eine bituminöse Schweißbahn (14) oder eine Folienklebebahn aufweist, welche mit der Dachhaut (15) des Gebäudes verschweißt, vernetzt, verklebt oder vulkanisiert ist.
Solareinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des keilförmigen Blocks (5) eine Isolierputzschicht oder eine Polyethylenfolie aufgebracht ist.
Solareinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der erhöhten Rückseite (7) des keilförmigen Blocks (5) ein Windabweisblech (11) vorzugsweise mittels weiterer in den Block (5) eingebrachter Halteschienen (10) befestigt ist.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite (6) des keilförmigen Blocks (5) weitere beabstandete Halteschienen (10) eingebracht sind, an denen die Schweißbahn (14) oder Folienklebebahn befestigt ist.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschienen (10) in entsprechende Nuten im keilförmigen Block (5) eingesteckt und mit diesem verklebt und/oder mit Schrauben in entsprechenden Fixierkörpern befestigt sind.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Windabweisblech (11) mehrfach gekantet bzw. mit mindestens einer Sicke (12) versehen ist.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im keilförmigen Block (5) vorzugsweise quer zur Neigungsrichtung der Oberseite (3) in diese eine Rinne (13) zur Kabelverlegung eingeformt ist.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen dem keilförmigen Block (5) und dem Windabweisblech (11) ein Luftspalt (16) vorhanden ist.