DE202009016269U1

DE202009016269U1 - Tragelement zur Fixierung von Solarmodulen

Info

Publication number: DE202009016269U1
Application number: DE202009016269U
Authority: DE
Original assignee: NAUNDORF GmbH
Current assignee: NAUNDORF GmbH
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2019-12-02

Abstract

Tragelement (1) zur Fixierung von Solarmodulen (7), insbesondere Photovoltaikmodulen, an ortsfesten Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1) ein insbesondere ebenes, eine Auflagefläche (2) zur Auflage auf der Dachfläche (6) bildendes Mittelteil (3) aufweist, wobei sich an die Auflagefläche (2) endseitig jeweils eine Abwinkelung (4, 5) anschließt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tragelement zur Fixierung von Solarmodulen, insbesondere Photovoltaikmodulen, und Schienensystemen an ortsfesten Bauwerken.
Solche Tragelemente werden sowohl für die nachträgliche Anbringung solcher Solarmodule als auch bei Neubauten eingesetzt, um eine schnelle und zuverlässige Fixierung zu ermöglichen. Von großer Bedeutung ist dabei neben der dauerhaft belastbaren Anordnung auch die Winkelstellung der Solarmodule gegenüber der Horizontalen, um so einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, wobei zur Ausnutzung einer verfügbaren Dachfläche auch von der optimalen Winkelstellung abgewichen werden kann.
Unter dem Begriff des Solarmoduls sollen erfindungsgemäß sowohl Solarzellen oder photovoltaische Zellen als auch elektrische Bauelemente, welche kurzwellige Strahlungsenergie, in der Regel das Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umwandeln, sowie Sonnenkollektoren, insbesondere Flachkollektoren, als Bestandteil einer thermischen Solaranlage mit einem Absorber zur Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung und ihrer Umwandlung in Wärme verstanden werden.
Demgegenüber wird eine in die Dachfläche des Bauwerks eingelassene Anordnung der Solarmodule, bei der die Solarmodule nach der Entfernung der ursprünglichen Dacheindeckung die Funktion des Dachs übernehmen, in der Praxis bereits aus rein steuerrechtlichen Gründen zumeist verworfen, weil diese Bauweise zugleich die Funktion eines Gebäudebestandteils als nicht bewegliches Wirtschaftgut erfüllt. Vielmehr ersetzt also das Tragelement mit den daran befestigten Solarmodulen nicht die Dachfläche, sondern dient der Anordnung der Solarmodule in einer darüberliegenden, insbesondere gegenüber der Dachebene geneigten Ebene unter Einhaltung eines Abstands der zu fixierenden Solarmodule gegenüber der Dachfläche.
Prinzipiell werden die Solarmodule zur Fixierung mittels einer Systemschiene mit dem Tragelement verbunden, wobei die Systemschiene eine stufenlose Verschiebbarkeit in ihrer Längsrichtung gestattet und somit eine von der Fixierungsstelle des Tragelements an der Dachfläche unabhängige Positionierung gestattet.
Aus dem Stand der Technik sind auch bereits Tragelemente bekannt, deren drei Seiten zu einem geschlossenen Dreieck verbunden sind. Jede Seite wird dabei durch ein Winkelprofil gebildet, dessen flache Außenseite der langen Seite als Auflagefläche für das Solarmodul bzw. die Systemschiene dient. Die nach innen weisende Seite jedes Profils ist im Endbereich mit Durchgangslöchern ausgestattet, um eine einfache Montage mittels Schrauben zu ermöglichen.
Als problematisch erweist sich dabei in der Praxis die zuverlässige und stabile Fixierung eines solchen Tragelements auf der Dachfläche. Hierzu werden beispielsweise quaderförmige Betonelemente verwendet, die als Auflagefläche dienen und mit dem Tragelement verschraubt sind, wobei die so erzielbare Standfestigkeit maßgeblich durch das Eigengewicht der Betonelemente bestimmt wird. Insbesondere liegen also die Betonelemente lediglich auf der Dachfläche auf, sodass die Positionierung vergleichsweise einfach ist.
Es ist offensichtlich, dass eine solche Anordnung der Tragelemente grundsätzlich nur für horizontale oder schwach geneigte Dachflächen geeignet ist, deren zulässige Belastbarkeit die Auswahl der Betonelemente beschränkt. Zudem führen windabhängige Belastungen zu Lastwechseln mit Spannungsspitzen, insbesondere zwischen einem Außenrand der Betonelemente und der Dachfläche, sodass langfristige Schäden an der Dachfläche auftreten.
Als eine alternative Befestigungsmöglichkeit sind wannenförmige Formkörper bekannt, deren Wandfläche an ihren Oberkanten zugleich der Fixierung von Systemschienen oder der Solarmodule dient. Auch hierbei hängt die Standfestigkeit von der Befüllung des Formkörpers und dem so erreichten Eigengewicht ab, sodass die Einsatzmöglichkeiten prinzipiell begrenzt sind. Weiterhin sind mit derartigen Formkörpern hohe Anschaffungskosten verbunden und sie sind zudem lediglich in Standardabmessungen verfügbar, sodass die Flächenausnutzung der Dachfläche oftmals nicht optimal ist.
Bei einer anderen Möglichkeit werden die zur Fixierung der Systemschienen verwendeten Träger mittels einer Vielzahl von Schraubverbindungen befestigt, die hierzu unmittelbar in die Dachfläche hineingetrieben werden. Erfahrungsgemäß kann diese Durchdringung der Dachfläche zu Problemen hinsichtlich einer dauerhaften Abdichtung führen. Insbesondere wirken sich auch hier die lastwechselbedingten Spannungsspitzen nachteilig auf die Dauerhaltbarkeit und vor allem die dauerhafte Abdichtung aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tragelement zu schaffen, welches eine zuverlässige und einfache Fixierung an der Dachfläche gestattet, ohne diese zu beschädigen. Insbesondere sollen dabei zusätzliche Belastungen der Dachfläche durch die Gewichtskraft eines Betonsockels vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Tragelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß weist also das Tragelement ein insbesondere ebenes, eine Auflagefläche zur Auflage auf der Dachfläche bildendes Mittelteil auf, wobei sich an die Auflagefläche endseitig jeweils eine Abwinkelung anschließt. Hierdurch wird es erstmals möglich, das Tragelement mit seinem Mittelteil unmittelbar flächig auf die Dachfläche aufzubringen und die Fixierung mehrerer zuvor entsprechend positionierter Tragelemente in einfacher Weise, beispielsweise durch Überkleben bzw. Überdecken des Mittelteils mit einer bituminösen Schweißbahn, zu erreichen. Mit anderen Worten ist also das Mittelteil nach der Fixierung zwischen der Dachfläche und der Schweißbahn derart eingeschlossen, dass lediglich die Abwinkelungen gegenüber der Dachfläche vorstehen und zur Fixierung des Solarmoduls vorbereitet sind. In überraschend einfacher Weise werden dadurch sowohl eine schnelle und zuverlässige Fixierung mit der Möglichkeit zur Positionierung vor der endgültigen Festlegung als auch eine Verstärkung der Dachfläche durch eine zusätzliche Abdeckbahn erreicht.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Tragelement aus einem flachen Blechzuschnitt besteht, dessen Endbereiche jeweils zumindest eine Abwinkelung aufweisen. Hierdurch wird das Tragelement in einfacher Weise aus dem flachen Blechzuschnitt, insbesondere also einem Blechstreifen, hergestellt, dessen Enden senkrecht, also im 90°-Winkel oder je nach Einsatzzweck auch mit anderen Winkelmaßen, abgewinkelt sind. Vorzugsweise erhalten die Abwinkelungen dadurch eine parallele Orientierung.
Selbstverständlich kann das Mittelteil im Bereich der Auflagefläche entlang der Außenkante Ausnehmungen aufweisen, um die Länge der Außenkante zu vergrößern und auf diese Weise die Verbindung zu verbessern. Besonders einfach ist es hingegen, wenn der Blechzuschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgeführt ist und das Mittelteil und die Abwinkelungen eine übereinstimmende Breite aufweisen und somit eine einfache Fertigung, insbesondere auch kleiner Serien, gestatten.
Eine weitere, ebenfalls besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch realisiert, dass das Tragelement eine im Wesentlichen u-förmige Grundform aufweist, wobei das Mittelteil die Auflagefläche bildet, dem sich beiderseits die Abwinkelungen als Schenkel anschließen. Das Mittelteil wird dann bei der Fixierung von der bituminösen Bahn überdeckt, sodass der Abstand der Schenkel neben den Abmessungen der Solarmodule auch an die Breite handelsüblicher bituminöser Bahnen angepasst sein kann.
Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Variante wird vor allem auch dadurch erreicht, dass das Mittelteil eine die Auflagefläche bildende Adhäsionsfläche aufweist, durch die eine schnelle und zuverlässige Verklebung des Tragelements mit der Dachfläche ermöglicht wird. Dabei können durch eine entsprechende Anpassung der Adhäsionsfläche unterschiedliche Varianten für verschiedene Dachflächenmaterialien hergestellt werden.
Grundsätzlich könnten die Abwinkelungen beliebige Abmessungen haben. Vorzugsweise weisen die Abwinkelungen eine unterschiedliche Länge oder Höhe gegenüber der Auflagefläche auf, um so eine optimale Orientierung der Solarmodulfläche gegenüber der Horizontalen sicherzustellen.
Die Abwinkelungen könnten mit ihrer stirnseitigen Schnittkante nach oben weisend ausgerichtet werden. Besonders sinnvoll ist es jedoch, wenn die Abwinkelungen jeweils eine zusätzliche Abkantung zur Fixierung einer Systemschiene aufweisen, sodass die in der Praxis üblicherweise eingesetzten Systemschienen in einfacher Weise auf diese Abkantungen aufgesetzt und dort mittels der in dem Tragelement vorgesehenen Ausnehmungen fixiert werden können.
Bei einer anderen, besonders vielseitig einsetzbaren Variante der Erfindung weist das Tragelement Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen, zumindest im Bereich des Mittelteils auf, um so bei entsprechend beschaffenen Dachflächen zusätzlich oder alternativ zu der Adhäsions- oder Schweißverbindung eine Fixierung mittels Schrauben oder Nieten durch die Ausnehmungen in dem Tragelement hindurch sicherzustellen. Für eine derartige Fixierung eig nen sich beispielsweise Dachformen, die mit Trapezblechen abgedeckt sind oder die bereits Abdeckungen aus Beton, Stein oder dergleichen aufweisen, die jedoch ihrerseits vorzugsweise keine dichtende Funktion haben.
Das Tragelement könnte aus dem Mittelteil bestehen, an welchem die Abwinkelungen mittels einer dauerhaften Verbindung in der vorgesehenen Winkelstellung festgelegt sind. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn das Mittelteil und die Abwinkelungen einteilig miteinander verbunden sind, sodass allein durch die Bemessung der Materialstärke eine ausreichende Formstabilität erreicht wird, die gegebenenfalls durch eine Verbindungsstrebe zwischen den Abwinkelungen, Sicken oder Kantungen noch verbessert werden kann.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 ein erfindungsgemäßes Tragelement in einer perspektivischen Darstellung;
2 eine Seitenansicht des Tragelements in einer auf einer Dachfläche mittels einer Adhäsionsfläche fixierten Position;
3 eine Seitenansicht des Tragelements in einer auf einer Dachfläche mittels einer Schweißbahn fixierten Position;
4 eine Seitenansicht des Tragelements in einer auf einer Dachfläche mittels eines Betonfertigteils kraftschlüssig festgelegten Position.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tragelement 1 zur Fixierung eines in den 2 bis 3 dargestellten Solarmoduls 7 in einer perspektivischen Darstellung. Wie zu erkennen besteht das Tragelement 1 aus einem flachen Blechzuschnitt mit einem ebenen, eine Auflagefläche 2 aufweisenden Mittelteil 3 sowie aus sich an beiden Enden anschließenden, vertikalen Abwinkelungen 4, 5 unterschiedlicher Länge. Diese Abwinkelungen 4, 5 dienen der Fixierung des Solarmoduls 7 in einer optimalen Winkelstellung relativ zu der Hauptsonneneinstrahlung, wie dies anhand der 2 bis 4 verdeutlich wird.
Die 2 bis 4 zeigen jeweils in einer Seitenansicht das Tragelement 1 in einer auf einer Dachfläche 6 fixierten, geneigten Position, wobei die Abwinkelungen 4, 5 jeweils mit einem Solarmodul 7 verbunden sind. Hierzu sind die Abwinkelungen 4, 5 jeweils mit einer zusätzli chen Abkantung 8 zur Fixierung einer Systemschiene 9 ausgestattet, an welcher die Solarmodule 7 mittels handelsüblicher, lösbarer Fixiermittel 10 festgelegt sind.
Die verschiedenen in den 2 bis 4 gezeigten Varianten unterscheiden sich dabei lediglich in der Verbindung des Tragelements 1 mit der Dachfläche 6. In 2 hat die Auflagefläche eine aktivierbare Adhäsionsfläche 11, durch die eine schnelle und zuverlässige Verklebung des Tragelements mit der Dachfläche 6 ermöglicht wird.
Demgegenüber ist das Tragelement in der in 3 gezeigten Variante auf der Dachfläche 6 mittels einer zusätzlichen Schweißbahn 12 fixiert, sodass das Mittelteil zwischen der Dachfläche 6 und der Schweißbahn 12 eingeschlossen ist und lediglich die Abwinkelungen 4, 5 gegenüber der Dachfläche 6 vorstehen.
Alternativ gestattet wie in 4 dargestellt ein auf die Abstände der Abwinkelungen 4, 5 abgestimmtes Betonfertigteil 13, welches auf das Mittelteil aufgelegt wird, eine lösbaren Fixierung des Tragelements 1 auf der Dachfläche 6, wobei die Belastbarkeit des Tragelements 1 im Wesentlichen durch die Gewichtskraft des Betonfertigteils 13 bestimmt ist.

Claims

Tragelement (1) zur Fixierung von Solarmodulen (7), insbesondere Photovoltaikmodulen, an ortsfesten Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1) ein insbesondere ebenes, eine Auflagefläche (2) zur Auflage auf der Dachfläche (6) bildendes Mittelteil (3) aufweist, wobei sich an die Auflagefläche (2) endseitig jeweils eine Abwinkelung (4, 5) anschließt.
Tragelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1) aus einem flachen Blechzuschnitt besteht, dessen Endbereiche jeweils zumindest eine Abwinkelung (4, 5) aufweisen.
Tragelement (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechzuschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgeführt ist.
Tragelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (3) und die Abwinkelungen (4, 5) eine übereinstimmende Breite aufweisen.
Tragelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1) eine im Wesentlichen u-förmige Grundform aufweist, wobei das Mittelteil (3) die Auflagefläche (2) bildet, dem sich beiderseits die Abwinkelungen (4, 5) als Schenkel anschließen.
Tragelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (3) eine die Auflagefläche bildende Adhäsionsfläche (11) aufweist.
Tragelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwinkelungen (4, 5) eine unterschiedliche Länge und/oder Höhe gegenüber der Auflagefläche (2) aufweisen.
Tragelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Abwinkelung (4, 5) eine zusätzliche Abkantung (8) zur Fixierung einer Systemschiene (9) aufweist.
Tragelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1) Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen, zumindest im Bereich des Mittelteils (3) aufweist.
Tragelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (3) und die Abwinkelungen (4, 5) einteilig miteinander verbunden sind.