DE202010008691U1

DE202010008691U1 - Montagesystem zur Befestigung von Photovoltaik-Anlagen auf insbesondere flachen Dächern

Info

Publication number: DE202010008691U1
Application number: DE202010008691U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2020-10-02
Also published as: WO2012041827A1

Abstract

Montagesystem zur Befestigung von Photovoltaik-Anlagen auf Dachflächen (1) insbesondere flacher Dächer mit einem Untergestell, auf dem in Reihen angeordnete Photovoltaik-Module (2) mit Klemmmitteln befestigbar sind, gekennzeichnet durch ein die Dachfläche (1) im Wesentlichen vollständig überdeckendes, ein Gitter aus Basisschienen (3) und diese kreuzende Modulragschienen (6, 7) bildendes Untergestell, auf dem die Photovoltaik-Module (2) in Gruppen paarweise dachartig gegeneinander geneigt angeordnet und von Konsolen (10, 12) gehalten sind, wobei eine Gruppe jeweils zwei mit Traufkonsolen (10) versehene traufseitige Modultragschienen (6) im Abstand voneinander aufweist, zwischen denen ein oder zwei mit gegenüber dem Traufkonsolen (10) höhere Firstkonsolen (12) versehene firstseitige Modultragschienen (7) vorgesehen sind, und wobei die Modultragschienen (6, 7) mit Klemmstücken (14) versehen sind, die die Traufkanten (2.1) bzw. die Firstkanten (2.2) der Module (2) halten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Montagesystem zur Befestigung von Photovoltaik-Anlagen auf insbesondere flachen Dächern mit einem Untergestell, auf dem Photovoltaik-Module mit Klemmmitteln befestigbar sind.
Bei der Montage von Photovoltaik-Anlagen auf Flachdächern oder flach geneigten Dächern werden diese einzeln oder in Gruppen auf dem Untergestell festgelegt. Dieses Untergestell besteht in aller Regel aus Schienen, die im Dach verankert werden. Dazu bedarf es entsprechender Dach-Ein- oder Dach-Durchdringungen. Derartige Ein- oder Durchdringungen sind zum einen unerwünscht und verursachen zum anderen erheblichen Montageaufwand, da neben dem Bohren und dem Setzen der Dübel auch Verschraubungen notwendig werden, mit dem dafür notwendigen Zeitbedarf.
Somit stellt sich die Aufgabe, ein Montagesystem anzugeben, bei dem der Montageaufwand unter Vermeidung von Dach-Ein- oder Dach-Durchdringungen erheblich gesenkt wird.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist für gattungsgemäße Montagesysteme in den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Hauptanspruchs definiert; vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die abhängigen und darauf rückbezogenen Unteransprüche.
Die gesamte Dachfläche wird von einem von Basisschienen und Modultragschienen gebildeten Untergestellt im Wesentlichen vollständig überdeckt. Dabei liegen die Basisschienen quer zu den in Reihen angeordneten Photovoltaikmodulen auf der Dachfläche auf und tragen die sie kreuzenden Modultragschienen, so dass sich eine gitterartige Überdeckung der gesamten Dachfläche bildet. Dies wird mit Teilstücken der Schienen dadurch erreicht, dass Schubverbinder zwischen den einzelnen Teilstücken vorgesehen sind. Dadurch lassen sich auch durch Temperaturänderungen bedingte Längendifferenzen ausgleichen. Auch versteht es sich von selbst, dass Dachdurchbrüche wie Ausstiege, Oberlichtöffnungen, Rauchabzugsklappen, Frischzu- und Fortluftableitungen durch entsprechende Ausnehmungen im Gitter so Berücksichtigung finden können.
Die Basisschienen sind hutförmig ausgebildet und weisen einen Mittelschenkel auf, an den sich beidseits je ein Seitenschenkel anschließen, die ihrerseits in Auflageschenkel übergehen. Der Mittelschenkel weist eine Klemmnut auf, die zu einen die Schubverbinder zum Aneinanderfügen der Teilstücke der Basisschienen aufnimmt und die weiter auch der Befestigung der die Modultragschienen tragenden Konsolen dient. Dazu sind die Konsolen mit in die Klemmnut eingreifenden Klemmmitteln versehen. Alternativ werden die Konsolen durch Verschraubung ihrer Füße mit den Seitenschenkeln befestigt.
Vorteilhaft ist es, wenn die Schubverbinder mit Formschluss in der jeweiligen Klemmnut sitzen und an dem folgenden oder vorhergehenden Teilstück der Basisschiene mit einer Klemmschraube einseitig festgelegt sind. Diese Befestigung ermöglicht eine Schubbewegung der so verbundenen Teilstücke der Basisschiene gegeneinander und somit den Ausgleich von temperaturbedingten Längenänderungen.
Die vom Mittelschenkel um etwa 90° abgebogenen Seitenschenkel bilden die Hut-Form und sind an ihren freien Enden zu auswärts gerichteten Auflageschenkeln versehen, die zum Aufliegen auf der Dachfläche wiederum um etwa 90° umgebogen sind. Vorteilhaft ist es, die Auflageschenkel mit einer Haftfläche zu versehen, die eine kraftschlüssige Haftung der Basisschienen an der Dachfläche bewirken. Dazu eignen sich aufgebrachte Butylklebebänder oder andere aus oder mit Dauerklebemassen versehene Montagehilfen.
Die die Basisschienen kreuzenden Modultragschienen werden von den auf diesen angeordneten Konsolen getragen. Ihr Querschnitt weist eine Nut auf, in die Schuberbinder mit Formschluss eingesetzt sind. Dieser ist zweckmäßige Weise gestaltet, wie der, der Basisschienen. Dadurch lasen sich auch die Modultragschienen wie die Basisschienen aus Teilstücken zusammensetzen, so dass auch hier die Schubbewegung zum Längenausgleich möglicht ist. An ihren freien Enden weisen die Konsolen Befestigungsfahnen auf, an denen die Modultragschienen durch Verschraubung oder durch Klemmung festgelegt werden. Dabei sind die Modultragschienen bevorzugt in Dreier- oder Vierer-Gruppen angeordnet. Dies erlaubt in jeder Reihe ein paarweises Anbringen der Photovoltaik-Module, wobei diese gegeneinander geneigt sind. Dabei wird die Anordnung vorteilhaft so gewählt, dass zwischen derartigen Gruppen-Anordnungen der Modultragschienen, und somit auch zwischen den Gruppen der Photovoltaik-Module, Wartungsgänge gebildet werden.
Um die Photovoltaik-Module in die für ihre Selbstreinigung notwendige Schrägstellung auch bei Flachdächern zu bringen, bilden die niedriger liegenden Seitenkanten der Photovoltaik-Module, über die Regenwasser ablaufen kann, deren Traufkanten, während die höher liegenden deren Firstkanten bilden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Modultragschienen die für diese Schrägstellung notwendigen Winkelstellungen aufweisen. Dazu sind die auf den äußeren Modultragschienen jeder dieser Gruppen angeordneten Konsolen als Traufkonsolen niedriger als die an den inneren Modultragschienen vorgesehen Firstkonsolen. Durch Wahl dieser Höhendifferenz lässt sich jede gewünschte Schräglage gegenüber der Dachfläche erreichen.
Vorteilhaft sind dazu die Befestigungsfahnen an den freien Enden der Konsolen dem Neigungswinkel der Photovoltaikmodule entsprechend abgebogen oder die Modultragschienen sind schräg geformt. Weiterhin weisen vorteilhaft die Konsolen für die mittleren Modultragschienen doppelte Befestigungsfahnen auf. Dies ermöglicht unter Einsatz einer Basisschiene in einfacher Weise die Bildung der paarweisen Anordnung der Module. Bei flach geneigten Dächern ist es vorteilhaft, wenn die Modultragschienen und damit auch die Zeilen der Module parallel zur Richtung des Dachfirstes verlaufen.
Zum Halten der Modulendkanten sind an den Modultragschienen voneinander beabstandet (an sich bekannte) Klemmmittel zum Einklemmen der entsprechenden, dieser Modultragschiene zugeordneten Seitenkante der Module vorgesehen.
Die Anordnung der Basisschienen wird dabei so getroffen, dass die den Traufkanten der Module zugeordneten Basisschienen benachbarter Modul-Reihen derart beabstandet sind, dass zwischen ihnen Wartungsgänge offen gehalten sind. Die Firstkanten der einzelnen Modul-Paare in einer Modulreihe sind ebenfalls voneinander beabstandet und bilden so einen Überströmspalt. Dieser ermöglicht einen Ausgleich von bei der Umströmung der Photovoltaik-Module sich einstellenden aerodynamischen Druckdifferenzen zwischen der Unterseite der Module und deren Oberseite. So können die aerodynamischen Kräfte bei Umströmung der Photovoltaik-Anlage auch mit hohen Windgeschwindigkeiten in Grenzen gehalten und somit einem Abheben der Photovoltaik-Anlage entgegen gewirkt werden.
Das Wesen der Erfindung wird an Hand der 1 bis 8 beispielhaft näher erläutert ohne diese darauf zu beschränken. Dabei zeigen:
1: Photovoltaik-Anlage auf Flachdach (perspektivisches Schema, ausgeschnitten und abgebrochen);
2: Photovoltaik-Anlage auf Flachdach (Seitansicht, abgebrochen);
3: Einzelheit Basisschiene (Querschnitt);
4: Einzelheit Modultragschiene (Querschnitt);
5: Traufkonsole mit Modultragschiene (Querschnitt);
6: Firstkonsole mit Modultragschiene an Basisschiene (Längsansicht);
7: Firstkonsole an Basisschiene (Queransicht):
8: Klemmstück.
Photovoltaik-Anlagen werden in aller Regel mittels eines Montagesystems auf der (nicht näher dargestellten) Dachfläche 1 eines Flachdaches installiert (1, 2). Dazu sind auf der Dachfläche 1 im Wesentlichen hutförmig ausgebildete Basisschienen 3 aufgelegt, die einen Mittelschenkel 3.1 aufweisen, an die sich die um 90° abgebogenen Seitenschenkel 3.2 anschließen, und die in die wiederum um 90° abgebogenen Auflageschenkel 3.3 übergehen. Um die Auflagekraft dieser mit ihren Auflageschenkeln 3.3 aufgelegten Basisschienen 3 zu verstärken, sind die der Dachfläche 1 zugewandten Auflageschenkeln 3.3 mit zusätzlichen Haftflächen 4 versehen.
Über die Basisschienen 3 erstrecken sich quer dazu die traufseitigen Modultragschienen 6 und die firstseitigen Modultragschienen 7, so dass die Dachfläche 1 insgesamt gitterartig überzogen ist. Dabei bilden die Modultragschienen 6 bzw. 7 Gruppen, wobei jeweils zwischen zwei traufseitigen Modultragschienen 6 eine oder zwei der firstseitigen Modultragschienen 7 liegen. Jeweils zwei benachbarte dieser Gruppen sind voneinander so beabstandet, dass zwischen ihnen ein Wartungsgang 16 gebildet ist. Die die Firstkanten 2.2 tragenden, auf den firstkantenseitigen Modultragschienen aufgesetzten Firstkonsolen 12 sind so ausgebildet, dass zwischen den Firstkanten 2.2 zweier gegeneinander geneigt stehender Photovoltaik-Module 2 jede der Gruppen einen Spalt gebildet ist, der als Überströmspalt 15 für einen Ausgleich von durch aerodynamische Umströmung auftretender Druckdifferenzen zwischen der Unterseite der Photovoltaik-Module 2 und deren Oberseite Sorge trägt.
Um hierbei die bei den auftretenden großen Längen der Basisschienen 3 bzw. der Modultragschienen 6 bzw. 7 infolge Temperaturschwankungen nicht zu vermeidenden Längenänderung ausgleichen zu können, sind Schubverbinder 8 vorgesehen, die in die im Mittelschenkel 3.1 der Basisschienen 3 vorgesehen Klemmnuten 5 mit Formschluss eingesetzt sind und jeweils die einander zugewandten Enden zwei Teilstücke der Basisschienen 3 bzw. der Modultragschienen 6 bzw. 7 verbinden. Dabei sind diese nur einer der Seiten mit einer Klemmschraube 8.1 geklemmt, die andere Seite ist für Schubbewegungen frei. Dabei können auch die Dachfläche 1 durchdringenden Dachaufbauten, beispielsweise Licht- oder Rauchabzugskuppeln durch Unterbrechungen in den Basisschienen 3 bzw. den Modultragschienen 6 bzw. 7 Berücksichtigung finden.
Zur Festlegung der Modultragschienen 6 bzw. 7 an den Basisschienen 3 dienen als Traufkonsolen 10 bzw. als Firstkonsolen 12 ausgebildete Konsolen (5, 6 und 7). Dabei tragen die jeweils traufseitigen Basisschienen 3 die Traufkonsolen 10 für die traufseitigen Modultragschienen 6, während die firstseitige bzw. die firstseitigen der Basisschienen 3 mit den Firstkonsolen 12 für die firstseitigen Modultragschienen 7 bestückt sind.
Zur Befestigung der Trauf- bzw. Firstkonsolen 10 bzw. 12 an den Basisschienen 3 werden diese auf die Mittelschenkel 3.1 der Basisschienen 3 aufgesetzt und mit diesen durch Klemmung oder Verschraubung festgesetzt. Im in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel der Traufkonsolen 10 liegt deren Auflageschenkel 10.1 auf dem Mittelschenkel 3.1 der Basisschiene 3 auf. Zur Befestigung sind Hammerkopfschrauben 10.2 vorgesehen, deren (nicht näher bezeichneter) Schraubenkopf in die in dem verdickt ausgebildeten Mittelschenkel 3.1 ausgebildeten C-förmig oder schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Klemmnut 5 eingeführt ist. Durch Anziehen der (nicht näher bezeichneten) Mutter wird so eine einfache Klemm-Befestigung erreicht, die für einen festen Halt der Konsole Sorge trägt.
In der Darstellung weist die Firstkonsolen 12 eine Konsolensäule 12.2 auf, deren der Basisschiene 3 zugewandtes Ende den diese übergreifenden Konsolenfuß 12.1 bildet. Zur Aussteifung der Konsolensäule 12.2 kann diese eine Querwand 12.3 aufweisen. In der Darstellung ist der die Seitenschenkel 3.2 der Basisschiene 3 übergreifende Konsolenfuß 12.1 mit diesen Seitenschenkeln 3.2 mittels der Schrauben 12.4 festgelegt. Vorteilhaft ist es, wenn dazu die Seitenschenkel 3.2 mit angeformten Schraubnuten 5.1 versehen sind.
Dabei versteht es sich von selbst, dass auch die Firstkonsolen 12 mit Hammerkopfschrauben und/oder die Traufkonsolen mit Verschraubung festlegbar sind. Dann weisen die Firstkonsolen 12 einen auf dem Mittelschenkel 3.1 der Basisschiene aufliegenden Zwischensteg auf, durch die der Schaft der Hammerkopfschrauben geführt ist, während die Traufkonsolen 10 als die Basisschiene 3 zum Verschrauben mit deren Seitenschenkel 3.2 diese übergreifend ausgebildet sind. Ein solches Übergreifen erlaubt ein einfaches Aufsetzen der Konsolen, die beim Aufsetzen gleichzeitig ausgerichtet werden.
Der freie Schenkel der Traufkonsole 10 bildet die Befestigungsfahne 11 und ist gegenüber dem auf der Basisschiene 3 aufliegenden Auflageschenkel 10.1 abgebogen. Der Abbiegungswinkel β ist – gemessen gegen eine rechtwinklige zur Basisschiene – dabei so gewählt, dass er dem – gegen die Erstreckung der Basisschiene gemessenen – Winkel der einzustellenden Schräglage der Photovoltaik-Module 2 entspricht. Gleiches gilt auch für die Firstkonsole 12, deren freies Ende eine Befestigungsfahne 13 aufweist, die ebenfalls um einen den Winkel 11 abgebogen ist. Alternativ kann die Modultragschiene selbst schräg so geformt sein, dass die Befestigungsfahnen 13 im rechten Winkel stehen.
Die Modultragschienen 6 bzw. 7 werden an den Konsolen 10 bzw. 12 mit Klemmbefestigungen gehalten, die von einer Klemmschraube 6.1 bzw. 7.1 gebildet werden. Diese wirkt mit einem in die Nut der Modultragschiene 6 bzw. 7 eingesetzten Klemmstein 6.2 bzw. 7.2 zusammen und klemmt beim Anziehen der Schraube 6.1 bzw. 7.1 die Modultragschiene 6 bzw. 7 an der korrespondierenden Befestigungsfahne 11 bzw. 13 fest.
Um diese Schräglage zu erreichen, sind weiter die Firstkonsolen 12 höher als die Traufkonsolen 10 ausgebildet. Damit ist sicher gestellt, dass die Traufkanten 2.1 der Module 2 tiefer als deren Firstkanten 2.2 liegen und Regenwasser ungehindert ablaufen kann – die Module 2 können so als selbstreinigend angesehen werden. Vorteilhafter Weise gleicht deren Querschnitt dem der traufseitigen Modultragschienen 6. Dies vereinfacht die Lagerhaltung, wird doch lediglich ein Profil für beide Modultragschienen benötigt.
Diese Konsolen 10 bzw. 12 sind so angeordnet und ausgebildet, dass die Photovoltaik-Module 2 der Photovoltaik-Anlage paarweise gegeneinander in Schräglage gehalten sind. Zum Halten der Photovoltaik-Module 2 sind an den äußeren Modultragschienen 6 sowie an den mittleren Modultragschienen 7 (an sich bekannte) Klemmstücke 14 vorgesehen, die voneinander beabstandet angesetzt sind. Diese sind so ausgebildet, dass sie die Traufkanten 2.1 bzw. die Firstkanten 2.2 der Module 2 klemmend aufnehmen. Vorzugsweise sind jeweils zwei Klemmstücke 14 für jede der Modulkanten 2.1 bzw. 2.2 vorgesehen.
Zum Befestigen der Photovoltaik-Module 2 sind Klemmstücke 14 (8) vorgesehen, deren Körper so ausgestaltet sind, dass ein Ansetzen an die Modultragschienen 6 bzw. 7 ermöglicht ist. An jeden der Körper eines jeden der Klemmstücke 14 ist eine untere Auflagebacke 14.2 als Auflager der Photovoltaik-Module 2 angeformt. Weiter ist der Körper des Klemmstücks 14 mit in einer (nicht näher bezeichneten) Schienenführung versehen, die eine obere Klemmbacke 14.1 verschiebbar aufnimmt. Diese ist mit einer Stellschraube 14.3 so gegen die untere Auflagebacke 14.2 absenkbar, dass die Traufkante 2.1 bzw. die Firstkante 2.2 der Photovoltaik-Module 2 klemmend gefasst ist.
Bezugszeichenliste

1: Dachfläche 1
2: Modul
2.1: Traufkanten 2.1
2.2: Firstkanten 2.2
3: Basisschienen 3
3.1: Mittelschenkel 3.1
3.2: Seitenschenkel 3.2
3.3: Auflageschenkel 3.3
4: Haftflächen 4
5: Klemmnut 5
5.1: Schraubnuten 5.1
6: traufseitige Modultragschiene 6
6.1: Klemmschraube
6.2: Klemmstein
7: firstseitige Modultragschiene 7
7.1: Klemmschraube
7.2: Klemmstein
8: Schubverbinder 8
8.1: Klemmschraube 8.1
9
10: Traufkonsolen 10
10.1: Auflageschenkel 10.1
10.2: Hammerkopfschrauben 10.2
11: Befestigungsfahne 11
12: Firstkonsolen 12
12.1: Konsolenfuß 12.1
12.2: Konsolensäule
12.3: Seitenwand
12.4: Schrauben 12.4
13: Befestigungsfahne 13
14: Klemmstücke 14
14.1: obere Auflagebacke 14.1
14.2: untere Klemmbacke 14.2
14.3: Stellschraube 14.3
15: Überströmspalt 16
16: Wartungsgang 16
β: Winkel

Claims

Montagesystem zur Befestigung von Photovoltaik-Anlagen auf Dachflächen (1) insbesondere flacher Dächer mit einem Untergestell, auf dem in Reihen angeordnete Photovoltaik-Module (2) mit Klemmmitteln befestigbar sind, gekennzeichnet durch ein die Dachfläche (1) im Wesentlichen vollständig überdeckendes, ein Gitter aus Basisschienen (3) und diese kreuzende Modulragschienen (6, 7) bildendes Untergestell, auf dem die Photovoltaik-Module (2) in Gruppen paarweise dachartig gegeneinander geneigt angeordnet und von Konsolen (10, 12) gehalten sind, wobei eine Gruppe jeweils zwei mit Traufkonsolen (10) versehene traufseitige Modultragschienen (6) im Abstand voneinander aufweist, zwischen denen ein oder zwei mit gegenüber dem Traufkonsolen (10) höhere Firstkonsolen (12) versehene firstseitige Modultragschienen (7) vorgesehen sind, und wobei die Modultragschienen (6, 7) mit Klemmstücken (14) versehen sind, die die Traufkanten (2.1) bzw. die Firstkanten (2.2) der Module (2) halten.
Montagesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Modultragschienen (6; 7) die Traufkonsole (10) eine Befestigungsfahne (11) und die Firstkonsole (12) eine Befestigungsfahne (13) aufweisen, die gegenüber einer rechtwinkligen zur Basisschiene um einen Winkel (β) abgebogen sind, wobei der Winkel (β) der Schräge der Module (2) entspricht.
Montagesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Modultragschienen (6; 7) an der Basisschiene (3) bzw. der Firstkonsolen (12) so schräg geformt sind, dass sie in einem der Schräge der Module (2) entsprechenden Winkel auf die Basisschiene (3) bzw. die Firstkonsole (12) auflegbar sind.
Montagesystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Firstkanten (2.2) der gegeneinander geneigten Module (2) zur Bildung eines Überströmspaltes (15) voneinander beabstandet sind
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die traufseitigen Basisschienen (3) mit den Traufkanten (2.1) der Module (2) zweier benachbarter Modul-Gruppen zur Bildung eines Wartungsganges (16) voneinander beabstandet sind.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschiene (3) als im Wesentlichen hutförmiges Profil ausgebildet und weisen einen Mittelschenkel (3.1) auf, an den sich beidseits je ein um 90° abgebogene Seitenschenkel (3.2) anschließen, die ihrerseits in wiederum um 90° auswärts abgebogene Auflageschenkel (3.3) übergehen.
Montagesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelschenkel (3.1) der Basisschiene (3) verdickt ausgebildet, eine C-förmige oder schwalbenschwanzförmige Klemmnut (5) umfasst.
Montagesystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschenkel (3.2) der Basisschiene (3) mit längsverlaufenden Schraubnuten (5.1) versehen sind.
Montagesystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Auflageschenkels (3.3) der Basisschiene (3) mit einer Haftschicht, vorzugsweise aus einem Butylklebeband, versehen ist.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Traufkonsole (10) und/oder die Firstkonsole (12) mit einer Auflagefläche auf den Mittelschenkel (3.1) der Basisschiene (3) aufsetzbar ist und mittels einer Hammerkopfschraube (10.2), deren Kopf in die Klemmnut (5) eingeführt ist, verklemmbar ist.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Traufkonsole (10) und/oder Firstkonsole (12) einen Konsolenfuß aufweisen, der die Basisschiene (3) übergreifend mit deren Seitenschenkeln, (3.2) verschraubbar ist.