-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Befestigung eines Solarmoduls, umfassend: ein Trägerelement zur Befestigung am Untergrund bzw. einer Unterkonstruktion; und eine Halterung, die am Trägerelement angeordnet ist; wobei die Halterung mittels Formschluss mit dem Trägerelement verbunden ist.
-
STAND DER TECHNIK
-
Der Einsatz von Solarmodulen zur Stromerzeugung hat im Angesicht steigender Energiepreise und knapper werdender nicht erneuerbarer Ressourcen an Bedeutung gewonnen. Um Solarmodule wirtschaftlich rentabel zu betreiben, wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, die Rentabilität der Herstellung und den Wirkungsgrad der Module zu verbessern.
-
Für einen wirtschaftlichen Einsatz ist es jedoch erforderlich, dass Solarmodule mit möglichst geringem technischem Aufwand an geeigneten Stellen aufgebaut und dort effektiv genutzt werden können. Bekanntermaßen werden Solarmodule häufig an Dächern oder Unterkonstruktionen angebracht, so dass die Sonneneinstrahlung ungehindert auf die Solarzelle auftreffen kann.
-
Die meisten Montagesysteme bestehen aus mehreren Komponenten, die einerseits mit der Unterkonstruktion, andererseits untereinander verbunden werden müssen. So wird in der Regel ein Träger mit der Unterkonstruktion verschraubt. Anschließend werden Halterungen am Träger und daran die Solarmodule befestigt.
-
Der Aufwand bei der Montage ist bei den meisten Systemen nach wie vor beträchtlich. Insbesondere ist ein Abbau zum Austausch von Komponenten aufwändig. Änderungen des Aufbaus sind, wenn die Komponenten einmal aneinander befestigt sind, nur unter hohem Arbeitseinsatz möglich.
-
Außerdem ist jede Verletzung der Abdichtung des Dachs zu vermeiden. Durch herkömmliche Befestigungsmittel ist dies jedoch oft nur unzureichend möglich.
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein System zur Befestigung von Solarmodulen vorzuschlagen, das eine einfache und zeitsparende Montage und Demontage gewährleistet, wobei die Dachabdichtung möglichst wenig beeinträchtigt wird.
-
TECHNISCHE LÖSUNG
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Befestigung von Solarmodulen nach Anspruch 1 bzw. ein System nach Anspruch 18. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
-
Ein erfindungsgemäßes System zur Befestigung eines Solarmoduls, umfasst: ein Trägerelement zur Befestigung am Untergrund bzw. einer Unterkonstruktion; und eine Halterung, die am Trägerelement angeordnet ist, wobei die Halterung durch Formschluss mit dem Trägerelement verbunden ist. Die Halterung weist wenigstens einen ersten Schenkel auf, der das Trägerelement wenigstens teilweise umgreift. Im Endbereich des ersten Schenkels ist ein erstes Ansatzstück angeordnet, das sich vom ersten Schenkel weg erstreckt.
-
Durch die formschlüssige Verbindung wird eine einfache und zeitsparende Montage gewährleistet und die Dachabdichtung möglichst wenig beeinträchtigt, da Durchdringungen und Öffnungen in der Abdichtung (beispielsweise einer Folie) im Verbindungsbereich zwischen dem Trägerelement und der Halterungen vermieden werden. Somit entstehen keine Undichtigkeiten. Foliendurchdringungen der Nieten oder Schrauben für die Befestigung der Befestigungsadapter oder Modulschiene werden vermieden.
-
Die Montage ist relativ einfach. Zunächst wird das Trägerprofil auf dem Flachdach, einer eingeschweißten Bohle, o. ä., verschraubt und dann selbst eingeschweißt. Danach wird der Befestigungsadapter (zweiteilig oder aus Federstahl) über das Trägerprofil aufgeklemmt. Mit Hilfe des Systems können Solarmodule an verschiedenen Konstruktionen, beispielsweise an Flachdächern, Schrägdächern, auf ebenem, geneigtem und/oder flachem Untergrund angebracht werden. Insgesamt wird der Montageaufwand sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage der Modulhalterungen einer Modulschiene erheblich reduziert. Dies führt zu einer Zeitersparnis sowie Kostenreduzierung.
-
Gemäß den Richtlinien für Dächer sind Durchdringungen zu vermeiden, oder aber in einem ausreichenden Abstand über wasserführenden Ebene auszuführen, was sehr aufwändig und kostspielig ist.
-
Die formschlüssige Verbindung ermöglicht außerdem ein Verschieben der Halterung entlang der Längserstreckungsrichtung (z) des Trägerelements. Auf diese Weise ist, auch nach dem Fixieren der Halterung gegenüber abhebenden Kräften, große Flexibilität bei der Positionierung der Halterung am Trägerelement gegeben.
-
Das Trägerelement ist so geformt, dass ein Klemmhalter sich alleine durch elastische und/oder Druckkräfte befestigen lässt. Durch diese Kraft wird eine sichere, formschlüssige Verbindung geschaffen, die ausreicht, um abhebenden Kräften entgegenzuwirken. Im Endbereich des ersten Schenkels ist außerdem das erste Ansatzstück angeordnet, das sich vom ersten Schenkel weg erstreckt. Das Ansatzstück kann die Funktion erfüllen, die Halterung zu verriegeln, indem das am Schenkelende ansetzende Ansatzstück fixiert wird. Außerdem kann das Ansatzstück zum Ansetzen eines Werkzeugs zum Abnehmen der Halterung vom Trägerelement dienen.
-
Zum Lösen der Halterung vorn Trägerelement werden die Schenkel nach Außen verspannt, wobei die freien Enden außer Eingriff mit den Vertiefungen des Trägerelements gebracht werden, so dass die Halterung nach oben hin vom Trägerelement abgenommen werden kann.
-
Vorzugsweise weist die Halterung wenigstens einen zweiten Schenkel auf, der das Trägerelement wenigstens teilweise umgreift. Durch den ersten und zweiten Schenkel, die zusammenwirken, entsteht die gewünschte Klammerwirkung.
-
Im Endbereich des zweiten Schenkels kann ein zweites Ansatzstück angeordnet sein, das sich vom zweiten Schenkel weg erstreckt.
-
Das erste Ansatzstück und/oder das zweite Ansatzstück kann einen ersten Flügelabschnitt bzw. einen zweiten Flügelabschnitt aufweisen, der sich im Wesentlichen parallel zum ersten Schenkel bzw. zum zweiten Schenkel erstreckt. Damit wird gewährleistet, dass die Halterung stärker ausgeführt ist, außerdem die Schenkel verriegelbar sind (da über die Ansatzstücke die Enden fixiert werden können), die Haltekraft der Schenkel durch an die Ansatzstücke angreifende Kräfte vergrößert werden kann, und ein Angriffspunkt für ein Werkzeug verfügbar gemacht wird.
-
Diese Klammer kann beispielsweise elastisch, z. B. aus Edelstahl, hergestellt sein. Zwischen den freien Enden der Schenkel der Klammer ist eine Öffnung ausgebildet, die erweitert werden kann, um die Klammer über das Trägerelement zu bringen. Anschließend verkleinert sich die Öffnung, um die Klammer am Trägerelement formschlüssig zu befestigen.
-
Bei der neuen Ausführung werden die Flügelabschnitte (Flanken) an Seiten jeweils hoch geführt, beidseitig etwa bis auf die gleiche Ebene und die Ebene des Scheitelpunkts der Klammer. Auf den Flanken können danach eine Montageanordnung, ein Gleitschuh, eine Modulschiene oder ein Solarmodul befestigt werden. Die Haltekraft ist gegenüber einer Ausführung ohne Ansatzstücke um einiges verstärkt.
-
Das erste Ansatzstück und/oder das zweite Ansatzstück kann einen Bogenabschnitt aufweisen, der den ersten Schenkel bzw. den zweiten Schenkel mit dem ersten Flügelabschnitt bzw. dem zweiten Flügelabschnitt verbindet.
-
Insbesondere sind wenigstens der erste Flügelabschnitt und/oder der zweite Flügelabschnitt elastisch verbiegbar ausgebildet.
-
Das erste Ansatzstück und/oder das zweite Ansatzstück kann einen ersten Befestigungsabschnitt bzw. einen zweiten Befestigungsabschnitt aufweisen, der sich vom ersten Flügelabschnitt bzw. vom zweiten Flügelabschnitt weg erstreckt. Der Befestigungsabschnitt kann zur Auflage bzw. zum Befestigen einer Montagehalterung oder direkt zur Unterstützung eines Solarmoduls verwendet werden. Gleichzeitig verriegelt die angebrachte Komponente die Klammer.
-
Insbesondere erstreckt sich der erste Befestigungsabschnitt bzw. der zweite Befestigungsabschnitt vom ersten Flügelabschnitt bzw. vom zweiten Flügelabschnitt abgewinkelt, insbesondere in einem Winkel von ca. 90°.
-
Die Halterung kann einen Mittelabschnitt aufweisen, der den ersten Schenkel und den zweiten Schenkel verbindet.
-
Wenigstens ein Teil der Oberfläche des Mittelabschnitts, der Oberfläche des ersten Befestigungsabschnitts und/oder des zweiten Befestigungsabschnitts können in einer Ebene liegen.
-
Das System kann ein Abdichtelement umfassen, das abschnittsweise zwischen dem Trägerelement und der Halterung angeordnet ist. Das Abdichtelement ist insbesondere eine Folie oder ein Folienabschnitt. Der Folienabschnitt ist über das Trägerelement geführt. Der Folienabschnitt kann das Trägerelement abdecken. Der Folienabschnitt kann seitlich des Trägerelements mit dem Untergrund und/oder einer unter dem Trägerelement angeordneten Dachfolie wasserdicht verbunden sein. Der Folienabschnitt dient als Dichtelement. Er kann insbesondere mittels wenigstens einer Schweißnaht mit dem Untergrund und/oder einer unter dem Trägerelement angeordneten Folie verbunden sein. Das Trägerelement ist somit auf der Dachfolie (oder einer sonstigen Unterlage) vom Folienabschnitt eingeschweißt. Vorzugsweise ist der Folienabschnitt beidseitig des Trägerelements mittels jeweils wenigstens einer Schweißnaht mit dem Untergrund und/oder einer unter dem Trägerelement angeordneten Dachfolie verbunden.
-
Das System kann vorzugsweise eine Montagevorrichtung aufweisen, die an der Halterung angeordnet ist. Die Montagevorrichtung kann jede Art von Halterung oder Verbindungsstück sein, die eine direkte oder indirekte Verbindung von Solarmodulen ermöglichen.
-
Die Halterung kann elastisch verbiegbar derart ausgebildet sein, dass sie durch Kraftausübung von einem ersten Klammerzustand in einen zweiten Abnehmzustand verbiegbar ist. Damit kann die Halterung besonders einfach befestigt und gelöst werden.
-
In einer besonderen Ausführungsform ist die Halterung bei Anordnung der Montagevorrichtung an der Halterung gegenüber einer Abnahme vom Trägerelement verriegelt.
-
Die Halterung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass bei Druckbelastung der Halterung durch montierte Solarmodule die Haltekraft der Halterung am Trägerelement erhöht ist. Die auf die Befestigungsabschnitte wirkenden Kräfte sind bei Druckbelastung so ausgerichtet, dass sie ein Drehmoment auf die Halterung ausüben so, dass die Enden der Schenkel in Richtung gegeneinander gedrückt werden.
-
Die Halterung ist vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt, kann aber auch aus anderen stabilen und elastischen Materialien bestehen bzw. diese Materialien umfassen.
-
Die Halterung ist insbesondere einteilig ausgebildet. Damit ist sie besonders einfach herstellbar.
-
Das Trägerelement kann insbesondere einen Querschnitt aufweisen, der wenigstens eine Hinterschneidung und/oder Vertiefung zum Hintergreifen durch eine Haltekomponente der Halterung aufweist. Die Vertiefung kann eine Verengung des Querschnitts sein. Die Halterung hintergreift die Hinterschneidung und/oder Vertiefung des Trägerelements. In der Regel ist die Außenkontur des Trägerelements so an die Innenkontur der Halterung angepasst, dass diese passgenau miteinander verbunden werden können. Die Haltekomponente liegt flächig an einem oder mehreren Abschnitten eines Kopfteils des Trägerelements an. Zwischen dem Trägerelement und der Klammer kann eine Dichtfolie angeordnet sein.
-
Das Trägerelement kann wenigstens ein Fußteil und ein mit dem Fußteil verbundenes Kopfteil aufweisen, wobei der Übergangsbereich zwischen dem Fußteil und dem Kopfteil verengt ausgebildet ist. In der Regel wird das Kopfteil von oben her von der Halterung wenigstens teilweise umgriffen/hintergriffen, so dass eine formschlüssige Verbindung entsteht. Das Kopfteil kann insbesondere einen im Wesentlichen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Dadurch wird eine Verletzung bzw. Beschädigung der Dichtfolie an scharfen Kanten verhindert.
-
Ein weiteres erfindungsgemäßes System zur Befestigung des Systems an einem Flachdach umfasst: ein Trägerelement zur Befestigung am Untergrund bzw. einer Unterkonstruktion; und eine Halterung, die am Trägerelement angeordnet ist, wobei die Halterung durch Formschluss mit dem Trägerelement verbunden ist, und das System eine Verriegelungsvorrichtung umfasst, sodass bei Anordnung der Verrieglungsvorrichtung an der Halterung diese gegenüber einer Abnahme vom Trägerelement verriegelt ist.
-
Die Halterung weist insbesondere Schenkel auf, die die formschlüssige Verbindung mit dem Trägerprofil herstellen. Die Schenkel können das Trägerelement hintergreifen. Die Übergänge zwischen den einzelnen Abschnitten der Schenkel können kantig oder abgerundet sein.
-
Die Verriegelungsvorrichtung kann wenigstens einen Adapter zum Anschluss einer technischen Komponente, insbesondere eines Solarmoduls oder eines Solarmodulhalters, aufweisen.
-
Die Verriegelungsvorrichtung liegt vorzugsweise im Bereich einer Basis bzw. eines Scheitels der Halterung an bzw. auf. Die Verriegelung ist in diesem Fall ein Element, das von oben her Druck auf die Basis der Klammer ausübt, sodass sie sich in diesem Bereich nicht biegen kann und so die Schenkel in einer zusammengedrückten Position fixiert sind. Wird das Element entfernt, so kann die Klammer im Bereich der zwischen den Schenkeln angeordneten Basis gebogen werden, sodass sich die Schenkel auseinander bewegen und den gegenseitigen Eingriff mit dem Trägerelement frei geben.
-
Die Verriegelungsvorrichtung kann in Form eines U-Profils ausgebildet sein bzw. ein U-Profil umfassen, das über die Halterung gestülpt ist.
-
Vorzugsweise kann das U-Profil die Schenkel der Halterung in einer Verriegelungsposition blockieren. In dieser Ausführungsform werden die Schenkel der Halterung durch die Schenkel des U-Profils in einer verriegelten Position, also im Eingriff mit dem Trägerelement, gehalten. Wird das Profil abgenommen, kann die Klammer gebogen werden, sodass sich die den Formschluss herstellenden Abschnitte der Schenkel auseinander bewegen lassen und den gegenseitigen Eingriff mit dem Trägerelement frei geben.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren deutlich. Es zeigen:
-
1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems;
-
2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems;
-
3 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems;
-
4 eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems; und
-
5 eine Darstellung einer Montagemöglichkeit für die erfindungsgemäßen Systeme.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Befestigungssystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
Das Befestigungssystem 1 für Solarmodule weist ein Trägerelement (Modulprofil) 2 sowie eine Halterung (Klammer) 3 auf.
-
Das Modulprofil 2 ist als Profilschiene ausgebildet. Sie umfasst einen Auflageabschnitt 20 zur Auflage auf einer Dachfolie 40 einer Flachdachkonstruktion 4. Durch die Dachfolie 40 sowie eine Dämmschicht 41 erstrecken sich Befestigungsmittel, z. B. Befestigungsschrauben 5, die in einer Dachunterkonstruktion 42 fixiert sind. Außerdem weist das Modulprofil 2 einen Befestigungsabschnitt 21 auf. Der Befestigungsabschnitt 21 ist mit einem aufgeweiteten Abschnitt 210 und einem schmalen Übergangsabschnitt 211 versehen. Während der Übergangsabschnitt 211 mit dem Auflageabschnitt 20 verbunden ist, bildet der aufgeweitete Abschnitt 210 beidseitig des Übergangsabschnitts 211 Vorsprünge aus. Insgesamt ist das Profil des Befestigungsabschnitts 21 T-förmig oder pilzartig ausgebildet.
-
Die Klammer 3, die in der 2 mit Bezugszeichen versehen ist, ist in beiden Ausführungsbeispielen ähnlich. Gleiche Bezugszeichen weisen gleiche Komponenten aus. Teilweise wurden die Bezugszeichen weggelassen, wenn es offensichtlich ist, dass es sich in den Figuren um entsprechende Komponenten handelt. So ist beispielsweise die Klammer 3 nur in der 2 genauer bezeichnet, die Bezeichnungen sind aber ohne weiteres auf die 1 übertragbar.
-
Die Klammer 3 weist einen Mittelabschnitt 30, sich beidseitig vom Mittelabschnitt 30 erstreckende Schenkel 31 bzw. 32, und Flügel 33 bzw. 34 auf, die sich an die Enden der Schenkel 31 bzw. 32 anschließen. Die Flügel 33 bzw. 34 sind jeweils über einen Bogenabschnitt 35 bzw. 36 mit den Schenkeln 31 bzw. 32 verbunden. Die Bogenabschnitte 35 und 36 beschreiben in etwa einen 180°-Bogen, sodass die Flügel in etwa parallel zu den Schenkeln 31 bzw. 32 nach oben verlaufen. Die Flügel 33 bzw. 34 gehen in seitliche Abschnitte 37 bzw. 38 über. Die Oberflächen des Mittelabschnitts 30 und der seitlichen Abschnitte 37 bzw. 38 liegen in einer Ebene.
-
Auf dem Mittelabschnitts 30 und den seitlichen Abschnitten 37 und 38 liegt eine Montagevorrichtung 6 auf bzw. ist an den seitlichen Abschnitten 37 und 38 über Befestigungsmittel 7 befestigt. Die Montagevorrichtung 6 hält die Kantenbereiche 80 bzw. 81 zweier Solarmodule 8.
-
Durch die Anordnung der Montagevorrichtung 6 ist die Klammer 3 gesichert und gegenüber einem Loslösen vom Modulprofil 2 verriegelt. Gleichzeitig bilden die von den Bogenabschnitten 35 und 36 und den sich anschließenden Abschnitten der Schenkel 31 bzw. 32 und der Flügel 35 bzw. 36 eingeschlossenen Bereiche Eingriffmöglichkeiten für den Eingriff von Werkzeugen aus, sodass im nicht verriegelten Zustand (2) die elastische, aus Edelstahl hergestellte Klammer 3, in Richtung der Pfeile gebogen werden kann, um die Klammer vom Modulprofil 2 abzunehmen. Dabei werden die Bogenabschnitte 35 und 36 voneinander entfernt, sodass sich die Klammer 3 unten aufweitet und somit über den aufgeweiteten Abschnitt 210 geführt werden kann. Das Werkzeug kann jedoch auch an anderer Stelle angreifen, z. B. im Bereich der seitlichen Abschnitte 37 bzw. 38, um die Schenkel 31, 32 der Klammer 3 gegen den elastischen Widerstand auseinander zu biegen und abzunehmen.
-
Zwischen dem Modulprofil 2 und der Klammer 3 kann eine Abdichtung, 43, z. B. ein Folienabschnitt 43, angeordnet bzw. eingeklemmt werden. Der Folienabschnitt 43 erstreckt sich in Längsrichtung z des Modulprofils 2 und deckt dieses über die Länge ab. Seitlich ist der Folienabschnitt 43 mittels Verschweißen (Schweißnähte 44, 45) wasserdicht mit der Dachfolie 40 verschweißt, um ein Eindringen von Wasser zu den Dachdurchdringungen hin zu verhindern.
-
In den 3 und 4 sind den Ausführungsformen der 1 bzw. 2 entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Die 3 zeigt ein Modulprofil 2 und eine Klammer 3, die am Befestigungsabschnitt 21 des Modulprofils 2 durch Formschluss befestigt ist. Die Klammer 3 weist zwei Schenkel mit Flügeln 33 bzw. 34 auf. Zu einer Basis 39 bzw. zum Scheitel hin gehen die Schenkel in seitliche Abschnitte 37 bzw. 38 über.
-
Auf der Basis 39 liegt ein Verriegelungselement 6 auf, das die Schenkel in der Verriegelungsposition blockiert. Die Basis 39 kann beim Anliegen des Verriegelungselements 6 nicht gebogen werden. Das Verriegelungselement 6 wird in der Regel eine weitere Funktion erfüllen, beispielsweise als Halteelement zum Tragen technischer Komponenten, z. B. als Solarmodulhalterung.
-
In der Ausführungsform gemäß der 4 weist die Halteklammer 3 zwei Schenkel 31 und 32 auf, die in formschlüssigem Eingriff mit dem Modulprofil 2 stehen. Die Halteklammer 3 weist in dieser Ausführungsform keine nach außen abstehenden Flügel auf. Eine Ausführungsform mit Flügeln und anderen in den vorherigen Figuren gezeigten Merkmalen wäre jedoch auch denkbar.
-
Auf die Halteklammer 3 ist ein U-förmiges Profil 9 aufgesetzt. Dieses weist ebenfalls Schenkel 91, 92 auf, die sich seitlich an eine Basis 90 anschließen, die die Schenkel verbindet. Durch Formschluss wird die Klammer 3 am Modulprofil 2 festgehalten. Das U-Profil 9 verriegelt die Klammer 3 in dieser Position. Mit einer Schraube 93 kann das U-Profil 9 an der Klammer 3 gesichert bzw. befestigt werden. Das Modulprofil 2 aus den 3 und 4 weist eine Rille oder Vertiefung 22 auf, um Platz etwa zum Anbringen der Schraube 93 bereitzustellen.
-
Das Profil 9 weist außerdem einen Adapter 94, z. B. einen Gewindebolzen o. ä., zum Befestigen einer technischen Komponente, oder einer Haltevorrichtung für eine technische Komponente, wie ein Solarmodul, auf.
-
In der 5 ist schematisch die Montage einer Klammer 3 mit Flügeln 33, 34 mittels einer Setzzange S an einem Modulträger 2 skizziert. Die Flügel 33 und 34 weisen Eingriffräume auf, in die die Zangenbacken eingreifen können, um die Klammer 3 vom Modulträger 2 abzunehmen oder sie daran anzubringen.
-
Sämtliche in den einzelnen Figuren darstellten und beschriebenen Merkmale sollen beliebig kombiniert werden können.
-
Insgesamt bietet das Montagesystem eine sichere und zuverlässige Befestigung von Solarmodulen an einem Dach.
