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Die Erfindung betrifft eine Unterkonstruktionsvorrichtung zur Aufnahme von Solarmodulen zur Anwendung auf Gründächern.
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Im Zuge der Entwicklung der länderspezifischen Klimaschutzbestimmungen kommt es insbesondere in Deutschland zu einer stetigen Ausweitung der Solarpflicht im Neubau und im Bestand. D. h. im Rahmen von Dachsanierungen oder Errichtungen neuer Gebäude besteht zunehmend die Pflicht einen definierten Prozentsatz der Bruttodachflächen mit Solaranlagen auszurüsten. In Kombination mit der sich ebenfalls ausweitenden Gründachpflicht, die auf kommunaler und regionaler Ebene verabschiedet werden kann und vorschreibt, dass bestimmte Arten von Gebäuden oder Bauvorhaben über ein begrüntes Dach verfügen müssen, ist die Nachfrage nach Solargründächern in den vergangenen Jahren rasant gestiegen. Ein Solargründach stellt dabei die Kombination einer Solaranlage mit einem Gründach dar und kombiniert dabei die Vorteile aus beiden Bereichen:
- 1. Stromerzeugung Sonnenenergie
- 2. Wärmedämmung des Gebäudes
- 3. Regenwassermanagement/ Regenwasserzurückhaltung
- 4. Verbesserung des Stadtklimas und Luftqualität
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Insbesondere in Kombination mit begrünten Dächern, ergeben sich hierbei jedoch neue Anforderungen an die Unterkonstruktionsvorrichtung zur Aufnahme der Solarmodule. Übliche Montagesysteme für Solarmodule auf Flachdächern werden zur Lage- und Standsicherheit, insbesondere gegen Windsog, i.d.R mit Formsteinen ballastiert. Da auflastgehaltene Montagesysteme eine höhere Traglastreserve der Dachkonstruktionen erforderlich machen, hat sich bei der Kombination von Solaranlagen auf Gründächern die Lösung etabliert, das Montagesystem dachintegriert mit dem vorhandenen Substrat des Gründaches zu ballastieren, um im Idealfall auf zusätzlichen Ballast verzichten zu können.
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Eine zusätzliche Anforderung an die Unterkonstruktionsvorrichtungen auf Gründächern ist jedoch im Vergleich zu einem konventionellen Flachdachsystem die Notwendigkeit die Solarmodule höher aufzuständern, um eine fachgerechte Gründachpflege auch unter den Solarmodulen gewährleisten zu können sowie eine Verschattung durch Bewuchs zu reduzieren. Auf Grund der höheren Aufständerung wirken auf die Solarmodule jedoch höhere Windlasten, als bei konventionellen Flachdachsystemen, welche unmittelbar auf der Dachhaut positioniert werden. Zum einen wird daraus ein höherer Materialeinsatz zur Verstärkung der Montagesystems notwendig, um eine ausreichende Systemfestigkeit zu erreichen und den höheren Belastungen standzuhalten. Weiterhin wird auch ein höherer Materialeinsatz in Form von Gründachsubstrat erforderlich, um die Standsicherheit der Unterkonstruktion gegen die höheren Windsogkräfte zu gewährleisten.
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Zusammenfassend wirken sich diese beiden Effekte in der Regel negativ auf die Wirtschaftlichkeit der Solar-Anlagen auf Gründächern aus. Solaranlagen auf Gründächern sind in den meisten Fällen deutlich preisintensiver in der Anschaffung und in der Betriebsführung als konventionellen Solaranlagen auf Flachdächern.
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Die Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine dachintegrierte Unterkonstruktionsvorrichtung für die Kombination von Solar-Anlagen Gründächern zu realisieren, die im Vergleich zu Alternativsystemen weniger Material- und Montageaufwand zum Aufbau der Unterkonstruktion selbst sowie weniger Substrat zur Beschwerung des Systems zur Gewährleistung der Standsicherheit erfordert.
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Die Erfindung sieht eine neuartige Grundschiene mit einer speziellen Lochanordnung zur Aufnahme von vertikal angeordneten Profilschienen vor, die zur Halterung von Modulträgerprofilen zur Aufnahme von Solarmodulen geeignet sind. Bisherige Montagesysteme verwenden in der Regel u-förmige Profilquerschnitte für die Grundschienenelemente. Durch die Wahl eines omega-förmigen Profilquerschnittes kann bei gleichbleibenden Festigkeitsanforderungen eine deutliche Materialeinsparung bei der Fertigung Einzelkomponenten realisiert werden. Durch das Design des omega-förmigen Profilquerschnittes vergrößert sich im Vergleich zum U-profil die Auflagefläche des Systems deutlich. Dadurch wird insbesondere auch die Flächenpressung auf die Dachflächen sowie eine Kippwirkung des Systems reduziert.
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Durch die spezielle Form und Anordnung der Öffnungen in den Grundschienen ist eine fehlerhafte Montage der Standfüße ausgeschlossen, wodurch eine deutlich montagefreundlichere und weniger zeitaufwändigere Errichtung im Vergleich zu alternativ-Produkten zu erwarten ist.
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Weiterhin ist die Grundschiene in zwei Versionen, einmal in einer kurzen Variante für die Montage von 2 Standfüßen und einmal in einer längeren Variante für die Montage von 4 Standfüßen ausgeführt. Letztere Variante bringt die Möglichkeit 2 Modulreihen im Verbund auf einer Grundschiene anzuordnen. Durch die Verbindung zweier Modulreihen mit Hilfe durchlaufender Grundschienen reduziert sich der erforderliche Materialaufwand in Form von Ballast zu Gewährleistung der Lage- und Standsicherung erheblich.
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Durch die Erfindung eines neuen Verbindungselementes, nachfolgend als Dreiecksadapter bezeichnet, welches als Verbindungselement zwischen den vertikalen Profilschienen und den Grundschienen angeordnet ist, entfällt zudem die Notwendigkeit des Einsatzes einer Querverstrebung zur Aussteifung des Systems in Form einer weiteren Profilschiene zwischen den beiden Standfüßen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 9 detailliert erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen ohne Grundplattenelemente;
- 2 eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen ohne Grundplattenelemente in einer zweiten Ansicht;
- 3 eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen mit Grundplattenelementen;
- 4 eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen mit Grundplattenelementen und angeordneten Photovoltaikmodulen;
- 5 eine schematische Darstellung der Verbindung der Komponenten des Standfußelementes mit der Grundschiene im unmontierten Zustand;
- 6 eine schematische Darstellung der Verbindung der Komponenten des Standfußelementes mit der Grundschiene im montierten Zustand;
- 7 eine schematische Darstellung der Verbindung der Komponenten des Standfußelementes mit der Grundschiene im montierten Zustand in einer zweiten Darstellung
- 8 eine schematische Darstellung der Verbindung der Komponenten des Standfußelementes im montierten Zustand mit der Grundschiene von der Unterseite
- 9 eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung zur Aufnahme von zwei unterschiedlich ausgerichteten Reihen Photovoltaikmodulen auf einer Grundschiene ohne Grundplattenelemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Unterkonstruktionsvorrichtung (1) zur Aufnahme von nicht näher dargestellten Photovoltaikmodulen. Die Unterkonstruktionsvorrichtung (1) ist in dieser 1 ohne Grundplattenelemente dargestellt. Die Unterkonstruktionsvorrichtung (1) ist dabei mit drei parallel zueinander angeordneten Grundschienenelementen (2) dargestellt. Diese Grundschienenelemente (2) weisen dabei jeweils eine im Wesentlichen omega-förmige Form auf, wobei jeweilige Öffnungen dieser im Wesentlichen Omega-förmige Formen bezogen auf die Bildebene nach unten weisen. An diesen Grundschienenelementen (2) sind jeweils Standfußelemente (5) angeordnet dargestellt. Die Standfußelemente (5) werden mit über einen Dreiecksadapter (6) mit den Grundschienenelementen (2) kraftschlüssig verbunden. Bezogen auf die Bildebene sind an jeweiligen oberen Bereichen der Standfußelemente (5) jeweilige Modulträgerelemente (3) angeordnet dargestellt. Diese Modulträgerelemente (3) sind dabei ausgelegt, jeweilige nicht näher dargestellte Photovoltaikmodule aufzunehmen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung (1) zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen in einer zweiten Ansicht. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in der 1 verwendet, sodass diese Bezugszeichen nicht erneut eingeführt werden. Die Standfußelemente (5) werden mit einem Dreiecksadapter (6) mit den Grundschienenelementen (2) verbunden. Die L-Profile der Standfußelemente (9) sind kraftschlüssig mit dem Dreiecksadapter (6) verbunden und dienen der Aufnahme der Modulträgerelemente (3). Durch die Form des Dreiecksadapters (3) im Verbund mit der Grundschiene (2) reduziert sich das Biegemoment am Verbindungspunkt zwischen Grundschienenelement (2) und Standfußelement (5) in der dargestellten Ebene in Horizontalrichtung. Die Diagonalelemente (4) sorgen für eine Systemaussteifung in der dargestellten Ebene in Horizontalrichtung entlang des Modulträgerelement (3).
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3 zeigt eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung (1) zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in der 1 verwendet, sodass diese Bezugszeichen nicht erneut eingeführt werden.
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Die Unterkonstruktionsvorrichtung (1) ist in dieser 2 mit jeweiligen Grundplattenelementen (19) dargestellt. Diese Grundplattenelemente (19) können auch als Drainagewannenelemente bezeichnet werden, welche jeweils mehrere Reihen von Noppen aufweisen. Die jeweiligen Grundschienenelemente (2) sind von den aufliegenden Grundplattenelementen (19) bedeckt. Zur Montage der Standfußelemente (5) sind die Grundplattenelemente mit jeweils zwei Öffnungen versehen. Die Grundplattenelemente (19) sind auf den Grundschienenelementen (2) angeordnet. Anschließend sind die Grundplattenelemente (19) mit einem nicht näher dargestellten Substrat derart zu befüllen, dass ein Gewicht von dem Substrat gemäß dem Schwerkraftprinzip die Grundplattenelemente (19) und somit auch die Grundschienenelemente (2) bezogen auf die Bildebene nach unten auf eine nicht näher dargestellte Aufbaufläche für die Unterkonstruktionsvorrichtung (1) drückt und somit in einer definierten Position fixiert und die Abhebesicherheit gegen Windsog gewährleistet.
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4 zeigt eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung (1) zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen (20) mit Grundplattenelementen (19) und angeordneten Photovoltaikmodulen (20). Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese Bezugszeichen nicht erneut eingeführt werden. Bezogen auf die Bildebene sind die hinteren Standfußelemente (5) länger als die vorderen, sodass sich eine geneigte Lage der angeordnet dargestellten Photovoltaikmodule (20) einstellt. Die vorgestellte Unterkonstruktionsvorrichtung (1) ist damit zur Aufnahme von gerahmten Photovoltaikmodulen (20) geeignet.
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5 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindung der Komponenten der Grundschiene (2) und Komponenten des vormontierten Standfußelementes (5) im unverbundenen Zustand mit der Grundschiene (2). Das Standfußelement besteht im Wesentlichen aus einem Dreiecksadapter (6) und dem L-Profil des Standfußelementes (9). Das L-Profil des Standfußelementes ist mit Schlossschrauben kraftschlüssig mit dem Befestigungsplattenbereich des Adapters (13) und dem Dreiecksadapter (6) verbunden. Die Montage des Standfußelementes (5) an die Grundschienenelemente (2) erfolgt durch Nutenstein-Verbindungselemente (16). Durch eine Bohrung im Dreiecksadapter (6) sind die Nutensteinverbindungselemente mit Hilfe einer Schraube des Nutenstein-Verbindungselementes (16) sowie eines Federrings der Nutenstein-Verbindungselemente (17) vormontiert. Die Montage des Standfußes erfolgt durch Einfügen der Verdrehsicherung (14) in die Öffnung zur Aufnahme der Verdrehsicherung (10) sowie des Nutenstein-Verbindungselementes in die Öffnung der Nutensteineinführung (11) im Bereich der Stirnseite der Grundschiene (2). Durch die lose Positionierung des Standfußelementes (5) in die Öffnungen der Grundschiene (2) wird die Position des Standfußelementes (5) fixiert und gegen ein Verdrehen gesichert.
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6 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindung der Komponenten des Standfußelementes (5) im montierten Zustand mit der Grundschiene (2). Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese Bezugszeichen nicht erneut eingeführt werden. Das Standfußelement (5) liegt im montierten Zustand planflächig auf der Stirnseite der Grundschiene (2) auf. Der Plattenbereich der Verdrehsicherung (14) des Dreiecksadapters (6) ist vollständig in die Öffnung zur Aufnahme der Verdrehsicherung (10) eingerastet. Ein Verdrehen des Standfußelementes (5) ist in dieser Position ausgeschlossen. Die Position des Standfußelementes (5) ist zusätzlich auf Grund der geometrischen Form in Quer- und Längsrichtung zur Grundschiene (2) fixiert. Weiterhin zeigt 6 exemplarisch eine Öffnung zur Entwässerung (12) auf den Seitenschenkeln der Grundschiene (2). Die Öffnungen zur Entwässerung (12) sind mehrfach an beiden Schenkeln der Grundschiene (2) angeordnet und dienen insbesondere bei Gefällen zum Wasserabfluss durch die Unterkonstruktionsvorrichtung (1), um ein Aufstauen von abfließendem Wasser zu verhindern.
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7 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindung der Komponenten des Standfußelementes (5) im montierten Zustand mit der Grundschiene (2) in einer zweiten Darstellung. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese Bezugszeichen nicht erneut eingeführt werden.
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8 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindung der Komponenten des Standfußelementes (5) im verbundenen Zustand mit der Grundschiene (2) von der Unterseite. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese Bezugszeichen nicht erneut eingeführt werden. 7 zeigt die Unterseite der Grundschiene (2) mit vollständig einführten Plattenbereich der Verdrehsicherung (14) in die Öffnung zur Aufnahme der Verdrehsicherung (10) des Dreiecksadapters (6). Neben der Verdrehsicherung, welche durch die Geometrie der Öffnung zur Aufnahme der Verdrehsicherung (10) des Dreiecksadapters (6) realisiert wird, ist der Standfuß (5) zusätzlich mit durch Anziehen der Schraube des Nutenstein-Verbindungselementes (18) kraftschlüssig mit der Grundschiene (2) verbunden und in seiner Position fixiert. Das Nutenstein-Verbindungselement (16) ist mit einem Gewinde versehen und rastet durch Anziehen der Schraube (18) in die omega-profilförmige Form des Grundschienensteges ein, wodurch das Nutenstein-Verbindungselement (16) gekontert wird und ein Anziehen der Schraubverbindung möglich ist. Der Federring des Nutenstein-Verbindungselementes (17) (siehe 6) sorgt auch bei Vibration der Unterkonstruktionsvorrichtung (1) durch angreifende Windlasten für die Aufrechterhaltung der Vorspannung der Schraube des Nutensteinverbindungselementes (18).
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9 zeigt eine schematische Darstellung von einer Unterkonstruktionsvorrichtung zur Aufnahme von zwei unterschiedlich ausgerichteten Reihen Photovoltaikmodulen (20) auf einer Grundschiene (2) ohne Grundplattenelementen (19). Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese Bezugszeichen nicht erneut eingeführt werden. 9 zeigt eine zweite längere Grundschienenvariante (2), die jeweils mit 2 Öffnungen zur Aufnahme Verdrehsicherung (10) sowie zwei Öffnungen zur Nutensteineinführung (11) versehen ist. Die jeweiligen Öffnungsarten sind in Bezug auf den Grundschienenmittelpunkt gespiegelt angeordnet.
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Daraus ergibt sich die Möglichkeit die unterschiedlich langen Standfußelemente in einer ebenfalls zueinander gespiegelten Ausrichtung (u. a. in Ost/West-Ausrichtung) anzuordnen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unterkonstruktionsvorrichtung
- 2
- Grundschienenelement
- 3
- Modulträgerelement
- 4
- Diagonalelement
- 5
- Standfußelement
- 6
- Dreiecksadapter
- 7
- Befestigungsplattenbereich Profilaufnahme Y-Richtung
- 8
- Befestigungsplattenbereich Verdrehsicherung
- 9
- Standfußelement L-Profil
- 10
- Öffnung Aufnahme Verdrehsicherung
- 11
- Öffnung Nutensteineinführung
- 12
- Öffnung zur Entwässerung
- 13
- Befestigungsplattenbereich Profilaufnahme Y-Richtung
- 14
- Befestigungsplattenbereich Verdrehsicherung
- 15
- Standfußelement L-Profil
- 16
- Nutenstein-Verbindungselement
- 17
- Federring des Nutenstein-Verbindungselementes
- 18
- Schraubsicherung des Nutenstein-Verbindungselementes
- 19
- Grundplattenelement
- 20
- Photovoltaik-Modul
