DE20219173U1 - Universal mounting frame for installation of solar cells on buildings an roofs uses extruded aluminum alloy metal - Google Patents

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Abstract

The mounting of solar energy cells on building is accomplished using a frame constructed from a high corrosion resistant metal. Typically extruded section material is used for the frame and is an aluminum-silicon alloy metal. The extruded sections are selected to provide stiffness and have features for ease of mechanical connection.

Description

Die Erfindung gehört in das Gebiet der erneuerbaren Energien, hier der Erzeugung von Gleichstrom aus Sonnen- bzw. Tageslicht. Dabei werden einzelne Photovoltaikmodule durch Zusammenschaltung und Montage auf Dächern die nach Süden, Westen oder Südwesten ausgerichtet sind montiert. Nach der Montage bilden die Einzelmodule ein geschlossenes Generatorfeld. Die Erfindung dient nur der Montage der Module auf Schräg- und Flachdächern durch eine hoch- korrosionsbeständige Aluminiumlegierung mit minimiertem Aufwand für die Montage ohne aufwendige Bohr- und Anpassarbeiten. Für die Montage auf Gebäudefassaden ist das System ebenfalls einsetzbar. Neu ist dabei die Art der Verbindung mit dem Photovoltaikmodul und die universelle Einsatzfähigkeit. Die Verbindung wird allein durch Einlagen des Rahmens oben und unten formschlüssig im neuen Horizontalprofil montiert. Dabei werden am Rahmen des Moduls keinerlei Bohrungen angebracht oder Klemmbleche oder Klammern befestigt. Die Fixierung zum Vertikalprofil übernehmen Nutenschrauben, Schrauben und Muttern, sowie profilierte Klemmteile die das Horizontalprofil mit dem Vertikalprofil verbinden.The invention belongs to the field of renewable Energies, here the generation of direct current from sunlight or daylight. Individual photovoltaic modules are interconnected and mounting on roofs the south, West or southwest aligned are mounted. After assembly, the individual modules form closed generator field. The invention is only for assembly of the modules on oblique and flat roofs thanks to a highly corrosion-resistant Aluminum alloy with minimal effort for assembly without expensive Drilling and fitting work. For assembly on building facades the system can also be used. The type of connection is new with the photovoltaic module and universal usability. The connection is made by inserting the frame in the top and bottom new horizontal profile installed. In doing so, the frame of the module no holes drilled or clamps or clamps attached. The vertical profile is fixed by grooved screws, screws and nuts, as well as profiled clamping parts with the horizontal profile connect the vertical profile.

Mit dieser technischen Gestaltung wird eine spannungsfreie Montage des Moduls erreicht. Die durch Temperaturunterschiede der Witterungseinflüsse auf Dächern und an Fassaden verursachten Materialausdehnungen werden damit völlig kompensiert.With this technical design tension-free assembly of the module is achieved. By Temperature differences of the weather influences on roofs and facades caused by material expansion become totally compensated.

Übliche Montagesysteme sind nur geeignet zur Montage der Photovoltaikmodule auf Flachdächern oder auf Schrägdächern, oder auf Fassaden. Mit der Erfindung wird erreicht, dass nur noch ein einziges System für diese drei Montagearten notwendig ist.usual Mounting systems are only suitable for mounting the photovoltaic modules on flat roofs or on sloping roofs, or on facades. With the invention it is achieved that only one only system for these three types of installation is necessary.

Es war für die Entwicklung des beschriebenen Montagesystems notwendig, neue Strangprofile aus hoch korrosionsbeständiger Aluminium-Silizium Legierung zu entwickeln. Die Montage auf Dächern fordert zwingend eine Minimierung des Gewichtes bei gleichzeitiger hoher Festigkeit gegen Wind- und Schneelasten, wodurch die Konstruktion durch Biegekräfte und Scherkräfte belastet wird. Außer der mechanischen Festigkeit sichert das ausgewählte Material einen langjährigen Korrosionsschutz. Ein weiteres Ziel bei der Entwicklung des neuen Montagesystems war es den Montageaufwand zu verkleinern und damit die Montagezeiten auf Dächern so gering wie möglich zu halten und die Montage ohne aufwendige Bohr- und Anpassarbeiten auf Dächern und Fassaden zu garantieren. Die neu entwickelten Profile erfüllen diese Anforderungen. Sie sind mit den konstruktiven Abmessungen in den Zeichnungen dargestellt.It was for the development of the described Assembly system necessary, new extruded profiles made of highly corrosion-resistant aluminum-silicon alloy to develop. Installation on roofs demands a minimization of the weight at the same time high Resistance to wind and snow loads, which makes the construction by bending forces and shear forces is charged. Except The mechanical strength of the selected material ensures long-term protection against corrosion. Another goal in the development of the new assembly system was it to reduce the assembly effort and thus the assembly times on roofs as low as possible to hold and assembly without complex drilling and adjustment work on roofs and Guarantee facades. The newly developed profiles meet this Conditions. They are with the structural dimensions in the Drawings shown.

(Zeichnung Nr.1: N43984 Querschnitte und Profil der vertikalen Montageschiene)(Drawing no. 1 : N43984 cross sections and profile of the vertical mounting rail)

(Zeichnung Nr.2: N44490 Querschnitte und Profil der horizontalen Montageschiene)(Drawing no. 2 : N44490 cross sections and profile of the horizontal mounting rail)

Konstruktiv von Bedeutung sind dabei insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Nutenprofile und Querschnitte, so dass diese ein wichtiger Bestandteil der Erfindung sind.They are constructively important in particular the groove profiles shown in the drawings and Cross sections, making these an important part of the invention are.

Die Fixierung des Horizontalprofils auf dem Vertikalprofil ist bildlich dargestellt und gehört zu den eingereichten Unterlagen. Zu dieser Verbindung gehören folgende Teile:The fixation of the horizontal profile is shown on the vertical profile and belongs to the submitted ones Documents. The following parts belong to this connection:

  • – Ein Profilteil als Klemme, sowie- On Profile part as a clamp, as well
  • – ein Nutenstein mit Schraube und Mutter.- on Sliding block with screw and nut.

Das Klemmteil und dessen Montage sind in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.The clamping part and its assembly are shown in the accompanying drawings.

(Zeichnung Nr.3: N43980 Querschnitt des Klemmteiles) Bei sehr großen Dächern müssen die Horizontalen und die vertikalen Profilschienen verlängert werden. Diese Verlängerung wird mit einem an die Profilschienen angepassten Klemmprofil erzielt, welches mit Schrauben und Muttern zusammen geschraubt wird. Damit können beliebig lange Profilschienen hergestellt werden, so dass keine Einschränkungen bei sehr langen Dächern oder Fassaden bestehen.(Drawing no. 3 : N43980 cross-section of the clamping part) For very large roofs, the horizontal and the vertical profile rails must be extended. This extension is achieved with a clamping profile adapted to the profile rails, which is screwed together with screws and nuts. This allows profile rails of any length to be produced, so that there are no restrictions with very long roofs or facades.

SchrägdachmontagePitched roof

Die Montage von Rahmenmodulen für Photovoltaikanlagen ist in den beigefügten Montageblättern bildlich dargestellt und der Arbeitsablauf ist im einzelnen beschrieben. Aus der Montageanleitung geht hervor, wie die Verbindung des Vertikalprofils mit dem Horizontalprofil erfolgt, wie die Rahmenmodule eingelegt werden und wie die Unterkonstruktion mit dem Dach verbunden wird.The assembly of frame modules for photovoltaic systems is attached in the assembly sheets illustrated and the workflow is described in detail. The assembly instructions show how to connect the vertical profile with the horizontal profile takes place as the frame modules inserted and how the substructure is connected to the roof.

FlachdachmontageFlat roof installation

Für die Flachdachmontage werden zunächst sogenannte Dreieckgestelle aus dem seitlichen Verbindungsblech, der Konsole und zwei auf Maß geschnittene Vertikalprofile hergestellt. Die so hergestellten Dreiecksgestelle werden nun mit zwei Horizontalprofilen verbunden. Zunächst wird dabei das untere Horizontalprofil festgeschraubt, um als Anschlag für die Rahmenmodule zu dienen. Nachdem diese in das Profil eingelegt wurden, wird das obere Horizontalprofil an die Rahmenmodule angeschlagen bzw. die Module ins Profil eingelegt. Am Ende der montierten Flachdachgeneratoren wird dann jeweils ein seitlicher Randanschlag festgeschraubt, damit die Module gegen seitliches herausschieben gesichert sind.For the flat roof installation are initially so-called Triangular frames from the side connecting plate, the console and two cut to size Vertical profiles manufactured. The triangular frames thus produced are now connected with two horizontal profiles. First of all the lower horizontal profile screwed tight to act as a stop for the Serve frame modules. After inserting them into the profile, the upper horizontal profile is attached to the frame modules or the modules inserted into the profile. At the end of the assembled flat roof generators then a side edge stop is screwed tight so that the Modules are secured against being pushed out sideways.

Fassaden-MontageFaçade installation

Prinzipiell wird die Montage auf Fassaden im gleichen Ablauf wie für Schrägdächer vorgenommen. Begonnen wird mit der Montage der Unterkonstruktion oder der geeigneten Verbindung auf die Fassade. Abstände und Anzahl sowie die Art der Befestigungsschrauben wird aus der statischen Berechnung ermittelt. Danach werden die Vertikalprofilschienen mit Nutensteinen, Schrauben und Muttern auf der Unterkonstruktion befestigt.In principle, assembly on facades is carried out in the same sequence as for pitched roofs. It begins with the assembly of the substructure or the suitable connection to the facade. Distances and number as well as the type of fastening screws are determined from the static calculation. Then the vertical profile rails are fastened to the substructure with sliding blocks, screws and nuts.

Der nächste Montageschritt ist die Befestigung des Horizontalprofils, wobei mit dem unteren Abschlussprofil begonnen wird. Das Einlegen des Rahmenprofils in die untere Horizontalschiene wird beendet mit dem Abschluss durch die obere horizontale Profilschiene. In diese wird dann die nächste Reihe von Rahmenmodulen eingelegt und nach oben hin im gleichen Ablauf montiert bis das letzte Rahmenprofil das Generatorfeld abschließt. Die Sicherung gegen seitliches Herausschieben der Module wird ebenfalls durch Anschrauben der seitlichen Randanschläge abgesichert.The next assembly step is that Fastening the horizontal profile, with the lower end profile is started. The insertion of the frame profile in the lower horizontal rail ends with the top horizontal profile rail. The next one will be in this Row of frame modules inserted and upwards in the same Process installed until the last frame profile closes the generator field. The Protection against lateral pushing out of the modules is also provided secured by screwing on the side edge stops.

Claims (11)

Montagesystem zur Montage von Photovoltaikmodulen, dadurch gekennzeichnet, dass durch zwei Basis-Profilschienen (eine Horizontale und eine Vertikale) bestehend aus hochkorrosionsbeständiger Aluminium-Silizium Legierung die Anpassung und Befestigung auf allen Dachformen (Flachdächer und Schrägdächer) konstruktiv sicher gestellt ist.Mounting system for the mounting of photovoltaic modules, characterized in that the adaptation and fastening on all roof shapes (flat roofs and pitched roofs) is ensured by two basic profile rails (one horizontal and one vertical) consisting of highly corrosion-resistant aluminum-silicon alloy. Montagesystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es Montagen von Photovoltaikanlagen variabel mit Rahmenmodulen auf Gebäudefassaden wie auf unterschiedlichen Dächern ermöglicht.Mounting system according to claim 1, characterized that there are variable assemblies of photovoltaic systems with frame modules on building facades like on different roofs allows. Montagesystem nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalen-Profile so gestattet sind, das die Rahmenmodule durch eine formschlüssige Verbindung im Horizontalprofil eingelegt sind, die eine spannungsfreie Installation ermöglichen, so dass alle Wärmedehnungen durch Witterungseinflüsse spannungsfrei ausgeglichen werden. Den Abschluss bilden an jeder Endseite angeschraubte Randanschläge, welche die Module gegen seitliches Verschieben absichern. Je nach Bauhöhe des Modulrahmens der verschiedenen Photovoltaikmodule sind entsprechende Horizontalprofile vorhanden. Bohrungen werden am Horizontalprofil nicht angebracht, so dass der Querschnitt immer voll zur Aufnahme der Scher- und Biegekräfte zur Verfügung steht und keine typischen Schwach- oder Bruchstellen existierenMounting system according to claim 1 + 2, characterized in that the horizontal profiles are allowed so that the frame modules through a form-fitting Connection are inserted in the horizontal profile, which is a tension-free Enable installation, so all thermal expansions due to weather influences be balanced without tension. The conclusion at everyone End stops screwed on at the end, which secure the modules against lateral Secure move. Depending on the height of the module frame of the various Corresponding horizontal profiles are available for photovoltaic modules. Bores are not made on the horizontal profile, so that the Cross section always full to absorb the shear and bending forces available and there are no typical weak points or breaks Montagesystem nach Anspruch 1 – 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalprofile zur Fixierung der horizontalen Profile dienen die auf der Oberseite mit verschiebbaren Nutensteinen, Schrauben und Muttern und einem profilierten Klemmteil befestigt werden. Damit ist eine Anpassung an Module von verschiedener Baulängen möglich. Die Aussparungen auf der Unterseite der Vertikal-Profile dienen zur Aufnahme der Unterkonstruktion, mit welcher die Befestigung zum jeweiligen Dach hergestellt wird. Durch Nutensteine, Schrauben und Muttern sind die unteren Befestigungspunkte vertikal verschiebbar und können an die erforderlichen Maße der Dacheindeckung bzw. der Ziegel und Dachsparren angepasst werden. Seitliche Nuten im Vertikalprofil werden zur Befestigung von Sammelrohren zur Führung vertikaler Kabel, oder zum Einlegen für Einzelkabel verwendet.Mounting system according to claims 1-3, characterized in that the vertical profiles to fix the horizontal profiles serve the on the top with sliding nuts, screws and Nuts and a profiled clamping part can be attached. In order to adaptation to modules of different lengths is possible. The Recesses on the underside of the vertical profiles are used for mounting the substructure with which the attachment to the respective Roof is manufactured. With sliding blocks, screws and nuts the lower attachment points are vertically movable and can be attached the required dimensions the roof covering or the tiles and rafters are adjusted. Lateral grooves in the vertical profile are used to attach header pipes for guidance vertical cable, or used to insert single cables. Montagesystem nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet dass, das System für Unterkonstruktionen aller Art geeignet ist, die eine Verbindung zu Dächern verschiedenster Form mit unterschiedlicher Eindeckung mit unterschiedlichen Materialien besitzen. Die Verbindung erfolgt dabei durch den Nutenstein der in der Aussparung der Unterseite des Vertikalprofils verschiebbar angeordnet ist. Die Verbindung zwischen Nutenstein und Unterkonstruktion erfolgt durch eine Schraube M10.Mounting system according to claim 1 + 2 characterized that, the system for Substructures of all types are suitable that connect to roofs most different form with different covering with different Own materials. The connection is made through the sliding block which is slidable in the recess of the underside of the vertical profile is arranged. The connection between the sliding block and the substructure done by a M10 screw. Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal des Systems ist die Herstellung völlig ebenen Generatortlächen durch das Einlegen der Module in passende horizontale Profilschienen als formschlüssige Verbindung, was zu ebenen völlig geraden Gesamtflächen trotz Einzelmodulen führt. Diese Gesamtflächen besitzen keine Lücken oder Schlitze, wodurch eine Eisbildung zwischen den Modulen ausgeschlossen ist. Die Montage der Module im System auf dem Dach erfolgt ohne Bohrarbeiten nur durch das Einlegen des Rahmens in das horizontale Aluprofil. Nach der Montage ist eine geschlossene Gesamtfläche des Solargenerators aus Einzelmodulen gewährleistet.Another distinctive feature of the system is completely manufacturing flat generator surfaces by inserting the modules in suitable horizontal rails as a form-fitting Connection what to level completely straight total areas despite Leads single modules. These total areas have no gaps or slots, which prevents ice formation between the modules is. The modules are installed in the system on the roof without Drilling work only by inserting the frame in the horizontal Aluminum profile. After assembly is a closed total area of the Guaranteed solar generator from individual modules. Montagesystem nach Anspruch 1 – 6 dadurch gekennzeichnet dass alle verwendeten Teile aus Metall (Aluminium und Edelstahl) bestehen. Die gesamte Konstruktion eine bildet damit eine mechanisch, elektrische Einheit, die durch einen Kabelschuh an den Potentialausgleich zur Erstellung des Blitzschutzes angeschlossen werden kann.Mounting system according to claims 1-6, characterized that all metal parts used (aluminum and stainless steel) consist. The entire construction forms a mechanical, electrical one Unit connected to the equipotential bonding by a cable lug Creation of lightning protection can be connected. Montagesystem nach Anspruch 1- 7 dadurch gekennzeichnet dass, bei Flachdächern jeder beliebige Neigungswinkel zwischen ca. 5° und 90°der Modulgesamtfläche zum Flachdach herzustellen ist. Dabei werden 2 auf Länge geschnittene Vertikalprofile seitlich durch ein Distanzblech ( Konsole) mit Nutensteinen und Muttern verschraubt. Die gewünschte Neigung gegen das Dach wird durch die vorgebohrten Löcher für die Schrauben im seitlichen Distanzblech hergestellt, und dem Winkel der Oberkante der Konsole. Zwei vertikale Profile verbinden diese im gleichen Sinne wie beim Schrägdach bzw. dienen zur Aufnahme der verschiedenen Rahmensolarmodule unterschiedlicher Rahmenhöhen. Die Verbindung erfolgt durch Schrauben, Muttern und dem profilierten Klemmteil.Mounting system according to claim 1- 7 characterized that, with flat roofs any angle of inclination between approx. 5 ° and 90 ° of the total module area Flat roof is to be produced. Two vertical profiles cut to length are cut to the side screwed through a spacer plate (bracket) with sliding blocks and nuts. The desired slope against the roof is through the pre-drilled holes for the screws in the side Spacer made, and the angle of the top edge of the console. Two vertical profiles connect them in the same way as for the sloping roof or serve to accommodate the different frame solar modules different Frame heights. The connection is made by screws, nuts and the profiled clamping part. Montagesystem nach Anspruch 1- 9 dadurch gekennzeichnet dass das Sytem variabel an Flachdächer mit unterschiedlicher Eindeckung mit, Dachpappe, Kies, Kunststoff-Folien mit und ohne Kiesschüttung, Blech, Well-Eternit und Profilblecheindeckung einsetzbar ist.Mounting system according to claim 1- 9 characterized that the system is variable on flat roofs with different Covering with, roofing felt, gravel, plastic films with and without Gravel, Sheet, corrugated iron and profiled sheet covering can be used. Montagesystem nach Anspruch 1-10 dadurch gekennzeichnet dass die für die notwendige Hinterlüftung des Generatorteldes ungestörte freie Konvektion des Generatorfeldes gewährleistet ist, da keine Konstruktionsteile auf der Modulrückseite die Konvektion behindern oder stören. Die Modulrückseite bildet eine freie Konvektionsfläche zur Wärmeableitung der Photovoltaikmodule.Mounting system according to claims 1-10 characterized that for the necessary ventilation of the generator field undisturbed Free convection of the generator field is guaranteed because there are no construction parts on the back of the module hinder or interfere with convection. The back of the module forms a free convection surface for heat dissipation of the photovoltaic modules. Montagesystem nach Anspruch 1 -11 dadurch gekennzeichnet dass, die Verlängerung des Horizontalprofils und des Vertikalprofils mit passenden Profilverbindern erfolgt, die mittels Schrauben, Scheiben und Nutensteinen, jeweils 2 Profile verbinden, so das damit jedes Profil entsprechend der Länge des Generatorfeldes hergestellt wird.Mounting system according to claim 1 -11 characterized that, the extension of the horizontal profile and the vertical profile with suitable profile connectors done by means of screws, washers and sliding blocks, each Connect 2 profiles so that each profile corresponds to the Length of Generator field is produced.
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