MD1761Z

MD1761Z - System for mounting photovoltaic panels on the flat roof of buildings

Info

Publication number: MD1761Z
Application number: MDS20230101A
Authority: MD
Inventors: Григоре ЧАПА; Вячеслав ЧАПА
Original assignee: Григоре ЧАПА
Priority date: 2023-03-24
Filing date: 2023-12-19
Publication date: 2025-01-31
Also published as: MD1761Y

Abstract

Invenţia se referă la un sistem de montare a panourilor fotovoltaice pe acoperişul plat al clădirilor şi poate fi aplicată pe clădirile industriale şi civile.Sistemul, conform invenţiei, constă din cadre metalice (2), confecţionate din profil tip cornier, pe care sunt fixate panouri fotovoltaice (1), totodată cadrele (2) sunt executate în formă de triunghi dreptunghic în secţiune longitudinală cu unghiul ipotenuzei faţă de orizontală de 30…40°. La bazele cadrelor (2) sunt fixaţi rigid stâlpi verticali (11). La capetele de sus ale cadrelor (2) şi stâlpilor (11) sunt executate adâncituri (10) pentru trasarea prin acestea a cablurilor (6) din oţel, destinate montării cadrelor (2) pe acoperişul plat (5) prin fixarea capetelor cablurilor (6) de parapet (7) cu ajutorul plăcilor de fixare (8) şi tensionarea cablurilor (6) cu ajutorul mecanismelor de tensionare (9).The invention relates to a system for mounting photovoltaic panels on the flat roof of buildings and can be applied to industrial and civil buildings. The system, according to the invention, consists of metal frames (2), made of angle-type profile, on which photovoltaic panels (1) are fixed, at the same time the frames (2) are made in the shape of a right triangle in longitudinal section with the hypotenuse angle to the horizontal of 30…40°. Vertical poles (11) are rigidly fixed to the bases of the frames (2). At the upper ends of the frames (2) and poles (11) are made recesses (10) for drawing through them the steel cables (6), intended for mounting the frames (2) on the flat roof (5) by fixing the ends of the cables (6) to the parapet (7) using the fixing plates (8) and tensioning the cables (6) using the tensioning mechanisms (9).

Description

Invenţia se referă la un sistem de montare a panourilor fotovoltaice pe acoperişul plat al clădirilor şi poate fi aplicată pe clădirile industriale şi civile. The invention relates to a system for mounting photovoltaic panels on the flat roof of buildings and can be applied to industrial and civil buildings.

Este cunoscut un sistem de montare a panourilor fotovoltaice, care este compus dintr-o carcasă metalică, pe care sunt montate panourile solare, totodată carcasa la bază este fixată pe perne de beton, care, de asemenea, sunt montate pe acoperişul clădirii [1]. A photovoltaic panel mounting system is known, which is composed of a metal casing, on which the solar panels are mounted, while the casing at the base is fixed to concrete cushions, which are also mounted on the roof of the building [1].

Soluţia tehnică prezentată posedă, însă, o construcţie, care măreşte sarcina portantă pe acoperişul clădirii, deoarece pernele de beton armat, pe care ele sunt montate, sunt masive, iar numărul mare al lor micşorează capacitatea portantă a acoperişului. The presented technical solution, however, has a construction that increases the load-bearing load on the roof of the building, because the reinforced concrete cushions on which they are mounted are massive, and their large number reduces the roof's load-bearing capacity.

De asemenea, este cunoscut un sistem de montare a panourilor fotovoltaice, care este compus dintr-o carcasă, pe care sunt fixate panourile solare. Carcasa este fixată de acoperişul clădirii prin intermediul buloanelor de fixare [2]. Also known is a photovoltaic panel mounting system, which consists of a housing, on which the solar panels are fixed. The housing is fixed to the roof of the building by means of fixing bolts [2].

Dezavantajele acestui sistem constau în aceea că el nu poate fi montat pe acoperişul clădirii fără ai deteriora izolaţia sau chiar structura din beton armat, deoarece necesită găuri străpunse prin hidroizolare şi prin betonul armat. Aceasta coduce la apariţia microfisurilor şi fisurilor pe acoperişul clădirii, totodată există riscul de a dezermetiza acoperişul, ceea ce este o problemă, care poate fi reparată, dar nu şi înlăturată. The disadvantages of this system are that it cannot be mounted on the roof of the building without damaging its insulation or even the reinforced concrete structure, as it requires holes to be drilled through the waterproofing and reinforced concrete. This leads to the appearance of microcracks and fissures on the roof of the building, and there is also the risk of depressurizing the roof, which is a problem that can be repaired, but not eliminated.

Cea mai apropiată soluţie este un sistem de montare a panourilor fotovoltaice, care este compus dintr-o carcasă metalică, pe care sunt montate panourile solare cu un unghi de 0....30º. Instalaţiile fotovoltaice sunt fixate pe perimetrul acoperişului cu ajutorul cablurilor de oţel, trasate prin cârlige de fixare, sudate la carcasa instalaţiei şi fixate la capetele ei, apoi tensionate. Datorită amplasării inferioare a punctelor de fixare ale cablurilor din oţel faţă de poziţia superioară a cârligelor de fixare, instalaţiile fotovoltaice sunt fixate de acoperişul clădirii prin tensionarea cablului din oţel [3]. The closest solution is a photovoltaic panel mounting system, which consists of a metal frame, on which the solar panels are mounted at an angle of 0....30º. The photovoltaic installations are fixed to the roof perimeter using steel cables, routed through fixing hooks, welded to the installation frame and fixed at its ends, then tensioned. Due to the lower location of the fixing points of the steel cables compared to the upper position of the fixing hooks, the photovoltaic installations are fixed to the roof of the building by tensioning the steel cable [3].

Soluţia tehnică prezentată posedă dezavantajele, care constau în aceea că ancorarea se efectuează nemijlocit de acoperiş, ceea ce presupune găurirea lui şi distrugerea parţială a hidroizolaţiei. Totodată, unghiul relativ mic de poziţionare a panourilor fotovoltaice faţă de orizontală complică autocurăţarea suprafeţelor lor de praf, murdărie, chiar şi de zăpadă, întrucât ungiul mic nu permite alunecarea stratului de zăpadă de pe suprafaţa lor. Aceasta presupune sporirea complexităţii procesului de exploatare a lor, de asemenea, sporeşte riscul de a fi deteriorate, întrucât sub un strat cu înălţime sporită a zăpezii sarcina pe centimetru pătrat creşte, respectiv, structura portantă a panoului solar poate ceda şi se poate rupe. The presented technical solution has the disadvantages, which consist in the fact that the anchoring is carried out directly to the roof, which involves drilling it and partial destruction of the waterproofing. At the same time, the relatively small angle of positioning of the photovoltaic panels relative to the horizontal complicates the self-cleaning of their surfaces from dust, dirt, and even snow, since the small angle does not allow the snow layer to slide off their surface. This involves increasing the complexity of the process of their exploitation, and also increases the risk of their damage, since under a layer of increased snow height the load per square centimeter increases, respectively, the supporting structure of the solar panel may give way and break.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în excluderea deteriorării izolaţiei şi betonului armat din care este confecţionat acoperişul, simplificarea procesului de montare, sporirea posibilităţilor funcţionale prin posibilitatea autocurăţării de praf, murdărie şi stratului gros de zăpadă, stabilitate sporită la vânt puternic, posibilitatea montării pe acoperişul construcţiilor industriale şi civile fără a le deteriora stratul izolant, precum şi reducerea pierderilor de energie. The technical problem solved by the invention consists in excluding damage to the insulation and reinforced concrete from which the roof is made, simplifying the installation process, increasing functional possibilities through the possibility of self-cleaning from dust, dirt and thick snow, increased stability in strong winds, the possibility of mounting on the roof of industrial and civil buildings without damaging their insulating layer, as well as reducing energy losses.

Sistemul de montare a panourilor fotovoltaice pe acoperiş plat, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că constă din cadre metalice, confecţionate din profil tip cornier, pe care sunt fixate panouri fotovoltaice, cadrele metalice fiind executate în formă de triunghi dreptunghic în secţiune longitudinală cu unghiul ipotenuzei faţă de orizontală de 30…40°; cabluri din oţel, dotate cu mecanisme de tensionare; precum şi plăci de fixare a cablurilor; la bazele cadrelor metalice, opus unghiului drept al triunghului dreptunghic, sunt fixaţi rigid stâlpi verticali, înâlţimea cărora este egală cu înălţimea laturii verticale a triunghiului dreptunghic; la capetele de sus ale cadrelor metalice şi stâlpilor verticali sunt executate adâncituri pentru trasarea prin acestea a cablurilor, destinate montării cadrelor metalice pe acoperişul plat prin fixarea capetelor cablurilor de parapet cu ajutorul plăcilor de fixare şi tensionarea cablurilor cu ajutorul mecanismelor de tensionare; înălţimea locului de fixare a capetelor cablurilor de parapet este selectată astfel, încât aceasta să fie egală cu 1/3…2/3 din înălţimea totală a cadrelor metalice; totodată lăţimea profilului de tip cornier a părţii inferioare a cadrului metalic este cu 40 % mai mare decât lăţimea celorlalte profiluri ale cadrului metalic. The system for mounting photovoltaic panels on a flat roof, according to the invention, eliminates the disadvantages mentioned above by consisting of metal frames, made of angle-type profiles, on which photovoltaic panels are fixed, the metal frames being made in the shape of a right triangle in longitudinal section with the hypotenuse angle to the horizontal of 30…40°; steel cables, equipped with tensioning mechanisms; as well as cable fixing plates; at the bases of the metal frames, opposite the right angle of the rectangular triangle, vertical poles are rigidly fixed, the height of which is equal to the height of the vertical side of the rectangular triangle; at the upper ends of the metal frames and vertical posts, recesses are made for routing cables through them, intended for mounting the metal frames on the flat roof by fixing the ends of the parapet cables using fixing plates and tensioning the cables using tensioning mechanisms; the height of the fixing point of the ends of the parapet cables is selected so that it is equal to 1/3…2/3 of the total height of the metal frames; at the same time, the width of the angle-type profile of the lower part of the metal frame is 40% greater than the width of the other profiles of the metal frame.

Rezultatul tehnic obţinut de invenţie constă în aceea că sistemul de montare a panourilor fotovoltaice pe acoperiş plat este caracterizat prin simplitate în construcţie, simplitate a procesului de montare, datorită ancorării sale doar prin cabluri din oţel şi trasarea lor nu prin orificii, dar prin adâncituri de fixare. Rezultatul tehnic mai constă în excluderea deteriorării izolaţiei şi betonului armat ale acoperişului, panourile fotovoltaice fiind montate pe acesta cu ajutorul cablurilor din oţel, capetele cărora se fixează pe parapetul acoperişului, sporirea posibilităţilor funcţionale prin posibilitatea autocurăţării de praf, murdărie şi stratului gros de zăpadă, datorită unghiului de amplasare faţă de orizontală de 30…40º, stabilitatea sporită la vânt puternic, posibilitatea montării pe acoperişul construcţiilor industriale şi civile fără a le deteriora stratul izolant, precum şi repartizarea lor pe întreaga suprafaţă a acoperişului în rânduri şi coloane, ceea ce măreşte cosiderabil eficienţa utilizării suprafeţei acoperişului clădirii, respectiv, şi creşterea randamentului de captare a energiei solare raportată la metru pătrat de acoperiş. De asemenea, confecţionarea părţii inferioare a cadrului metalic din profil tip cornier cu o lăţime cu 40 % mai mare decât lăţimea celorlalte profiluri ale cadrului metalic conduce la mărirea suprafeţei de contact dintre cadrul metalic şi acoperişul clădirii, respectiv, scade presiunea pe suprafaţa dintre cadrul metalic şi izolaţia acoperişului, ceea ce exclude deteriorarea ei, datorită greutăţii sistemului montat pe acoperiş, totodată profilurile de tip cornier de dimensiuni mai mari, aflate la baza cadrului metalic, apropie centrul de greutate al lui de acoperişul clădirii, ceea ce conduce la sporirea stabilităţii cadrelor metalice, aflate pe acoperiş. The technical result obtained by the invention consists in the fact that the system for mounting photovoltaic panels on a flat roof is characterized by simplicity in construction, simplicity of the mounting process, due to its anchoring only by steel cables and their routing not through holes, but through fixing recesses. The technical result also consists in excluding damage to the insulation and reinforced concrete of the roof, the photovoltaic panels being mounted on it using steel cables, the ends of which are fixed to the roof parapet, increasing functional possibilities through the possibility of self-cleaning of dust, dirt and thick snow layer, due to the location angle to the horizontal of 30…40º, increased stability in strong winds, the possibility of mounting on the roof of industrial and civil buildings without damaging their insulating layer, as well as their distribution over the entire roof surface in rows and columns, which considerably increases the efficiency of using the building's roof surface, respectively, and increasing the efficiency of capturing solar energy per square meter of roof. Also, making the lower part of the metal frame from a corner profile with a width 40% greater than the width of the other profiles of the metal frame leads to an increase in the contact surface between the metal frame and the roof of the building, respectively, decreases the pressure on the surface between the metal frame and the roof insulation, which excludes its damage due to the weight of the system mounted on the roof, at the same time, the larger corner profiles, located at the base of the metal frame, bring its center of gravity closer to the roof of the building, which leads to increased stability of the metal frames located on the roof.

Învenţia se explică prin desenele din fig. 1-5, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1-5, which represent:

- fig. 1, vederea frontală a sistemului de montare a panourilor fotovoltaice pe acoperişul plat; - Fig. 1, front view of the photovoltaic panel mounting system on the flat roof;

- fig. 2, vederea generală a sistemului; - Fig. 2, general view of the system;

-fig. 3, vederea locală din stânga a sistemului; -fig. 3, local left view of the system;

-fig. 4, vederea unui panou fotovoltaic fixat pe cadrul metalic cu stâlpii verticali; -fig. 4, view of a photovoltaic panel fixed on the metal frame with vertical posts;

-fig. 5, vederea cadrului metalic cu stâlpii verticali. -fig. 5, view of the metal frame with vertical posts.

Sistemul de montare a panourilor fotovoltaice pe acoperiş plat (fig. 1-5) constă din cadrele metalice 2, confecţionate din profil tip cornier, pe care prin intermediul dispozitivelor de fixare 3 şi găurilor de montare 4 sunt fixate panourile fotovoltaice 1. Cadrele 2 sunt executate în formă de triunghi dreptunghic în secţiune longitudinală cu unghiul ipotenuzei faţă de orizontală de 30…40°. Sistemul mai include cablurile 6 din oţel, dotate cu mecanismele de tensionare 9, şi plăcile de fixare 8 a cablurilor 6. La bazele cadrelor 2, opus unghiului drept al triunghului dreptunghic, sunt fixaţi rigid stâlpii verticali 11, înâlţimea cărora este egală cu înălţimea laturii verticale a triunghiului dreptunghic. La capetele de sus ale cadrelor 2 şi stâlpilor 11 sunt executate adânciturile 10 pentru trasarea prin acestea a cablurilor 6. Cablurile sunt destinate montării cadrelor 2 pe acoperişul plat 5 prin fixarea capetelor cablurilor 6 de parapetul 7 cu ajutorul plăcilor 8 şi tensionarea cablurilor 6 cu ajutorul mecanismelor 9. Înălţimea locului de fixare a capetelor cablurilor 6 de parapetul 7 este selectată astfel, încât aceasta să fie egală cu 1/3…2/3 din înălţimea totală a cadrelor 2. Lăţimea profilului de tip cornier a părţii inferioare a cadrului 2 este cu 40 % mai mare decât lăţimea celorlalte profiluri ale acestuia. The system for mounting photovoltaic panels on a flat roof (fig. 1-5) consists of metal frames 2, made of angle-type profile, on which photovoltaic panels 1 are fixed by means of fixing devices 3 and mounting holes 4. The frames 2 are made in the shape of a right triangle in longitudinal section with the angle of the hypotenuse to the horizontal of 30…40°. The system also includes steel cables 6, equipped with tensioning mechanisms 9, and plates 8 for fixing cables 6. At the bases of the frames 2, opposite the right angle of the rectangular triangle, vertical posts 11 are rigidly fixed, the height of which is equal to the height of the vertical side of the rectangular triangle. At the upper ends of the frames 2 and the posts 11, recesses 10 are made for routing the cables 6 through them. The cables are intended for mounting the frames 2 on the flat roof 5 by fixing the ends of the cables 6 to the parapet 7 using plates 8 and tensioning the cables 6 using mechanisms 9. The height of the place of fixing the ends of the cables 6 to the parapet 7 is selected so that it is equal to 1/3…2/3 of the total height of the frames 2. The width of the angle-type profile of the lower part of the frame 2 is 40% greater than the width of its other profiles.

Sistemul de montare a panourilor fotovoltaice pe acoperiş plat, conform invenţiei, poate fi realizat în felul următor: The system for mounting photovoltaic panels on a flat roof, according to the invention, can be realized in the following way:

Etapa I prevede amplasarea cadrelor 2 în linii şi coloane pe acoperişul plat 5 al clădirii. Stage I involves placing frames 2 in lines and columns on the flat roof 5 of the building.

Înetapa a II-a se efectuează găurirea parapetului 7 şi fixarea plăcilor 8 cu mecanismele 9 şi cu capetele cablurilor 6, ulterior acestea fiind trasate prin adâciturile 10, executate în partea de sus a cadrului 2 şi stâlpului 11, care este fixat rigid de cadrul 2 prin sudare. In the second stage, the parapet 7 is drilled and the plates 8 are fixed with the mechanisms 9 and the ends of the cables 6, subsequently these are drawn through the recesses 10, made in the upper part of the frame 2 and the pillar 11, which is rigidly fixed to the frame 2 by welding.

Etapa a III-a prevede întinderea cablurilor 6 cu ajutorul mecanismelor 9. Stage III involves stretching the cables 6 using mechanisms 9.

După etapele enumerate mai sus urmează montarea panourilor 1 pe cadrele 2 prin intermediul dispozitivelor 3 şi găurilor 4. After the steps listed above, the panels 1 are mounted on the frames 2 using devices 3 and holes 4.

Exemplu de realizare a invenţiei Example of embodiment of the invention

Pentru realizarea sistemului de montare a panourilor fotovoltaice pe acoperişul 5 cu parapetul 7, iniţial este confecţionat cadrul 2, care este compus la bază din patru profiluri de tip cornier de 70x70 mm, iar restul profilurilor de tip cornier (stâlpii 11, profilurile oblice şi verticale) au dimensiunile de 50x50 mm. Unghiul de înclinare a părţii, pe care se fixează panoul 1, este cuprins între valorile 30…40°, în dependenţă de unghiul pantei acoperişului 5, unde este amplasat sistemul, care poate varia între 1,5…3 %. În profilurile înclinate de tip cornier de 50x50 mm sunt executate câte patru găuri 4 pentru fixarea panoului 1 de cadrul 2 prin intermediul dispozitivelor 3. La bază cadrele 2 au lăţimea de 1010 mm şi lungimea de 1590 mm, iar înălţimea lor este de 1350 mm. Pe un acoperiş plat 5 cu două pante cu lăţimea de 5000 mm fiecare şi lungimea de 18000 mm, se încadrează 60 de panouri 1 cu lăţimea de 1000 mm şi lungimea de 2000 mm. Poziţia fixă a panourilor 1 pe acoperişul 5 al clădirii este asigurată de cablul 6 cu o grosime de 10 mm, capetele căruia sunt fixate de parapetul 7 al clădirii prin intermediul plăcilor 8, care sunt amplasate de o parte şi de alta a parapetului 7, cablul 6 fiind tensionat cu ajutorul mecanismului 9. To create the photovoltaic panel mounting system on the roof 5 with the parapet 7, the frame 2 is initially made, which is composed of four 70x70 mm angle profiles, and the rest of the angle profiles (posts 11, oblique and vertical profiles) have dimensions of 50x50 mm. The inclination angle of the side on which the panel 1 is fixed is between 30…40°, depending on the angle of the roof slope 5, where the system is located, which can vary between 1.5…3%. Four holes 4 are made in the inclined 50x50 mm angle profiles for fixing the panel 1 to the frame 2 by means of devices 3. At the base, the frames 2 have a width of 1010 mm and a length of 1590 mm, and their height is 1350 mm. On a flat roof 5 with two slopes with a width of 5000 mm each and a length of 18000 mm, 60 panels 1 with a width of 1000 mm and a length of 2000 mm are fitted. The fixed position of the panels 1 on the roof 5 of the building is ensured by the cable 6 with a thickness of 10 mm, the ends of which are fixed to the parapet 7 of the building by means of plates 8, which are placed on both sides of the parapet 7, the cable 6 being tensioned by means of the mechanism 9.

Cablul 6 este trasat prin adâciturile 10, executate în partea de sus a cadrului 2 şi stâlpului 11, sudat la baza cadrului 2. Ulterior panourile 1 sunt montate pe cadrele 2 prin intermediul dispozitivelor 3 şi găurilor 4. Izolaţia acoperişului 5 este confecţionată din materiale polimerice şi este aplicată în 3-4 straturi. The cable 6 is routed through the recesses 10, made in the upper part of the frame 2 and the post 11, welded to the base of the frame 2. Subsequently, the panels 1 are mounted on the frames 2 by means of devices 3 and holes 4. The roof insulation 5 is made of polymeric materials and is applied in 3-4 layers.

1. Монтаж Солнечной Панели На Крыше/Система Монтажа На Плоской Крыше, 2020, URL <https://ru.jesferindustry.com/flat-roof-mounting-system_c43> (regăsit în Internet la data de 2024.04.01) 1. Монтаж Солнечной Панели На Крыше/Система Монтажа На Плоской Крыше, 2020, URL <https://ru.jesferindustry.com/flat-roof-mounting-system_c43> (found on the Internet on 2024.04.01)

2. Монтаж солнечных батарей на плоской крыше, 2018, URL <http://vestem.ru/catalog/montazh-solnechnykh-batarey-na-ploskoy-kryshe.php> (regăsit în Internet la data de 2024.04.01) 2. Монтаж солнечных батарей на плоской крыше, 2018, URL <http://vestem.ru/catalog/montazh-solnechnykh-batarey-na-ploskoy-kryshe.php> (found on the Internet on 2024.04.01)

3. SunNet Roof - Steel Cable-Made Mounting System for Rooftop Photovoltaic Plants, 2017, URL <https://www.energy-xprt.com/products/sunnet-roof-steel-cable-made-mounting-system-for-rooftop-photovoltaic-plants-334284> (regăsit în Internet la data de 2024.04.01) 3. SunNet Roof - Steel Cable-Made Mounting System for Rooftop Photovoltaic Plants, 2017, URL <https://www.energy-xprt.com/products/sunnet-roof-steel-cable-made-mounting-system-for-rooftop-photovoltaic-plants-334284> (retrieved on the Internet on 2024.04.01)

Claims

A system for mounting photovoltaic panels on a flat roof, consisting of metal frames (2), made of angle-type profiles, on which photovoltaic panels (1) are fixed, the metal frames (2) being made in the shape of a right-angled triangle in longitudinal section with the hypotenuse angle to the horizontal of 30…40°; steel cables (6), equipped with tensioning mechanisms (9); as well as fixing plates (8) for the cables (6); at the bases of the metal frames (2), opposite the right angle of the right-angled triangle, vertical poles (11) are rigidly fixed, the height of which is equal to the height of the vertical side of the right-angled triangle; at the upper ends of the metal frames (2) and vertical posts (11) recesses (10) are made for routing cables (6) through them, intended for mounting the metal frames (2) on the flat roof (5) by fixing the ends of the cables (6) to the parapet (7) using fixing plates (8) and tensioning the cables (6) using tensioning mechanisms (9); the height of the place of fixing the ends of the cables (6) to the parapet (7) is selected so that it is equal to 1/3…2/3 of the total height of the metal frames (2); at the same time, the width of the angle-type profile of the lower part of the metal frame (2) is 40% greater than the width of the other profiles of the metal frame (2).