NO320373B1

NO320373B1 - Innretning for a feste et plateformet legeme pa en understottelse

Info

Publication number: NO320373B1
Application number: NO19990627A
Authority: NO
Inventors: Ernst Bauer; Friedrich Wilhelm Schulze
Original assignee: Shell Solar Gmbh
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2005-11-28
Also published as: DE19632493A1; US6082060A; JP2000516399A; NO990627L; WO1998007196A1; AU4204297A; DE19632493C2; EP0917740A1; NO990627D0

Description

Solmoduler lages på substrater med store overflater, eksempelvis laget av glass. Slike solmoduler omfatter solceller med store overflater eller en flerhet av individuelle solceller som er produsert direkte på substratet, og som eventuelt kan være innbyrdes forbundet. Disse solcellene er festet til substratet, bundet sammen og eventuelt utformet for værbestandighet ved hjelp av et laminert deksel.

For oppsetting av solmodulene er de vanligvis festet på en understøttelse som kan være et adskilt understell, fasaden eller taket på en bygning eller enhver annen naturlig eller kunstig understøttelse.

Solmoduler kan omfatte en ramme med prefabrikkerte anordninger for feste av solmodulene til understøttelsen. Solmoduler som omfatter boringer inne i substratet for innfestingsformål er også kjent.

Rammeløse solmoduler kan være festet til en understøttelse ved hjelp av passende klemmer. Slike klemmer er eksempelvis kjent fra DE A 41 30 214 (= GR91P1452DE).

Solmoduler som har en ramme som er egnet for innfesting er ikke billige å produsere. Innfestingen av solmoduler ved hjelp av klemmer er en kompleks teknisk prosess, og garanterer ikke at solmodulene holdes fast inne i klemmen. Solmodulen og klemmen må håndteres separat fra hverandre. Solmoduler med festehull er ikke enkle å produsere, blant annet fordi det også er en fare for å ødelegge solmodulen ved boring av hullene.

US 4 373 783 beskriver en heliostat eller en solcellemodul med en U-formet rammeinnfestingsinnretning. Det første horisontale veggparti av den U-formede rammeinnfestingsinnretning er ved hjelp av et lim forbundet til en bakplate som inneholder en aluminiumsfolie, mens. det vertikale veggparti er anordnet langs kantene av solcellemodulen. Det annet horisontale veggparti av den U-formede rammeinnfestingsinnretning omfatter hull for feste av rammen til en lastbærende konstruksjon.

Japansk søknad JP 04-323006 A beskriver eksempelvis en produksjonsprosess for et utvendig veggpanel ved hjelp av hvilket en bygnings varme og fukt enkelt kan utslippe. En Z-formet ramme er hovedsakelig integrert i det utvendige panel. Prosessen er basert på å feste en hovedsakelig Z-formet ramme til en fast form ved hjelp av en flens og en stift. En stift føres inn i åpningen anordnet inne i den Z-formede understøttelse. Formen fylles deretter opp, hvilket bevirker at den delen av det Z-formede profil som befinner seg motsatt flensen blir innleiret. Flensen og formen blir deretter fjernet slik at festerammen rager ut fra den faste form.

JP 08 004245 A beskriver en fremgangsmåte for å feste paneler til festeanordninger på en vegg. Hvert panel har en not og en fjær. Ved festing benyttes en Z-formet metallfester hvor ytre teppe plasseres nede i nota på panelplaten for å feste denne til festeanordninger på veggen. En fjær på neste panelplate plasseres så nede i nota på forrige panelplate.

JP 03-124070 angår en takfestekonstruksjon for solceller hvor Z-formede metallbraketter benyttes for å feste hver enkelt solcellemodul til en wire på en ramme. Festingen til en wire medfører at konstruksjonen er mindre følsom for evt. termisk stress som følge av temperatursvingninger.

I JP 57-169544 er det beskrevet en solfanger, hvor det benyttes Z-formede braketter for å feste solfangerpanelene til taket.

Den foreliggende oppfinnelses problem er derfor å utforme en anordning som enkelt og pålitelig kan benyttes for å feste solmoduler og generelt andre flate plateformede legemer til en understøttelse.

I samsvar med oppfinnelsen er dette problemet løst med en festeinnretning ifølge krav 1. Andre utførelser av oppfinnelsen er angitt i de avhengige krav.

I sin enkleste form er festeinnretningen ifølge oppfinnelsen et Z-profil laget av en metallplate, og som langs én kant er limt til legemet som skal festes. Gjennomgående boringer for mottak av festeanordninger er anordnet i det annet (nedre) horisontale veggparti av det Z-formede profil.

Legemets stabilitet med hensyn på skjevhet og følgelig med hensyn på brudd er økt ved hjelp av det limte metallprofilelement som vanligvis produseres ved bøying, trekking eller støping, idet metallprofilelementet oppviser betydelig stabilitet mot skjevhet om sin lengdeakse.

Festeinnretningen kan limes til legemet som et standard trekk ved produksjon eller maskinering av dette legemet, hvilket muliggjør automatisert produksjon eller liming. Dette reduserer innsatsen som følger med festing av legemet, hvilket tillater at festearbeidet kan utføres raskere og enklere enn eksempelvis med klemmer. Sammenlignet med en festeramme har festeinnretningen ifølge oppfinnelsen fordeler med hensyn på materialer og således kostnader.

Festeinnretningen kan limes til legemet slik at det første vertikale veggparti av det Z-formede profil har kontakt med en kant av legemet. På denne måte blir legemets kant i tillegg beskyttet mot ødeleggelse, eksempelvis støt. Denne beskyttelsen garanteres etter liming av festeinnretningen til legemet, og den beskytter også legemet under transport.

Limingen skjer på et annet sted enn ved understøttelsen, og utføres f.eks. når legemet produseres eller maskineres. Etter innfesting er legemet anordnet mellom det første horisontale veggparti av det Z-formede profil og understøttelsen slik at det første horisontale veggparti beskytter legemet fra å adskilles fra understøttelsen uten utøvelse av noen belastninger på limfugen. Men det er også mulig å lime festeinnretningen til undersiden av legemet. I dette tilfellet oppviser limet en styrke og en lastkapasitet som er tilstrekkelig til å holde legemet fast.

I en utførelse av oppfinnelsen er festeinnretningen limt på solmodulen langs en første kant på en slik måte at det Z-formede profil rager over den tilstøtende kant av legemet. På denne måten benyttes festeinnretningen til å beskytte to kanter eller ett hjørne av legemet mot skade. 1 en annen utførelse av oppfinnelsen omfatter legemet en laminert konstruksjon, inn i hvilken festeinnretningen er laminert. I denne utførelsen er ikke noe ekstra arbeidstrinn eller lim nødvendig for å lime festeinnretningen til legemet. Stabiliteten av den laminerte konstruksjon øker festeinnretningens feste i legemet. Legemer som har en laminert konstruksjon er eksempelvis laminerte solmoduler.

I en ytterligere utførelse av oppfinnelsen er festeinnretningen et meallprofilelement omfattende minst ytterligere ett vertikalt veggparti med hvilket det første horisontale veggparti danner en rett eller stump vinkel, og som med det første vertikale veggparti også danner en rett eller stump vinkel.

Dette ytterligere vertikale veggparti kan være anordnet på den samme side som det første vertikale veggparti, eller på den motsatte side av det første horisontale veggparti. I sistnevnte tilfelle er kantene beskyttet også dersom det benyttes en festeinnretning som er limt til legemets underside. I det førstnevnte tilfellet kan festeinnretningen være limt til et hjørne av et legeme, som på denne måte kan være beskyttet mot skader forårsaket av støt. Dette ytterligere vertikale veggparti kan være en del av et annet Z-formet profil, og kan også omfatte gjennomgående boringer i det annet horisontale veggparti av den hensikt å feste det til understøttelsen. Festeinnretningen benyttes på denne måte for å holde legemet ved to kanter, hvilket også forhindrer legemet i å gli i to retninger.

Det ytterligere veggparti kan være forbundet til det første Z-formede profil ved hjelp av et felles, første horisontalt veggparti, det første vertikale veggparti eller det annet (nedre) horisontale veggparti.

Oppfinnelsen vil nå bli forklart i nærmere detalj ved hjelp av eksempeliifserende utførelser og de ledsagende ni figurer.

Fig. 1-4 viser forskjellige festeinnretninger i skjematiske perspektivriss.

Fig. 5 og 6 viser et legeme med limte festeinnretninger i et skjematisk grunnriss.

Fig. 7-9 viser et legeme med limte festeinnretninger i skjematiske tverrsnitt.

Fig. 1 viser den enkleste utførelse av oppfinnelsen, hvor festeinnretningen BE er utformet som et metallprofilelement med en Z-formet profil. Denne festeinnretningen omfatter et første horisontalt veggparti HB 1, et veggparti VB som står tilnærmet vertikalt på denne og et annet horisontalt veggparti HB2 som her er avbildet med to gjennomgående boringer D, D'. Den ene gjennomgående boring D<1 >har fortrinnsvis et sirkulært tverrsnitt, og den annen gjennomgående boring D har fortrinnsvis et langstrakt og eksempelvis ovalt tverrsnitt. Siden de gjennomgående boringer ikke desto mindre er anordnet for mottak av en festeanordning, kan de også være tilpasset til denne med hensyn på sitt tverrsnitt. En festeanordning kan være en nagle, en skrue, en stift, en klinknagle eller lignende. Typen av festeinnretning avhenger av typen av understøttelse til hvilken legemet er festet ved hjelp av festeinnretningen og festeanordningen. De gjennomgående boringer D, D' kan også gå gjennom den utvendige kant av festeinnretningen eller det annet horisontale veggparti HB2, og kan således være åpent utover.

Festeinnretningen er laget av metall, eksempelvis stålplate eller aluminiumsplate. Avhengig av typen av legeme som skal festes og avhengig av den ønskede styrke, har denne festeinnretningen eksempelvis en tykkelse på 0,5-5 mm, eksempelvis 3 mm rustfritt stål, eller 1-5 mm aluminium. Fig. 2 viser en eksemplifiserende utførelse omfattende et annet vertikalt veggparti VB'. Dette veggpartiet danner, både i forhold til det første horisontale veggparti HB 1 og i forhold til det første vertikale veggparti VB, en rett eller stump vinkel, i hvert tilfelle avhengig av hjørnevinkelen og tverrsnittet av kanten av legemet som skal festes. På figuren er det annet vertikale veggparti VB' anordnet på den samme side av det første horisontale veggparti HB1 som det første vertikale veggparti VB. Fig. 3 viser en utførelse som svarer til den på fig. 2, men med den forskjell at her peker det andre vertikale veggparti VB" i motsatt retning i forhold til det første vertikale veggparti VB. Denne utførelsen er særlig egnet for liming til undersiden av legemet som skal festes. Det andre vertikale veggparti VB<1> kan da tjene som en kantstopp på legemet. Fig. 4 viser en festeinnretning BE som omfatter ytterligere en Z-formet seksjon som med den første Z-formede seksjon danner en vinkel valgt i samsvar med legemets hjørnevinkel. På figuren er begge Z-formede seksjoner forbundet via det felles horisontale veggparti HB1. Det er også mulig å benytte to Z-formede seksjoner som kan være forbundet via det vertikale veggparti VB". Fig. 5 viser et legeme K med fire limte festeinnretninger BE som her kan være

utformet i samsvar med fig. 1, 2 eller 3. Det avbildede arrangement gjør det mulig å feste legemet K på understøttelsen på en sikker og pålitelig måte. Dersom legemene er store, kan imidlertid flere enn to festeinnretninger også tilsvarende limes til hver kant av legemet. Festeinnretningen BE er med fordel limt slik at den rager ut over

den tilstøtende kant av legemet, som vist. Dette gjør det mulig å sikkert transportere et mulig sensitivt legeme, såsom en solmodul, siden dets hjørner på denne måten er beskyttet.

Den optimale lengde for sikker innfesting av et legeme avhenger av lengden av legemets kant og av den ønskede styrke. 1 tilfellet med rektangulære legemer K såsom solmoduler, er det også mulig å forsyne hele kortsiden av legemet (solmodulen) med en festeinnretning BE med en lengde som minst tilsvarer solmodulens bredde. Et lengre legeme på eksempelvis 120 cm festes med minst to festeinnretninger BE som kan ha en lengde på eksempelvis 30 cm hver. Fig. 6 viser et legeme K med en limt festeinnreting som tilsvarer den som er vist på fig. 4, idet innretningen har kontakt med to kanter av legemet og gjør det mulig både å beskytte kantene av legemet pålitelig under transport, og å feste legemet fast til understøttelsen. Fig. 7 viser et legeme K med to limte festeinnretninger BE i et skjematisk tverrsnitt. På figuren er festeinnretningene limt til den "oppover"-pekende overflate av legemet. Når det er festet til en understøttelse, holdes legemet på denne måten mellom det første horisontale veggparti HB1 og understøttelsen U. Dersom legemet er en solmodul med minst én glassoverflate, benyttes denne overflaten fortrinnsvis til å lime festeinnretningen, hvor et silikonlim som er kjent fra bygging av fasader kan benyttes som et lim SK.

Høyden av det første vertikale veggparti VB kan tilsvare summen av tykkelsene av legemet K pluss tykkelsen av limet SK, eller den kan velges større. Det første tilfellet tillater at legemet K festes slik at det hviler eksempelvis på den plane understøttelse U. I sistnevnte tilfelle er det mulig å feste legemet K innenfor klaringen over understøttelsen U. Dette kan være en fordel dersom det er ønskelig å ventilere legemet på baksiden, eksempelvis å kjøle en solmodul under fotoelektrisk drift, siden virkningsgraden øker ved lavere temperaturer.

For å feste en solmodul på en understøttende måte, har festeinnretningen BE eksempelvis en høyde på 6,2 mm når glassubstratet er 4 mm, solcellene 1 mm, dekselet 0,2 mm og limsjiktet 1 mm tykt. Fig. 8 viser et legeme K som omfatter festeinnretninger BE limt "på undersiden". Denne varianten er fordelaktig hvis det nettopp er undersiden som har en overflate som er egnet for liming av festeinnretningen. Et eksempel på dette er en solmodul som har en oppovervendende konstruksjon som er laminert på et glassubstrat. Det øverste sjikt av denne laminerte konstruksjon er en dekkfilm på hvilken liming er mulig, men er mindre fordelaktig. Fig. 9 viser et legeme K med en laminert konstruksjon LA. Festeinnretningen BE kan også med fordel være integrert inn i denne laminerte konstruksjon under produksjonen av konstruksjonen. Siden klebrige sjikt normalt benyttes ved lamineringen, eksempelvis varmsmeltende klebrige filmer i tilfelle av solmoduler, elimineres limet SK og ét ekstra limetrinn. På denne måten økes styrken av festeinnretningens klebrige binding til legemet. 1 tillegg til den avbildede utforming, kan den laminerte konstruksjon også peke nedover.

Understøttelsen som i alle utførelsene er vist som en plan overflate kan også utformes på en annen måte, eksempelvis en rammelignende konstruksjon. Understøttelsen U kan også stå i en vinkelrett stilling eller i en tilfeldig vinkel.

Begrepet "understøttelse" må ikke forstås som en anordning under legemet. Festeinnretningen ifølge oppfinnelsen kan også benyttes til å feste et legeme nedenfra til en overhengende flate eller en himling. Oppfinnelsen muliggjør derfor festing av ethvert flatt legeme til nesten enhver understøttelse i enhver stilling. Oppfinnelsen kan imidlertid med fordel anvendes for solmoduler, særlig rammeløse solmoduler, i hvilket tilfelle oppfinnelsen muliggjør enkel og sikker innfesting til en understøttelse og samtidig tilveiebringer tilnærmet den samme mekaniske beskyttelse for solmodulen som en ramme.

Claims

Rammeløs solmodul omfattende - et sollaminatlegeme (K) inkludert solceller i en laminert konstruksjon, og - minst to festeinnretninger (BE), karakterisert ved at - hver festeinnretning omfatter et metall pro fil element ved et Z-formet profil med et første horisontalt veggparti (HB.l), et vertikalt veggparti (VB) i vinkel mot det første horisontale veggparti (HB1), og et annet horisontalt veggparti (HB2) i vinkel mot det vertikale veggparti (VB) i motsatt retning i forhold til det første horisontale veggparti (HB 1), - det vertikale veggparti (VB) er anordnet langs kantene av sollaminatlegemet (K), - det første horisontale veggparti (HB1) er limt til sollaminatlegemet (K), idet sollaminatlegemet (K) er laget av glass, i det minste på den overflaten som skal limes, og - det annet horisontale veggparti (HB2) har minst én gjennomgående boring (D, D') for mottak av festeanordninger.
2. Rammeløs solmodul ifølge krav 1,karakterisert ved at den overflaten av det første horisontale veggparti (HB1) som vender mot det vertikale veggparti (VB) er limt til sollaminatlegemet (K).
3. Rammeløs solmodul ifølge krav 1,karakterisert ved at den overflaten av det første horisontale veggparti (HB1) som vender bort fra det vertikale veggparti (VB) er limt til sollaminatlegemet (K).
4. Rammeløs solmodul ifølge krav 1,karakterisert ved at det første horisontale veggparti (HB 1) av festeinnretningene (BE) er laminert inn i sollaminatlegemet (K).
5. Rammeløs solmodul ifølge et av kravene 2 eller 3,karakterisert ved at det første horisontale veggparti (HB 1) av festeinnretningene er limt til sollaminatlegemet (K) ved hjelp av et silikonlim (SK).
6. Rammeløs solmodul ifølge et av kravene 1-4,karakterisert ved at et annet vertikalt veggparti (VB<1>) er tilveiebragt, idet det annet vertikale veggparti står i en vinkel mot det første horisontale veggparti (HB 1) og danner en rett eller stump vinkel i forhold til det vertikale veggparti (VB).
7. Rammeløs solmodul ifølge et av kravene 1-6,karakterisert ved at festeinnretningen (BE) omfatter ytterligere et metallprofilelement med et Z-formet profil som sammen med det første horisontale veggparti (HB1) danner en L-form, idet et tredje vertikalt veggparti (VB") er anordnet tilnærmet vinkelrett på det L-formede tillegg til det første horisontale veggparti (HB1) og et tredje horisontalt veggparti (HB2") danner en vinkel i forhold til det tredje vertikale veggparti (VB") i motsatt retning i forhold til det første horisontale veggparti (HB1).