WO2010049016A2 - Dachmontagesystem für solarmodule - Google Patents

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WO2010049016A2
WO2010049016A2 PCT/EP2009/003707 EP2009003707W WO2010049016A2 WO 2010049016 A2 WO2010049016 A2 WO 2010049016A2 EP 2009003707 W EP2009003707 W EP 2009003707W WO 2010049016 A2 WO2010049016 A2 WO 2010049016A2
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Markus Kösslinger
Robert KÖSSLINGER
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Koesslinger Markus
Koesslinger Robert
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a flat roof attachment for solar modules and in particular a modular cantilever mounting system for mounting of any flat solar modules on flat roofs.
  • roofs are largely unused areas that can not be used elsewhere, roofs are an ideal location for the use of solar energy. Widely used are fixings for pitched roofs, as the wind-stable fixation on the roof surface is easy to implement.
  • Such a roof attachment is known from the document DE 10 2005 033 780 A1.
  • the support frame is anchored to a correspondingly load-bearing substructure of the roof.
  • the supports required on the support frame penetrate the roof skin, which is thereby impaired in their function as a watertight roof element.
  • elaborate sealing measures must be taken at the penetration points of the roof skin.
  • the flat roof attachment of document WO 2008/022719 is not to be used as a universal, self-supporting solar module carrier, since only solar modules of a certain type (size, attachment) can be used and mounted to provide structural stability to the flat roof attachment.
  • the size of the flat roof attachment can not be individually adapted to a certain number of solar modules, so that individual modules can be added later.
  • the invention is therefore based on the object at least partially overcome the disadvantages mentioned above.
  • the term "self-supporting” is understood in this context that the mounting system can be stably deployed without a flat module must be mounted as a stabilizing element.
  • the term “modular” is understood here that the mounting system can be designed and extended to any number of flat modules.
  • a modular cantilevered mounting system for mounting any planar modules on flat roofs
  • the modular cantilevered mounting system including at least one base member for mounting a single planar module, the base member including: first and second module braces; are arranged parallel to each other; first and second front module supports having a first length, a first end of the first front module support being attached to a first region of the first module strut, and a first end of the second front module support being attached to a first region of the second module strut; first and second rear module supports having a second length, a first end of the first rear module support being attached to a second region of the first module strut, a first end of the second rear module support being attached to a second region of the second module strut; wherein the first length is greater than the second length, and wherein the second ends of the first and second, front and rear module supports are provided for attachment of the planar module, so that the planar module has a predetermined angle to the module
  • the arrangement allows the mounting of any flat modules, d. H. Modules of various manufacturers of any size, thickness, mounting points, framed and unframed. The mixture of different modules in a structure is possible.
  • the self-supporting construction makes the assembly system easier to assemble. Even when replacing damaged modules, you are not set to a specific type.
  • the front cover and the rear cover provide a streamlined design whereby wind forces the system against the roof surface and thus less static-damaging ballast is required to weigh down the system. The system thus allows a low-ballast roof construction without anchoring in the roof.
  • the system allows a rooftop mounted mounting of the sheet-like modules, so that an edge of the sheet-like module, which is closer to the roof surface, a predetermined distance from the roof surface, e.g. 20 cm, may have.
  • a predetermined distance from the roof surface e.g. 20 cm
  • each module strut is mounted on at least two support devices that can hold the module strut at a predetermined distance from a roof surface.
  • the flat roof construction system according to the present invention is particularly for high-precipitation areas (Snow and rain) because it does not interfere with the water flow. This is achieved by the bottom open construction, which rests only on the relatively small areas of the support device on the roof.
  • the modular cantilevered mounting system is configured such that there is a gap between the planar module and the rear cover that is greater than the predetermined distance between the module strut and the roof surface.
  • the gap serves as a defined venting gap for the drying of the roof surface below the solar module as well as for the dissipation of pent-up heat.
  • the support devices is provided with screws, on which the module strut is plugged and screwed to the support device.
  • the screws facilitate the assembly of the mounting system. Furthermore, the screws can also be used as connecting elements for attaching base elements and extension elements to already mounted parts of the mounting system, which substantially facilitates the assembly and the extension.
  • the modular cantilevered mounting system further comprises an extension member, the extension member comprising: a third module strut disposed in parallel adjacent the base member; a third front module support having the first length, the first end of which is attached to a first portion of the third module stay; a third rear module support having the second length, the first end of which is attached to a second portion of the third module strut; and the second ends of the second front and rear module supports, together with the second ends of a front and rear module support of an adjacent base member or extension member for attachment a second planar module are provided, so that the second planar module occupies the predetermined angle to the module struts; a second front cover that separates the space between the second front module support and an adjacent one Basic element or extension element covers; a second rear cover covering the space between the second rear module support and the adjacent base or extension.
  • an extension member comprising: a third module strut disposed in parallel adjacent the base member; a third front module support having the first length, the first end of which is attached to
  • the extension element uses the same structural elements as the base element, but in lesser numbers, which makes manufacturing simpler and less expensive.
  • the attachment devices for attaching a further base element or extension element of the modular cantilevered mounting system is formed by a connecting device between two module struts, so that a rear end portion of the first, second or third module strut is connectable to a front end portion of another module strut.
  • module struts z. B. may be part of various basic elements or extension elements, connect together in the longitudinal direction.
  • the connecting device can be realized for example by holes in the module struts, so that the module struts can be joined together with the screws of the support devices.
  • the attachment devices for mounting another extension element of the modular cantilevered mounting system are formed by a device on the front and rear module supports to which adjacent planar modules, adjacent front covers, and adjacent rear covers can be attached.
  • extension elements can be attached to the mounting system "laterally” with respect to the module strut (in contrast to the aforementioned “longitudinal direction”).
  • the front module support and the rear module support comprise devices for securing the planar modules. This allows any type of module fasteners to be used.
  • the devices for attaching the sheet-like modules are adaptable to different module sizes and types.
  • the devices for attaching the planar modules each comprise: a mounting rail secured to a second end of the module support and upon which the planar module (170) can rest; and a module clamp attached to the rail.
  • This embodiment allows the use of a rail, on the one hand serves as a support for the sheet-like module and on the other hand allows the universal attachment of module clamps.
  • flat modules such as photovoltaic modules may often only be mounted with type-specific mounting devices (module terminals).
  • modules terminals type-specific mounting devices
  • These fixtures module clamps
  • m primitives and (n-1) m extension elements are arranged and connected to an m x n matrix array, where m and n is a natural number greater than or equal to one.
  • the mounting system allows the construction of arbitrarily large module fields on flat roofs, only limited by the roof surface. It is also possible to combine several matrix arrangements of different sizes. For example, it is possible to add a 1 x 2 array to a 6 x 4 array. Thus, the surface of any roof shape is usable.
  • the modular cantilevered mounting system further comprises 2 m side covers for the mxn matrix arrangement, wherein each side cover covers the space between a front cover and a rear cover to form a completely enclosed structure.
  • the flat roof top including the solar panels represents a completely closed roof structure, which is laterally open to the side of the roof skin.
  • the above-mentioned aerodynamic effect is enhanced.
  • the wind occurring from all directions sweeps away above the roof structure. This creates on the one hand contact forces and on the other suction forces below the roof structure. Together with the frictional forces through the bearing surfaces of the entire bodywork attachment the roof attachment is secured against shifting, overturning or lifting.
  • the used aerodynamic effect is particularly enhanced by the closed roof structure.
  • this embodiment allows Ballastreduzi für utilizing aerodynamic forces.
  • planar modules are photovoltaic modules and / or solar modules.
  • the mounting system itself allows a mix of module types.
  • a base member for a modular cantilevered mounting system for mounting any flat modules on flat roofs comprising: first and second module braces arranged in parallel side by side; two front module supports having a first length, the respective first end of which is fixed to a first region of the first and second module struts, respectively; two rear module supports having a second length, the respective first end of which is fastened in each case to a second region of the first or second module strut, wherein the first length is greater than the second length, and wherein the second ends of the module supports vorgese for attachment of the sheet-like module - hen, so that the sheet-like module can assume a predetermined angle, which is predetermined by the first and the second length and which is greater than zero, to the module struts; a front cover that covers the space between the two front module supports; and a back cover covering the space between the two rear module supports; and wherein the base member includes attachment means for mounting another base member or extension member of
  • an expansion member for a modular cantilevered mounting system for mounting any planar modules on flat roofs, comprising: a module strut; a front module support having a first length, the first end of which is attached to a first portion of the module strut; a rear module support having a second length, the first end of which is attached to a second region of the module strut, wherein the first length is greater than the second length, and wherein the second ends of the module supports are provided for attachment of the planar module, so that the flat Module can assume a predetermined angle, which is predetermined by the first and the second length and which is greater than zero, to the module struts; a front cover that can cover the space between the front module support and an adjacent element; and a rear cover that can cover the space between the rear module support and an adjacent element; wherein the extension member has attachment means for mounting another extension member of the modular cantilevered mounting system.
  • FIG. 1 shows schematically a cross section of the mounting system according to a first embodiment of the present invention
  • Fig. 2 shows schematically how basic elements and extension elements of the mounting system according to the present invention are assembled
  • FIG. 3 schematically shows a cross section of the mounting system according to a second embodiment of the present invention, with various elements of the first embodiment being modified by way of example;
  • Fig. 4 shows schematically a perspective representation of the embodiment of Fig. 3;
  • Fig. 5 shows the perspective view of Fig. 4 including a side cover.
  • Fig. 1 shows the basic structural elements of the invention. Specifically, in Fig. 1, which shows a cross section of the mounting system according to the present invention, a module stay 110 supported on two support devices 160-1 and 160-2, a front module support 120, a rear module support 130, a Front cover 150 and a rear cover 140. To attach a flat module 170 and the front module support 120 and the rear module support 130, the module supports 120 and 130 are provided with fastening devices 120-1 and 130-1.
  • the fixtures 120-1 and 130-1 are illustrated as including the planar module according to the coordinate system 180 in the Y direction, the fixture is not limited thereto. Further examples are explained in more detail in connection with FIG.
  • the term "sheet modulus” is understood to mean that the area dimensions are significantly larger than the thickness dimension, with the area area being generally rectangular, but not necessarily being.
  • solar modules in particular photovoltaic Voltaic modules (PV modules), solar panels, electrothermal solar modules, hydrothermal solar modules and air-thermal solar modules used.
  • PV modules photovoltaic Voltaic modules
  • the mounting system can also be used for attachment for any type of flat objects, such. B. for shading.
  • the flat module 170 is shown in dashed lines in the figures, since it is not part of the mounting system and is not necessary for its stabilization.
  • the above-mentioned elements are preferably made of bent, weather-resistant treated sheet metal due to the simple and favorable processing. But other materials can be used. For example, plastic moldings can also be used.
  • the front module support 120 is designed to be shorter than the rear module support so that a mounted module makes an angle in the range of about 5 ° to about 25 °, preferably about 10 ° to 15 °, and most preferably about 10 ° relative to the module strut 1 10 occupies. Furthermore, the front module support is designed so that the lower end of the solar module is more than 10 cm, preferably in the range of 20 cm to 40 cm above the roof surface to facilitate slipping of snow.
  • the z. B. can be a support plate with a support surface of about 5% to 20%, preferably about 10% of the solar module surface, you can reach a defined distance to the roof surface.
  • the mounting system of the present invention can be used both for construction on a foil roof and for construction on a roof with gravel. Due to the use of the support plate 160-1 and 160-2, unimpeded drainage on the flat roof is ensured.
  • the attachment of the back cover 140 is designed so that a defined vent gap is formed between the back cover 140 and the edge at the top of the solar module 170 (not shown in FIG. 1, in FIG. 3 with reference numeral 50).
  • the defined ventilation gap ensures in the flat roof mounting system the drying of the roof surface below the solar module 170 and the dissipation of pent-up heat. Due to the dimensioning of the breather gap (see # 50 in FIG. 3) and the defined spacing of the flat roof mounting system due to the use of the backing plate 160-1 and 160-2, the roof surface, a resulting chimney effect is used.
  • the support plate 160-1 and 160-2 is provided with screws 161 -2 and 161 -4, to which the module strut 1 10 are screwed through therein introduced in defined areas 1 1 1 and 1 12 holes 110-3 and 1- 10-5 can.
  • a first end of the front cover 150 and the rear cover 140 can be fastened to the module strut 110 with a screw 161-1 or 161-3.
  • a second end of the front cover 150 and the rear cover 140 is attached to the front module support 120 and the rear module support 130, respectively.
  • the first end of the front cover 150 and the rear cover 140 can be screwed to the module strut 110 via an additional screw (not shown) in the support plate 160-1 or 160-2.
  • the direction of inclination of the sheet-like module 170 provides an orientation for the terms “front” and “rear”. All terms relating to the word “front”, such as “front cover”, “front module support” or “front”, mean an arrangement on the side where the sheet module 170 is closer to the roof surface. Any words associated with the word “back”, such as “back cover”, “rear module support” or “back side”, mean an arrangement on the side where the sheet module 170 is farther from the roof surface than on the side Front.
  • the screw 161-2 of the front support plate 160-1 may be used to pass a front end of the module strut 110 of the module assembly M1 to the rear end of an adjacent module strut 110 of an adjacent module assembly M2 through the hole 110-1. 1 screwed in the fold of the adjacent module strut 110, as shown in Fig. 1.
  • Fig. 1 In Fig.
  • the adjacent module strut 1 10 of the adjacent module assembly M2 is shown in dashed lines.
  • adjacent module struts 110 By the connection of adjacent module struts 110 with the front support plate 160-1 to obtain a very stable connection between the successively arranged basic or extension elements.
  • Fig. 2 shows in a top view how basic modules and extension modules can be assembled into an array.
  • Coordinate system 280 is a projection of the coordinate system of FIG. 1 to facilitate orientation.
  • Fig. 2 shows that the flat roof mounting system according to the present invention can be arbitrarily extended and expanded due to its design and flexible in the number of solar modules side by side (in the x-direction) and one behind the other (in the y-direction).
  • the flat roof mounting system can be completely assembled and equipped with solar modules only in later work steps. Missing solar modules can be replaced by blind covers.
  • the flat roof mounting system can be prefabricated partially assembled and then completed on the roof surface.
  • FIG. 3 schematically shows a cross section of the mounting system according to the present invention, wherein various elements of the embodiment of FIG. 1 are modified by way of example. It should be emphasized that the modifications in FIG. 3 can be applied individually and in total to the embodiment in FIG.
  • Fig. 3 shows modifications of the module supports 120 and 130 of Fig. 1 as well as the module strut 110 of Fig. 1. These modifications facilitate the assembly of the system and thus reduce the time required for assembly and repair.
  • the front module support 120 further includes a rail 120-5, a module support plate 120-6 and a module attachment (not shown).
  • the rear module support 130 further includes a rail 130-5, a bracket 130-6 for the rear cover 140 and a module attachment (not shown).
  • the module supports 120 and 130 serve as profile supports 120 and 130, respectively, whose first end is fastened to the module strut 110.
  • At a second end of the profile support 120 and 130 is a rail 120-5 or 130-5 attached.
  • the module mounting is attached to the rail 120-5 and 130-5, respectively (not shown in Fig. 3, labeled with number 120-1 and 130-1 in Fig. 1, numbered 200 in Fig. 4).
  • the holder 130-6 is attached to the rear cover 140.
  • the bracket 130-6 is designed so that a venting gap 50 between the solar module 170 and the rear cover 140 remains free.
  • a module support plate 120-6 is attached to which the front cover 150 can be attached.
  • rail 120-5 or 130-5 allows on the one hand the support of the flat module 170 and on the other hand allows the universal attachment of module terminals.
  • flat modules such as photovoltaic modules may often only be mounted with type-specific mounting devices (module clamps). These prescribed mounting devices (module clamps) can be easily and technically correctly attached to the rails.
  • the attachment of a solar module can be done in various ways.
  • the mounts do not necessarily have to be attached to the rail 120-5 and 130-5, respectively, but may also be attached directly to the front and rear module supports 120 and 130, respectively, when material is to be saved (see Fig. 1). However, mounting via the rail 120-5 or 130-5 facilitates the assembly effort.
  • a mounting system which uses a U-shaped profile 130-1 (profile with a U-shaped cross-section) on the rear profile support 130 and a U-shaped profile 120-1 on the front profile support 130, in the solar module 170 can be inserted laterally.
  • the insertion and fixing of the solar module can be facilitated.
  • the solar module can be inserted using a screw-fastening in a, on the profile support 120 and rail 120-5 front and on the profile support 130 and rail 130-5 rear solar panel mount - in the form of an L-profile - and through the screwing on of a holder can be fixed.
  • the solar module may be attached to the substructure of the mounting system, e.g., using suitable solar module fixtures 200 that are adapted to the respective solar module 170 being used. Rail 120-5 and 130-5.
  • the solar module using standard AIu profile rails with a U-profile screws with the screw size M10 mm for attachment to the front of the profile support and on the rear profile support, as well as a U-profile with screws of the screw size M8 mm for fixing the solar module by means of suitable solar module attachments which are adapted to the particular solar module used, are attached.
  • the module rail 1 10 of a module assembly M1 may be composed of a module rail base 1 10-A and a spacer strut 190.
  • the front module support 150 and the rear module support 140 are fastened in the same manner as described in connection with FIG. 1.
  • a rear end of the module rail base 110-A has a fold, which serves as a connecting portion with the spacer strut 190.
  • the module rail base 1 10-A and the spacer bar 190 can be connected via the screw 161 -4 of the rear support device 160-2.
  • the rear cover is attached to the spacer strut 190.
  • the spacer strut 190 has at its rear end a rebate with a bore 1 10-1, and to which an adjacent module rail base 110-A of an adjacent module assembly M2 (shown in phantom) can be attached, eg via the screw 161 -2 of the front support device 160-1 as described in connection with FIG.
  • the front cover 140 (dashed line) of the adjacent module assembly M2 is attached to the spacer strut 190 of the module assembly M1. If there is no further module arrangement in front of the module arrangement M1, as is shown in FIG. 3, the front cover 140 of the module arrangement M1 must be fixed to a front panel holder 180 with a screw 161 -1, e.g. B. a tapping screw, are attached.
  • the front plate holder 180 is connected to the module rail base element 1 10-A, z. B. via a perforated fold on the front plate holder 180 which is bolted to the screw 161 -2 of the front support device 160-1.
  • the embodiment of the module rail described in connection with FIG. 3 represents a particularly favorable embodiment with regard to the installation effort. However, it is also modified further.
  • the module rail basic element 1 10-A can be extended forward, so that no front sheet holder 180 is necessary for the foremost (first) module arrangement.
  • Fig. 4 shows a 3-D view of a basic module according to Fig. 3.
  • the module clamps 200 can be seen, which can be attached to the rail 120-5 and 130-5.
  • the profile rails 120-5 and 130-5 universally allow the mounting of a wide variety of brackets, manufacturer-specific module clamps (brackets) can also be used.
  • FIG. 5 shows the 3-D view of FIG. 4 provided with side covers 210. This results in a completely enclosed, but downwardly open body, whereby the above-described aerodynamic effects of Ballastreduzitation come into play better.

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Abstract

Modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen (170) auf Flachdächern, wobei das modulare freitragende Montagesystem mindestens ein Grundelement zur Montage eines einzelnen flächigen Moduls (170) umfasst, wobei das Grundelement folgendes beinhaltet: eine erste und zweite Modulstrebe (110), die parallel nebeneinander angeordnet sind; eine erste und eine zweite vordere Modulstütze (120) mit einer ersten Länge, wobei ein erstes Ende der ersten vorderen Modulstütze (120) an einem ersten Bereich (111) der ersten Modulstrebe (110) befestigt ist, und wobei ein erstes Ende der zweiten vorderen Modulstütze (120) an einem ersten Bereich (111 ) der zweiten Modulstrebe (110) befestigt ist; eine erste und eine zweite hintere Modulstütze (130) mit einer zweiten Länge, wobei ein erstes Ende der ersten hintere Modulstütze (130) an einem zweiten Bereich (112) der ersten Modulstrebe (110) befestigt ist, wobei ein erstes Ende der zweiten hintere Modulstütze (130) an einem zweiten Bereich (112) der zweiten Modulstrebe (110) befestigt ist; wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist, und wobei die zweiten Enden der ersten und zweiten, vorderen und hinteren Modulstützen (120, 130) zur Befestigung des flächigen Moduls (170) vorgesehen sind, so dass das flächige Modul (170) einen vorbestimmten Winkel zu den Modulstreben (110) einnimmt, der durch die erste und die zweite Länge vorgegeben ist und der größer als Null ist; eine Frontabdeckung (150), die den Raum zwischen den zwei vorderen Modulstützen (120) abdeckt; und eine Rückabdeckung (140), die den Raum zwischen den zwei hinteren Modulstützen (130) abdeckt; wobei das Grundelement eine Befestigungsvorrichtung zum Anbau eines weiteren Grundelements oder eines Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems aufweist.

Description

Dachmontagesystem für Solarmodule
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Flachdachaufsatz für Solarmodule und insbesondere ein modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Solarmodulen auf Flachdächern.
Stand der Technik
Zur Gewinnung von Solarenergie benötigt man große Absorptionsflächen zum Absorbieren von Sonneneinstrahlung. Da Dächer weitgehend ungenutzte Flächen darstellen, die nicht anderweitig genutzt werden können, stellen Dächer einen idealen Standort zur Nutzung von Sonnenenergie dar. Weit verbreitet sind Befestigungen für Schrägdächer, da die windstabile Fixierung an der Dachfläche einfach zu realisieren ist.
Da es andererseits aber eine große Anzahl von Flachdächern insbesondere auch im industriellen Bereich gibt, ist es wünschenswert, auch Flachdächer zur Gewinnung von Solarenergie nutzbar zu machen.
Während es bei geneigten Dächern aufgrund des Gefälles relativ einfach ist, Befestigungen für Solarmodule anzubringen ohne die Dichtigkeit des Daches zu beeinträchtigen, besteht bei Flachdächern die generelle Gefahr, dass bei der Befestigung der Module die Dachhaut verletzt und das Dach damit undicht wird.
Ein solcher Dachaufsatz ist aus dem Dokument DE 10 2005 033 780 A1 bekannt. Um den Dachaufsatz insbesondere gegen Windlasten zu sichern, ist das Traggestell an einer entsprechend tragfähigen Unterkonstruktion des Daches verankert. Die am Traggestell erforderlichen Stützen durchdringen die Dachhaut, die hierdurch in ihrer Funktion als wasserdichtes Dachelement beeinträchtigt wird. Um dem entgegenzuwirken, müssen an den Durchdringungsstellen der Dachhaut aufwendige Abdichtungsmaßnahmen ergriffen werden.
Es sind weiter Flachdachaufsätze mit Traggestellen bekannt, die lediglich auf die Dachhaut des Flachdachs reibschlüssig aufgesetzt werden, also die ohne die Dachhaut durchdringende Verankerungselemente auskommen. Die Stabilisierung gegen Windlasten wird bei diesen Traggestellen durch ein hohes Eigengewicht aufgebracht, wozu die Gestellteile selbst besonders schwer ausgeführt sein können, wie aus dem Dokument DE 203 12 641 111 hervorgeht. In anderen Fällen ist das Traggestell mit Aufnahmevorrichtungen, wie Wannen, versehen, um eine Auflast aus einem Schüttgut aufbringen zu können. Eine solche Möglichkeit beschreibt das Dokument DE 203 11 967 IM .
Die Anordnung der Solarmodule bei den bekannten Dachaufsätzen erfolgt ohne weitere Berücksichtigung der aerodynamischen Verhältnisse insoweit, als die Module im seitlichen Bereich überstehend angeordnet sind und nicht nur auf ihrer Oberseite sondern auch auf ihrer Unterseite Windangriffsflächen bieten, wodurch ein hohes Eigengewicht des Dachaufsatzes nötig ist, um den Dachaufsatz windunempfindlich zu machen. Dadurch wird wiederum die Statik des Gebäudes beeinträchtigt.
Eine andere Lösung für einen Flachdachaufsatz zu Montage von Solarmodulen beschreibt das Dokument WO 2008/022719 A1. Dieses Dokument beschreibt einen Flachdachaufsatz mit einem Traggestell für eine Vielzahl von parallel angeordneten Solarmodulen. Der Flachdachaufsatz kann lediglich auf die Dachhaut des Flachdachs reibschlüssig aufgesetzt werden, ist aber zum Teil seitlich offen und ist deshalb windempfindlich. Weiterhin behindert das Tragegestell den Was- serfluss auf dem Dach und damit die Entwässerung der Dachfläche. Darüber hinaus kann der Flachdachaufsatz des Dokuments WO 2008/022719 nicht auf Dächern mit Kies- oder Granulatschüttung verwendet werden, da Unebenheiten schlecht ausgeglichen werden können. Da die Solarmodule auf dem Tragegestell so montiert sind, dass eine Kante des Solarmoduls nahezu auf der Dachfläche aufliegt, rutschen Schneelasten im Winter nur erschwert ab und beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit des Solarmoduls. Weiterhin ist der Flachdachaufsatz des Dokuments WO 2008/022719 nicht als universeller, selbsttragender Solarmodulträger zu verwenden, da nur Solarmodule eines bestimmten Typs (Größe, Befestigung) verwendet und montiert werden können, um dem Flachdachaufsatz strukturelle Stabilität zu geben. Auch kann die Größe des Flachdachaufsatzes nicht individuell an eine bestimmte Anzahl von Solarmodulen angepasst werden, so dass einzelne Module nachträglich angefügt werden können. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen auf Flachdächern bereitzustellen, welches ohne Verankerung an der Dachkonstruktion auskommt.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch modulares ein freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen auf Flachdächern gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 durch Zusammenfügen von Grundelementen gemäß des Anspruches 14 und Erweiterungselementen gemäß des Anspruches 15 gelöst.
Unter dem Begriff "freitragend" wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass das Montagesystem stabil aufgestellt werden kann, ohne dass ein flächiges Modul als stabilisierendes Element montiert sein muss. Unter dem Begriff "modular" wird hier verstanden, dass das Montagesystem auf eine beliebige Anzahl von flächigen Modulen ausgelegt und auch nachträglich erweitert werden kann.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen auf Flachdächern bereitgestellt, wobei das modulare freitragende Montagesystem mindestens ein Grundelement zur Montage eines einzelnen flächigen Moduls umfasst, wobei das Grundelement folgendes beinhaltet: eine erste und zweite Modulstrebe, die parallel nebeneinander angeordnet sind; eine erste und eine zweite vordere Modulstütze mit einer ersten Länge, wobei ein erstes Ende der ersten vorderen Modulstütze an einem ersten Bereich der ersten Modulstrebe befestigt ist, und wobei ein erstes Ende der zweiten vorderen Modulstütze an einem ersten Bereich der zweiten Modulstrebe befestigt ist; eine erste und eine zweite hintere Modulstütze mit einer zweiten Länge, wobei ein erstes Ende der ersten hintere Modulstütze an einem zweiten Bereich der ersten Modulstrebe befestigt ist, wobei ein erstes Ende der zweiten hintere Modulstütze an einem zweiten Bereich der zweiten Modulstrebe befestigt ist; wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist, und wobei die zweiten Enden der ersten und zweiten, vorderen und hinteren Modulstützen zur Befestigung des flächigen Moduls vorgesehen sind, so dass das flächige Modul einen vorbestimmten Winkel zu den Modulstreben einnimmt, der durch die erste und die zweite Länge vorgegeben ist und der größer als Null ist, eine Frontabdeckung, die den Raum zwischen den zwei vorderen Modulstützen abdeckt; und eine Rückabdeckung, die den Raum zwischen den zwei hinteren Modulstützen abdeckt; wobei das Grundelement eine Befestigungsvorrichtung zum Anbau eines weiteren Grundelements oder eines Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems aufweist.
Durch diese Anordnung erhält man ein modulares Montagesystem, das unabhängig von den flächigen Modulen stabil aufgestellt werden kann, und das ohne Verankerung in der Dachfläche auskommt. Die Anordnung erlaubt auch die Montage von beliebigen flächigen Modulen, d. h. von Modulen verschiedener Hersteller mit beliebiger Größe, Dicke, Montagepunkten, Gerahmten und Ungerahmten. Auch die Mischung verschiedener Module in einem Aufbau ist möglich. Durch die freitragende Konstruktion lässt sich das Montagesystem leichter zusammenbauen. Auch beim Austausch von beschädigten Modulen ist man nicht auf einen bestimmten Typ festgelegt. Weiterhin erreicht man durch die Frontabdeckung und die Rückabdeckung ein stromlinienförmiges Design, wodurch Wind das System gegen die Dachfläche drückt und dadurch weniger Statik beeinträchtigender Ballast zum Beschweren des Systems notwendig ist. Das System ermöglicht also eine ballastarme Dachkonstruktion ohne Verankerung im Dach. Weiterhin erlaubt das System eine zum Dach geneigte Montage der flächigen Module, so dass eine Kante des flächigen Moduls, die näher an der Dachfläche liegt, einen vorbestimmten Abstand zur Dachfläche, z.B. 20 cm, aufweisen kann. Dadurch kann im Winter Schnee besser abrutschen und die Funktion des flächigen Moduls wird weniger beeinträchtigt.
In einer Ausführungsform davon wird ein Montagesystem bereitgestellt, worin jede Modulstrebe auf mindestens zwei Stützvorrichtungen montiert sind, die die Modulstrebe unter einem vorbestimmten Abstand von einer Dachfläche halten können.
Durch die Stützvorrichtung wird der Wasserfluss in keiner Richtung behindert und Wasser, das sich auf dem Dach nach starkem Regen oder bei der Schneeschmelze staut, kann freier abfließen. Das Aufbausystem für Flachdächer gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders für niederschlagsreiche Gebiete (Schnee und Regen) geeignet, weil keine Behinderung des Wasserflusses auftritt. Dies wird erreicht durch die bodenseitig offene Konstruktion, die nur über die relativ kleinen Flächen der Stützvorrichtung auf dem Dach aufliegt.
In einer weiterführenden Ausführungsform davon ist das modulare freitragende Montagesystem so ausgelegt, dass sich zwischen dem flächigen Modul und der Rückabdeckung ein Spalt befindet, der größer als der vorbestimmten Abstand zwischen der Modulstrebe und der Dachfläche ist.
Der Spalt dient als ein definierter Entlüftungsspalt für das Abtrocknen der Dachoberfläche unterhalb des Solarmoduls sowie für das Ableiten von aufgestauter Wärme.
In einer weiteren Ausführungsform davon ist die Stützvorrichtungen mit Schrauben versehen ist, auf die die Modulstrebe aufgesteckt und mit der Stützvorrichtung verschraubt wird.
Die Schrauben erleichtern den Zusammenbau des Montagesystems. Weiterhin können die Schrauben auch als Verbindungselemente zum Anfügen von Grundelementen und Erweiterungselementen an bereits montierten Teilen des Montagesystems verwendet werden, was den Zusammenbau und die Erweiterung wesentlich erleichtert.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das modulare freitragende Montagesystem weiterhin ein Erweiterungselement, wobei das Erweiterungselement folgendes umfasst: eine dritte Modulstrebe, die parallel neben das Grundelement angeordnet wird; eine dritte vordere Modulstütze mit der ersten Länge, deren erstes Ende an einem ersten Bereich der dritten Modulstrebe befestigt ist; eine dritte hintere Modulstütze mit der zweiten Länge, deren erstes Ende an einem zweiten Bereich der dritten Modulstrebe befestigt ist, und wobei die zweiten Enden der zweiten vorderen und hinteren Modulstützen zusammen mit den zweiten Enden einer vorderen und hinteren Modulstütze eines angrenzenden Grundelements oder Erweiterungselements zur Befestigung eines zweiten flächigen Moduls vorgesehen sind, so dass das zweite flächige Modul den vorbestimmten Winkel zu den Modulstreben einnimmt; eine zweite Frontabdeckung, die den Raum zwischen der zweiten vorderen Modulstütze und einem angrenzenden Grundelement oder Erweiterungselement abdeckt; eine zweite Rückabdeckung, die den Raum zwischen der zweiten hinteren Modulstütze und dem angrenzenden Grundelement oder Erweiterungselement abdeckt.
Das Erweiterungselement verwendet die gleichen strukturellen Elemente wie das Grundelement, jedoch in geringerer Anzahl, was die Herstellung vereinfacht und kostengünstig macht.
In einer Ausführungsform wird die Befestigungsvorrichtungen zum Anbau eines weiteren Grundelements oder Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems durch eine Verbindungseinrichtung zwischen zwei Modulstreben gebildet, so dass ein hinterer Endbereich der ersten, zweiten oder dritten Modulstrebe mit einem vorderen Endbereich einer weiteren Modulstrebe verbindbar ist.
Dadurch lassen sich mehrere Modulstreben, die z. B. Teil verschiedener Grundelemente oder Erweiterungselemente sein können, in Längsrichtung miteinander verbinden. Die Verbindungseinrichtung kann beispielsweise durch Löcher in den Modulstreben realisiert werden, so dass die Modulstreben mit den Schrauben der Stützvorrichtungen zusammengefügt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform des Modularen freitragenden Montagesystems wird die Befestigungsvorrichtungen zum Anbau eines weiteren Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems durch eine Vorrichtung an der vorderen und hinteren Modulstütze gebildet, an die sich benachbarte flächige Module, benachbarte vordere Abdeckungen und benachbarte hintere Abdeckungen befestigen lassen.
Dadurch lassen sich Erweiterungselemente an das Montagesystem "seitlich" hinsichtlich der Modulstrebe (im Gegensatz zur vorher erwähnten "Längsrichtung") anfügen.
In einer weiteren Ausführungsform des modularen freitragenden Montagesystems weisen die vordere Modulstütze und die hintere Modulstütze Vorrichtungen zum Befestigen der flächigen Module auf. Damit lassen sich beliebige Arten von Modulbefestigungen verwenden.
In einer Ausführungsform davon sind die Vorrichtungen zum Befestigen der flächigen Module an unterschiedliche Modulgrößen und Typen anpassbar sind.
Damit ist es technisch möglich, herstellerspezifische Modulbefestigungen zu ersetzen.
In einer anderen Ausführungsform des modularen freitragenden Montagesystems umfassen die Vorrichtungen zum Befestigen der flächigen Module jeweils folgendes: eine Profilschiene, die an einem zweiten Ende der Modulstütze befestigt ist und auf der das flächige Modul (170) aufliegen kann; und eine Modulklemme, die an der Profilschiene befestigt ist.
Diese Ausführungsform erlaubt die Verwendung einer Profilschiene, die einerseits als Auflage für das flächige Modul dient und andererseits die universale Befestigung von Modulklemmen erlaubt. Flächige Module wie zum Beispiel Pho- tovoltaik Module dürfen aus sicherheitstechnischen Gründen häufig nur mit typspezifischen Halterungsvorrichtungen (Modulklemmen) montiert werden. Diese Halterungsvorrichtungen (Modulklemmen) können leicht und technisch korrekt an den Profilschienen befestigt werden. Damit wird kostengünstig ein universales Befestigungssystem bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform des modularen freitragenden Montagesystems sind m Grundelemente und (n-1 ) m Erweiterungselemente zu einer m x n Matrixanordnung angeordnet und verbunden, wobei m und n eine natürliche Zahl größer gleich 1 ist.
Das Montagesystem erlaubt die Errichtung von beliebig großen Modulfeldern auf Flachdächern, nur begrenzt durch die Dachfläche. Dabei ist es auch möglich, mehrere Matrixanordnungen unterschiedlicher Größe zu kombinieren. Z. B. ist es möglich eine 1 x 2 Anordnung an eine 6 x 4 Anordnung anzufügen. Damit ist auch die Fläche einer beliebigen Dachform nutzbar.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das modulare freitragende Montagesystem weiterhin 2 m Seitenabdeckungen für die m x n Matrixanordnung, wobei jede Seitenabdeckung den Raum zwischen einer Frontabdeckung und einer Rückabdeckung abdeckt, um einen rundum geschlossenen Aufbau zu bilden.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der Flachdachaufsatz einschließlich der Solarmodule einen komplett geschlossenen Dachaufbau darstellt, der unterseitig seitlich zur Dachhaut offen ist.
Dadurch wird der eingangs erwähnte aerodynamische Effekt verstärkt. Der aus allen möglichen Richtungen auftretender Wind streicht dabei oberhalb des Dachaufbaues hinweg. Dadurch entstehen zum einen Anpresskräfte und zum anderen Sogkräfte unterhalb des Dachaufbaues. Zusammen mit den Reibekräften durch die Auflageflächen des gesamten Aufbaugestelles wird der Dachaufsatz gegen ein Verschieben, Umkippen oder Abheben gesichert. Der genutzte aerodynamische Effekt wird durch den geschlossenen Dachaufbau besonders verstärkt.
Das heißt, diese Ausführungsform erlaubt eine Ballastreduzierung durch Ausnutzung aerodynamischer Kräfte.
Weiterhin wird der Kamineffekt zum Unterlüften der Module deutlich verstärkt.
In einer weiteren Ausführungsform sind die flächigen Module Photovoltaik Module und/oder Solarmodule.
Das Montagesystem erlaubt selbst eine Mischung von Modultypen.
Gemäß eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Grundelement für ein modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen auf Flachdächern bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine erste und zweite Modulstrebe, die parallel nebeneinander angeordnet sind; zwei vordere Modulstützen mit einer ersten Länge, deren jeweiliges erstes Ende jeweils an einem ersten Bereich der ersten bzw. zweiten Modulstrebe befestigt ist; zwei hintere Modulstützen mit einer zweiten Länge, deren jeweiliges erstes Ende jeweils an einem zweiten Bereich der ersten bzw. zweiten Modulstrebe befestigt ist, wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist, und wobei die zweiten Enden der Modulstützen zur Befestigung des flächigen Moduls vorgese- hen sind, so dass das flächige Modul einen vorbestimmten Winkel, der durch die erste und die zweite Länge vorgegeben ist und der größer als Null ist, zu den Modulstreben einnehmen kann; eine Frontabdeckung, die den Raum zwischen den zwei vorderen Modulstützen abdeckt; und eine Rückabdeckung, die den Raum zwischen den zwei hinteren Modulstützen abdeckt; und wobei das Grundelement eine Befestigungsvorrichtungen zum Anbau eines weiteren Grundelements oder eines Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems aufweist.
Gemäß eines dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Erweiterungselement für ein modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen auf Flachdächern bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Modulstrebe; eine vordere Modulstütze mit einer ersten Länge, deren erstes Ende an einem ersten Bereich der Modulstrebe befestigt ist; eine hintere Modulstützen mit einer zweiten Länge, deren erstes Ende an einem zweiten Bereich der Modulstrebe befestigt ist, wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist, und wobei die zweiten Enden der Modulstützen zur Befestigung des flächigen Moduls vorgesehen sind, so dass das flächige Modul einen vorbestimmten Winkel, der durch die erste und die zweite Länge vorgegeben ist und der größer als Null ist, zu den Modulstreben einnehmen kann; eine Frontabdeckung, die den Raum zwischen der vorderen Modulstütze und einem benachbarten Element abdecken kann; und eine Rückabdeckung, die den Raum zwischen der hinteren Modulstütze und einem benachbarten Element abdecken kann; wobei das Erweiterungselement eine Befestigungsvorrichtungen zum Anbau eines weiteren Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus der detaillierten Beschreibung hervor, wobei Bezug genommen wird auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 schematisch einen Querschnitt des Montagesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 2 schematisch zeigt, wie Grundelemente und Erweiterungselemente des Montagesystems gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengefügt werden;
Fig. 3 schematisch einen Querschnitt des Montagesystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei verschiedene Elemente der ersten Ausführungsform beispielhaft modifiziert sind;
Fig. 4 schematisch eine perspektivische Wiedergabe der Ausführungsform von Fig.3 zeigt; und
Fig. 5 die perspektivische Wiedergabe der Fig. 4 einschließlich einer Seitenabdeckung zeigt.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung wird auf die Figuren 1 bis 5 Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente beschreiben.
Fig. 1 zeigt die grundlegenden strukturellen Elemente der Erfindung. Im Einzelnen erkennt man in der Fig. 1 , die einen Querschnitt des Montagesystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, eine Modulstrebe 110, die auf zwei Stützvorrichtungen 160-1 und 160-2 gelagert ist, eine vordere Modulstütze 120, eine hintere Modulstütze 130, eine Frontabdeckung 150 und eine Rückabdeckung 140. Zur Befestigung eines flächigen Moduls 170 and der vorderen Modulstütze 120 bzw. der hinteren Modulstütze 130 sind die Modulstützen 120 und 130 mit Befestigungsvorrichtungen 120-1 und 130-1 versehen.
Obwohl in der Fig. 1 die Befestigungsvorrichtungen 120-1 und 130-1 so dargestellt sind, dass sie das flächige Modul gemäß des Koordinatensystems 180 in Y- Richtung umfassen, ist die Befestigungsvorrichtung nicht darauf beschränkt. Weitere Beispiele werden in Zusammenhang mit Fig. 3 näher erläutert.
Im hier verwendeten Zusammenhang wird unter dem Begriff "flächiges Modul" verstanden, dass die Flächenabmessungen bedeutend größer sind als die Dickenabmessung, wobei der Flächenquerschnitt in der Regel rechteckig ist, aber nicht sein muss. Vorzugsweise werden hier Solarmodule, insbesondere Photo- voltaik Module (PV Module), Sonnenkollektoren, Elektrothermische Solarmodule, Hydrothermische Solarmodule und Luftthermische Solarmodule eingesetzt. Das Montagesystem kann aber auch zur Befestigung für jede Art von flächigen Objekten, z. B. zum Abschatten, verwendet werden. Das flächige Modul 170 ist in den Figuren gestrichelt dargestellt, da es kein Bestandteil des Montagesystems ist und auch nicht zu dessen Stabilisierung nötig ist.
Die oben genannten Elemente werden auf Grund der einfachen und günstigen Bearbeitungsweise vorzugsweise aus gebogenem, witterungsbeständig behandeltem Blech gefertigt. Es können aber auch andere Materialien verwendet werden. Z. B. können auch Kunststoffformteile verwendet werden.
Die vordere Modulstütze 120 ist kürzer ausgelegt als die hintere Modulstütze, so dass ein montiertes Modul einen Winkel im Bereich von ca. 5° bis ca. 25°, vorzugsweise von ca. 10° bis 15°, und am meisten bevorzugt von ca. 10° relativ zu der Modulstrebe 1 10 einnimmt. Weiterhin ist die vordere Modulstütze so ausgelegt, dass das tiefer liegende Ende des Solarmoduls mehr als 10 cm, vorzugsweise im Bereich von 20 cm bis 40 cm oberhalb der Dachfläche liegt, um Abrutschen von Schnee zu erleichtern.
Durch die Stützvorrichtungen 160-1 und 160-2, die z. B. eine Stützplatte mit einer Stützfläche von ca. 5 % bis 20 %, vorzugsweise ca. 10 % der Solarmodulfläche sein kann, erreicht man einen definierten Abstand zur Dachoberfläche. Dadurch ist das Montagesystem der vorliegenden Erfindung sowohl zum Aufbau auf einem Foliendach als auch zum Aufbau auf einem Dach mit Kiesschüttung verwendbar. Aufgrund der Verwendung der Stützplatte 160-1 und 160-2 ist eine ungehinderte Entwässerung auf dem Flachdach sichergestellt.
Die Befestigung der Rückabdeckung 140 ist so ausgelegt, dass ein definierter Entlüftungsspalt zwischen der Rückabdeckung 140 und der Kante am oberen Ende des Solarmoduls 170 gebildet wird (in Fig. 1 nicht gezeigt, in Fig. 3 mit Bezugszeichen 50). Der definierte Entlüftungsspalt sichert in dem Flachdachmontagesystem das Abtrocknen der Dachoberfläche unterhalb des Solarmoduls 170 sowie das Ableiten von aufgestauter Wärme. Aufgrund der Dimensionierung des Entlüftungsspalts (siehe Nr. 50 in Fig. 3) und des definierten Abstands des Flachdachmontagesystems, auf Grund der Verwendung von der Stützplatte 160-1 und 160-2, zur Dachoberfläche, wird ein dabei entstehender Kamineffekt genutzt.
Die Stützplatte 160-1 und 160-2 ist mit Schrauben 161 -2 und 161 -4 versehen, auf die die Modulstrebe 1 10 über darin in definierten Bereichen 1 1 1 und 1 12 eingebrachten Bohrungen 110-3 und 1 10-5 aufgeschraubt werden können. Ein erstes Ende der Frontabdeckung 150 bzw. der Rückabdeckung 140 kann mit einer Schraube 161-1 bzw. 161-3 an der Modulstrebe 110 befestigt werden. Ein zweites Ende der Frontabdeckung 150 bzw. der Rückabdeckung 140 ist an der vorderen Modulstütze 120 bzw. der hinteren Modulstütze 130 befestigt. Alternativ dazu kann das erste Ende der Frontabdeckung 150 bzw. der Rückabdeckung 140 über jeweils eine zusätzliche Schraube (nicht gezeigt) in der Stützplatte 160-1 bzw. 160-2 mit der Modulstrebe 110 verschraubt werden.
Anzumerken ist, dass die Neigungsrichtung des flächigen Moduls 170 eine Orientierung für die Begriffe „ vorne" und „hinten" vorgibt. Alle Begriffe im Zusammenhang mit dem Wort „vorne", wie z. B. „Frontabdeckung", „vordere Modulstütze" oder „Vorderseite", bedeutet eine Anordnung auf der Seite, wo das flächige Modul 170 näher an der Dachfläche ist. Alle Begriffe im Zusammenhang mit dem Wort „hinten", wie z. B. „Rückabdeckung", „hintere Modulstütze" oder „Hinterseite", bedeutet eine Anordnung auf der Seite, wo das flächige Modul 170 weiter von der Dachfläche entfernt ist als auf der Vorderseite.
Um mehrere Elemente des Montagesystems (Grundelemente und Erweiterungselemente) in Längsrichtung, d. h. in der Neigungsrichtung des flächigen Moduls 170, hintereinander zu verbinden, weist ein hinteres Ende der Modulstrebe 1 10 einen Falz mit einem Loch 1 10-1 auf. Zum Verbinden zweier Modulanordnungen M1 und M2 kann die Schraube 161 -2 der vorderen Stützplatte 160-1 dazu verwendet werden, ein vorderes Ende der Modulstrebe 1 10 der Modulanordnung M1 mit dem hinteren Ende einer angrenzenden Modulstrebe 110 einer angrenzenden Modulanordnung M2 durch das Loch 110-1 im Falz der angrenzenden Modulstrebe 110 verschraubt, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist. In Fig. 1 ist die angrenzende Modulstrebe 1 10 der angrenzenden Modulanordnung M2 gestrichelt gezeichnet. Durch die Verbindung von angrenzenden Modulstreben 110 mit der vorderen Stützplatte 160-1 erhält man eine sehr stabile Verbindung zwischen den hintereinander angeordneten Grund- bzw. Erweiterungselementen. Eine etwas einfachere Montagemöglichkeit ist, wenn die Schraube 161-1 zur Befestigung der Vorderabdeckung 150 an der Modulstrebe 110 verwendet wird, die angrenzenden Modulstreben 110 miteinander zu verbinden (nicht gezeigt).
Fig. 2 zeigt in einer Ansicht von oben, wie Grundmodule und Erweiterungsmodule zu einem Array zusammengefügt werden können. Das Koordinatensystem 280 ist eine Projektion des Koordinatensystems von Fig. 1 um die Orientierung zu erleichtern.
Fig. 2 zeigt, dass das Flachdachmontagesystem gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund seiner Bauweise beliebig erweitert und ausgebaut werden kann und dabei flexibel in der Anzahl der Solarmodule nebeneinander (in x-Richtung) sowie hintereinander (in y-Richtung) ist. Das Flachdachmontagesystem kann komplett aufgebaut werden und erst in späteren Arbeitsschritten mit Solarmodulen bestückt werden. Dabei können fehlende Solarmodule durch Blindabdeckungen ersetzt werden. Das Flachdachmontagesystem kann teilmontiert vorgefertigt und dann auf der Dachfläche komplettiert werden.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt des Montagesystems gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei verschiedene Elemente der Ausführungsform von Fig. 1 beispielhaft modifiziert sind. Hervorzuheben ist, dass die Modifikationen in Fig. 3 einzeln und in der Summe auf die Ausführungsform in Fig.1 angewendet werden können.
Insbesondere zeigt Fig. 3 Modifikationen der Modulstützen 120 und 130 von Fig. 1 sowie der Modulstrebe 110 von Fig. 1. Diese Modifikationen erleichtern die Montage des Systems und reduzieren damit den Zeitaufwand bei der Montage und der Reparatur.
In Fig. 3 umfasst die vordere Modulstütze 120 weiterhin eine Profilschiene 120-5, ein Modulstützblech 120-6 und eine Modulbefestigung (nicht gezeigt). Die hintere Modulstütze 130 umfasst weiterhin eine Profilschiene 130-5, eine Halterung 130-6 für die Rückabdeckung 140 und eine Modulbefestigung (nicht gezeigt). Die Modulstützen 120 und 130 dienen als Profilstütze 120 bzw. 130, deren erstes Ende an der Modulstrebe 110 befestigt ist. An einem zweiten Ende der Profilstütze 120 bzw. 130 ist eine Profilschiene 120-5 bzw. 130-5 befestigt. Weiterhin ist an der Profilschiene 120-5 bzw. 130-5 die Modulbefestigung angebracht (in Fig. 3 nicht gezeigt; in Fig. 1 mit Nummer 120-1 und 130-1 gekennzeichnet; in Fig. 4 mit Nummer 200 gekennzeichnet).
An der hinteren Modulstütze 130 (Profilstütze) oder alternativ and der hinteren Profilschiene 130-5 ist die Halterung 130-6 für die Rückabdeckung 140 befestigt. Die Halterung 130-6 ist so ausgelegt, dass ein Entlüftungsspalt 50 zwischen dem Solarmodul 170 und der Rückabdeckung 140 frei bleibt.
An der Profilschiene 120-5 der vorderen Modulstütze ist ein Modulstützblech 120-6 befestigt, an dem auch die Frontabdeckung 150 befestigt werden kann.
Die Verwendung der Profilschiene 120-5 bzw. 130-5 erlaubt einerseits die Auflage des flächigen Moduls 170 und ermöglicht andererseits die universale Befestigung von Modulklemmen. Flächige Module wie zum Beispiel Photovoltaik Module dürfen aus sicherheitstechnischen Gründen häufig nur mit typspezifischen Halterungsvorrichtungen (Modulklemmen) montiert werden. Diese vorgeschriebenen Halterungsvorrichtungen (Modulklemmen) können leicht und technisch korrekt an den Profilschienen befestigt werden.
Die Befestigung eines Solarmoduls kann auf verschiedene Arten erfolgen. Die Befestigungen müssen nicht notwendigerweise an der Profilschiene 120-5 bzw. 130-5 angebracht werden, sondern können auch direkt and der vorderen und hinteren Modulstütze 120 bzw. 130 befestigt werden, wenn Material eingespart werden soll (siehe Fig. 1 ). Die Montage über die Profilschiene 120-5 bzw. 130-5 erleichtert jedoch den Montageaufwand.
In Fig. 1 wurde bereits ein Montagesystem vorgestellt, das ein U-förmiges Profil 130-1 (Profil mit U-förmigem Querschnitt) an der hinteren Profilstütze 130 und ein U-förmiges Profil 120-1 an der vorderen Profilstütze 130 verwendet, in das das Solarmodul 170 seitlich eingeschoben werden kann. Unter Verwendung eines aufklappbaren U-Profils kann das Einsetzen und Fixieren des Solarmoduls erleichtert werden. Alternativ dazu kann das Solarmodul unter Verwendung einer schraubbaren Befestigung in einer, an der Profilstütze 120 bzw. Profilschiene 120-5 vorne und an der Profilstütze 130 bzw. Profilschiene 130-5 hinten befestigten Solarmodulaufnahme - in Form eines L-Profils - eingelegt werden und durch das Aufschrauben einer Halterung fixiert werden.
In einer anderen Ausführungsform kann das Solarmodul unter Verwendung geeigneter Solarmodulbefestigungen 200, welche dem jeweils verwendetem Solarmodul 170 angepasst sind, an der Unterkonstruktion des Montagessystem, z.B. der Profilschiene 120-5 und 130-5, befestigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Solarmodul unter Verwendung von Standard AIu Profilschienen mit einem U-Profil mit Schrauben der Schraubengröße M10 mm zur Befestigung an der an der Profilstütze vorne und an der Profilstütze hinten, sowie mit einem U-Profil mit Schrauben der Schraubengröße M8 mm zur Befestigung des Solarmoduls mittels geeigneter Solarmodulbefestigungen welche dem jeweils verwendetem Solarmodul angepasst sind, befestigt werden.
Weiterhin mit Bezug auf Fig. 3 kann die Modulschiene 1 10 einer Modulanordnung M1 aus einem Modulschienengrundelement 1 10-A und einer Distanzstrebe 190 zusammengesetzt sein. Auf dem Modulschienengrundelement 1 10-A ist die vordere Modulstütze 150 und die hintere Modulstütze 140 auf die gleiche Art wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben befestigt. Ein hinteres Ende des Modulschienengrundelement 110-A weist einen Falz auf, der als Verbindungsbereich mit der Distanzstrebe 190 dient. Das Modulschienengrundelement 1 10-A und die Distanzstrebe 190 können über die Schraube 161 -4 der hinteren Stützvorrichtung 160-2 verbunden werden. Die Rückabdeckung ist an der Distanzstrebe 190 befestigt. Auch die Distanzstrebe 190 weist an ihrem hinteren Ende einen Falz mit einer Bohrung 1 10-1 auf, and dem ein angrenzendes Modulschienengrundelement 110-A einer angrenzenden Modulanordnung M2 (gestrichelt gezeichnet) befestigt werden kann, z.B. über die Schraube 161 -2 der vorderen Stützvorrichtung 160-1 wie es in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Die Vorderabdeckung 140 (gestrichelt gezeichnet) der angrenzenden Modulanordnung M2 wird dabei an der Distanzstrebe 190 der Modulanordnung M1 befestigt. Befindet sich vor der Modulanordnung M1 keine weitere Modulanordnung, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, muss die Vorderabdeckung 140 der Modulanordnung M1 an einer Frontblechhalterung 180 mit einer Schraube 161 -1 , z. B. einer Blechschraube, befestigt werden. Die Frontblechhalterung 180 ist mit dem Modul- schienengrundelement 1 10-A verbunden, z. B. über einen gelochten Falz an der Frontblechhalterung 180 der mit der Schraube 161 -2 der vorderen Stützvorrichtung 160-1 verschraubt ist.
Die in Verbindung mit Fig. 3 beschriebene Ausführungsform der Modulschiene stellt eine bezüglich des Montageaufwands besonders günstige Ausführungsform dar. Sie jedoch auch weiter modifiziert werden. Z. B. kann das Modulschienen- grundelement 1 10-A nach vorne verlängert werden, so dass keine Frontblechhalterung 180 für die vorderste (erste) Modulanordnung notwendig ist.
Fig. 4 zeigt eine 3-D Ansicht eines Grundmoduls gemäß der Fig. 3. In dieser Ansicht sind die Modulklemmen 200 zu sehen, die an der Profilschiene 120-5 und 130-5 befestigt werden können. Da die Profilschienen 120-5 und 130-5 die Montage verschiedenster Halterungen universell zulässt, können auch herstellerspezifische Modulklemmen (Halterungen) verwendet werden.
Unter Verwendung von Solarmodul spezifischen Modulhalterungen, welche von verschiedenen Solarmodulherstellern gefordert sind, können alle statischen und Genehmigungsrelevanten Erfordernisse zur Befestigung erfüllt werden.
Fig. 5 zeigt die 3-D Ansicht der Figur 4, die mit Seitenabdeckungen 210 versehen ist. Dadurch entsteht ein rundum abgeschlossener, aber nach unten offener Körper, wodurch die oben beschriebenen aerodynamischen Effekte der Ballastreduzierung besser zum Tragen kommen.
Weitere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung werden dem Fachmann angesichts dieser Beschreibung offensichtlich. Deshalb sollte die Beschreibung als eine Veranschaulichung betrachtet werden und dient dem Fachmann nur dazu, das allgemeine Prinzip der Durchführung der vorliegenden Erfindung zu lehren, deren Umfang durch die Patentansprüche vorgegeben wird.

Claims

Patentansprüche
1. Modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen (170) auf Flachdächern, wobei das modulare freitragende Montagesystem mindestens ein Grundelement zur Montage eines einzelnen flächigen Moduls (170) umfasst, wobei das Grundelement folgendes beinhaltet:
eine erste und zweite Modulstrebe (110), die parallel nebeneinander angeordnet sind;
eine erste und eine zweite vordere Modulstütze (120) mit einer ersten Länge, wobei ein erstes Ende der ersten vorderen Modulstütze (120) an einem ersten Bereich (111) der ersten Modulstrebe (110) befestigt ist, und wobei ein erstes Ende der zweiten vorderen Modulstütze (120) an einem ersten Bereich (111) der zweiten Modulstrebe (110) befestigt ist;
eine erste und eine zweite hintere Modulstütze (130) mit einer zweiten Länge, wobei ein erstes Ende der ersten hintere Modulstütze (130) an einem zweiten Bereich (112) der ersten Modulstrebe (110) befestigt ist, wobei ein erstes Ende der zweiten hintere Modulstütze (130) an einem zweiten Bereich (112) der zweiten Modulstrebe (110) befestigt ist;
wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist, und wobei die zweiten Enden der ersten und zweiten, vorderen und hinteren Modulstützen (120, 130) zur Befestigung des flächigen Moduls (170) vorgesehen sind, so dass das flächige Modul (170) einen vorbestimmten Winkel zu den Modulstreben (110) einnimmt, der durch die erste und die zweite Länge vorgegeben ist und der größer als Null ist;
eine Frontabdeckung (150), die den Raum zwischen den zwei vorderen Modulstützen (120) abdeckt; und
eine Rückabdeckung (140), die den Raum zwischen den zwei hinteren Modulstützen (130) abdeckt; wobei das Grundelement eine Befestigungsvorrichtung zum Anbau eines weiteren Grundelements oder eines Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems aufweist.
2. Modulares freitragendes Montagesystem nach Anspruch 1 , worin jede Modulstrebe (110) auf mindestens zwei Stützvorrichtungen (160-1 , 160-2) montiert sind, die die Modulstrebe (110) unter einem vorbestimmten Abstand von einer Dachfläche halten können.
3. Modulares freitragendes Montagesystem nach Anspruch 2, das so ausgelegt ist, dass sich zwischen dem flächigen Modul (170) und der Rückabdeckung (140) ein Spalt (50) befindet, der größer als der vorbestimmten Abstand zwischen der Modulstrebe (110) und der Dachfläche ist.
4. Modulares freitragendes Montagesystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Stützvorrichtungen (160-1 , 160-2) mit Schrauben (161-2, 161-4) versehen ist, auf die die Modulstrebe (110) aufgesteckt und mit der Stützvorrichtung (160-1 , 160-2) verschraubt wird.
5. Modulares freitragendes Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin ein Erweiterungselement umfasst, wobei das Erweiterungselement folgendes umfasst:
eine dritte Modulstrebe (110), die parallel neben das Grundelement angeordnet wird;
eine dritte vordere Modulstütze (120) mit der ersten Länge, deren erstes Ende an einem ersten Bereich (111) der dritten Modulstrebe (110) befestigt ist;
eine dritte hintere Modulstütze (130) mit der zweiten Länge, deren erstes Ende an einem zweiten Bereich (112) der dritten Modulstrebe (110) befestigt ist, und wobei die zweiten Enden der zweiten vorderen und hinteren Modulstützen (120, 130) zusammen mit den zweiten Enden einer vorderen und hinteren Modulstütze eines angrenzenden Grundelements oder Erweiterungselements zur Befestigung eines zweiten flächigen Moduls (170) vorgesehen sind, so dass das zweite flächige Modul (170) den vorbestimmten Winkel zu den Modulstreben (110) einnimmt;
eine zweite Frontabdeckung (150), die den Raum zwischen der zweiten vorderen Modulstütze (120) und einem angrenzenden Grundelement oder Erweiterungselement abdeckt;
eine zweite Rückabdeckung (140), die den Raum zwischen der zweiten hinteren Modulstütze (130) und dem angrenzenden Grundelement oder Erweiterungselement abdeckt.
6. Modulares freitragendes Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Befestigungsvorrichtungen zum Anbau eines weiteren Grundelements oder Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems durch eine Verbindungseinrichtung zwischen zwei Modulstreben (110) gebildet wird, so dass ein hinterer Endbereich der ersten, zweiten oder dritten Modulstrebe (110) mit einem vorderen Endbereich (110-2) einer weiteren Modulstrebe (110) verbindbar ist.
7. Modulares freitragendes Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Befestigungsvorrichtungen zum Anbau eines weiteren Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems durch eine Vorrichtung an der vorderen und hinteren Modulstütze (120, 130) gebildet wird, an die sich benachbarte flächige Module (170), benachbarte vordere Abdeckungen (150) und benachbarte hintere Abdeckungen (160) befestigen lassen.
8. Modulares freitragendes Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die vordere Modulstütze (120) und die hintere Modulstütze (130) Vorrichtungen (120-1 , 130-1 , 120-5, 130-5, 200) zum Befestigen der flächigen Module (170) aufweisen.
9. Modulares freitragendes Montagesystem nach Anspruch 8, worin die Vorrichtungen (120-1 , 130-1 , 120-5, 130-5, 200) zum Befestigen der flächigen Module (170) an unterschiedliche Modulgrößen und Typen anpassbar sind.
10. Modulares freitragendes Montagesystem nach einem der Ansprüche 8 und 9, worin die Vorrichtungen (120-5, 130-5, 200) zum Befestigen der flächigen Module (170) jeweils folgendes umfasst:
eine Profilschiene (120-5, 130-5), die an einem zweiten Ende der Modulstütze (120, 130) befestigt ist und auf der das flächige Modul (170) aufliegen kann; und
eine Modulklemme (200), die an der Profilschiene (120-5, 130-5) befestigt ist.
11. Modulares freitragendes Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin m Grundelemente und (n-1) m Erweiterungselemente so angeordnet und verbunden sind, dass sie eine m x n Matrixanordnung bilden, wobei m und n eine natürliche Zahl größer gleich 1 ist.
12. Modulares freitragendes Montagesystem nach Anspruch 11 , das weiterhin 2 m Seitenabdeckungen für die m x n Matrixanordnung aufweist, wobei jede Seitenabdeckung den Raum zwischen einer Frontabdeckung und einer Rückabdeckung abdeckt, um einen rundum geschlossenen Aufbau zu bilden.
13. Modulares freitragendes Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die flächigen Module (170) Photovoltaik Module und/oder Solarmodule sind.
14. Grundelement für ein modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen (170) auf Flachdächern, das Folgendes umfasst:
eine erste und zweite Modulstrebe (110), die parallel nebeneinander angeordnet sind; zwei vordere Modulstützen (120) mit einer ersten Länge, deren jeweiliges erstes Ende jeweils an einem ersten Bereich (111) der ersten bzw. zweiten Modulstrebe (110) befestigt ist;
zwei hintere Modulstützen (130) mit einer zweiten Länge, deren jeweiliges erstes Ende jeweils an einem zweiten Bereich (112) der ersten bzw. zweiten Modulstrebe (110) befestigt ist, wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist, und wobei die zweiten Enden der Modulstützen (120, 130) zur Befestigung des flächigen Moduls (170) vorgesehen sind, so dass das flächige Modul (170) einen vorbestimmten Winkel, der durch die erste und die zweite Länge vorgegeben ist und der größer als Null ist, zu den Modulstreben (110) einnehmen kann;
eine Frontabdeckung (150), die den Raum zwischen den zwei vorderen Modulstützen (120) abdeckt; und
eine Rückabdeckung (140), die den Raum zwischen den zwei hinteren Modulstützen (130) abdeckt; und
wobei das Grundelement eine Befestigungsvorrichtungen zum Anbau eines weiteren Grundelements oder eines Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems aufweist.
15. Erweiterungselement für ein modulares freitragendes Montagesystem zur Montage von beliebigen flächigen Modulen (170) auf Flachdächern, das Folgendes umfasst:
eine Modulstrebe (110);
eine vordere Modulstütze (120) mit einer ersten Länge, deren erstes Ende an einem ersten Bereich (111) der Modulstrebe (110) befestigt ist; eine hintere Modulstützen (130) mit einer zweiten Länge, deren erstes Ende an einem zweiten Bereich (112) der Modulstrebe (110) befestigt ist, wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist, und wobei die zweiten Enden der Modulstützen (120, 130) zur Befestigung des flächigen Moduls (170) vorgesehen sind, so dass das flächige Modul (170) einen vorbestimmten Winkel, der durch die erste und die zweite Länge vorgegeben ist und der größer als Null ist, zu den Modulstreben (110) einnehmen kann;
eine Frontabdeckung (150), die den Raum zwischen der vorderen Modulstütze (120) und einem benachbarten Element abdecken kann; und
eine Rückabdeckung (140), die den Raum zwischen der hinteren Modulstütze (130) und einem benachbarten Element abdecken kann;
wobei das Erweiterungselement eine Befestigungsvorrichtungen zum Anbau eines weiteren Erweiterungselements des modularen freitragenden Montagesystems aufweist.
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