DE102008026498A1

DE102008026498A1 - Befestigung von Solarmodulen auf Baukörpern

Info

Publication number: DE102008026498A1
Application number: DE102008026498A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Ulrich
Original assignee: Ulrich Siegfried Dipl-Ing
Current assignee: Ulrich Siegfried Dipl-Ing
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-03
Also published as: DE102007039755A1

Abstract

Die bekannten Befestigungen von Solarmodulen auf Baukörpern, insbesondere Dächern, bestehen aus einer Vielzahl von einzelnen unterschiedlich gestalteten Elementen, die Verbindungen erfordern. Sie erfordern einen hohen Montageaufwand. Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zu Grunde, die Befestigung der Module, insbesondere die zugehörigen Bügel nach der Patentanmeldung 10 2007 039 755.2 weiter zu verbessern und leichter montierbar auszuführen. Es sollen die Anzahl der unterschiedlichen Elemente verringert werden. Die Montage soll ohne spezielle Werkzeuge möglich sein. An notwendigen Kreuzungspunkten von Montageschienen soll eine leichte und sichere Verbindung möglich sein. Erfindungsgemäß werden die bekannten Befestigungsbügel derart gestaltet, dass diese die Montageschiene so umschließen, dass ein Schenkel in die Längsnut der Montageschiene eingreift und der andere Schenkel auf der anderen Seite bis um die Unterkante reicht, und durch Kippen einrastet. Bei erforderlichen Kreuzungen der Montageschienen ist ein Kreuzstück angeordnet, in deren Schenkeln Aussparungen für die Montageschienen eingebracht sind. Mit einem Klemmelement wird die geneigt verlaufende Montageschiene arretiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigung von Solarmodulen für Solaranlagen nach Patentanmeldung 10 2007 039 755.2 . Mit der Befestigung werden auf dem Baukörper, insbesondere auf dem Dach oder an einer Wand, vorzugsweise gerahmte Module oder Kollektoren befestigt.
Zur Befestigung und der Montage der Solarmodule oder Kollektoren (nachfolgend als Module benannt), sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt. Diese sind jedoch mit Mängeln behaftet, die im Wesentlichen darin bestehen, dass diese einen relativ hohen Montageaufwand erfordern, materialintensiv und kompliziert gestaltet sind. Dadurch ist auch je nach Ausführungsvariante letztendlich die Montage der Module und des Gestells fÜr die Montage der Module schwierig und zeitintensiv.
Die meisten der Ausführungsarten der bekannten Montagesysteme beruhen auf einem Grundprinzip, indem auf der Dachhaut bzw. der Dachkonstruktion längs und/oder quer verlaufend Montageschienen aufgebracht sind, auf denen mittels Befestigungselementen die Module gehalten werden.
Zur Beseitigung der Mängel am Stand der Technik wurde vorgeschlagen, die Befestigung der Module derart zu gestalten, dass eine auf dem Dach oder der Unterkonstruktion befestigte rhombusförmige hohle Montageschiene auf mindestens einer Längsseite eine Nut besitzt und die Module auf der Schmalseite der Montageschiene aufliegen. Zwischen jeweils zwei Modulen sind u-förmige Hutschienen angeordnet, in denen ein Bolzen mit einer exzentrischen Nut gelagert ist. In dieser Nut ist ein Bügel mit einem Langloch eingesetzt, der in seinem unteren Bereich die Montageschiene an einer Längsseite umgibt, wobei sein Ende noch geringfügig über die untere Schmalseite reicht. Ein Vorsprung an der Längsseite des Bügels ragt in die Nut der Montageschiene.
Durch Drehen des Bolzens mit einem Werkzeug bewirkt der Exzenter ein Heranziehen der Hutschiene an die Module und damit die sichere Halterung der Module auf der Montage schiene.
Diese Lösung, insbesondere die Halterung der Module auf der Montageschiene, hat bedingt durch die Gestaltung der Bügel den Nachteil, dass die Bügel vor der Montage der Module auf die Montageschiene aufgereiht werden müssen und jeweils zwischen zwei Modulen in die Hutschiene gebracht werden.
Diese Montagemethode bei der derzeitigen Gestaltung der Bügel erfordert noch einen relativ hohen Montageaufwand. Vor allem ist es nicht möglich, den Bügel von der Montageschiene zu lösen, ohne die Lage der Module zu verändern, was auch ein Mangel ist, wenn während der Montage der Module oder nachträglich ein Modul ausgewechselt werden muss. Ein weiterer Mangel tritt in bestimmten Ausführungen der Montaggestelle für die Module auf, wenn die Gesamtfläche sehr groß ist. In diesem Fall müssen aus Gründen der Stabilität außer den quer zur Dachfläche verlaufenden Montageschienen noch senkrecht du diesen verlaufende Montageschienen angeordnet werden. Bei der Montage dieser Montageschiene tritt der Mangel auf, dass die senkrecht verlaufenden Montageschienen infolge der Schwerkraft auf der Schräge verrutschen. Um das zu verhindern, sind zusätzliche Mittel erforderlich, diese zumindest während der Montage der Module zu arretieren. Es werden Schraubverbindungen verwendet, die den Mangel aufweisen, dass die Montage durch zusätzliche Teile erschwert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Befestigung der Module nach der Patentanmeldung 10 2007 039 755.2 , insbesondere die Bügel derart zu verbessern, dass diese ohne die Lage der Module zu verändern auf die Montageschienen aufgesetzt und auch gelöst werden können. Dabei sollen keine zusätzlichen Bauelemente erforderlich werden und der zeitliche Aufwand bei der Montage bzw. Demontage nicht erhöht, sondern soll noch verringert werden. Das bedeutet, dass auch keine speziellen Werkzeuge bei der Montage der Bügel erforderlich sind.
Es besteht auch die Aufgabe, eine Lösung dahin gehend zu schaffen, dass die an den Enden der Montageschienen anzubringenden Bügel so ausgeführt werden, dass sie für beide Seiten beliebig einsetzbar sind. Nach der bekannten Ausführung mussten diese in zwei Ausführungen jeweils seitenverkehrt angefertigt werden. Das hatte den Nachteil, dass diese verschiedenen Ausführungen für im Prinzip einen Zweck hergestellt werden mussten, was die Herstellung erschwert und auch bei der Montage nachteilig ist.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass bei erforderlicher Anordnung von quer und längs verlaufenden Montageschienen, an den jeweiligen Kreuzungspunkten der aufeinander liegenden Montageschienen ein Montagelement zu schaffen ist, welches ein Verschieben der senkrecht verlaufenden Montagschiene zumindest bis zur Montage der Module verhindert und außerdem eine feste Verbindung der Montageschienen miteinander sichert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach Anspruch 1 derart gelöst, dass der Bügel in seiner Geometrie so gestaltet ist, dass er die Montageschiene nur noch u-förmig umschließt, indem er an der dem Modul zugewandten Schmalseite der Montageschiene anliegt, und an einer Längsseite so verläuft, dass ein Schenkel entlang dieser Längsseite der Montageschiene verläuft, und geringfügig um die Kante der unteren Schmalseite der Montageschiene reicht. Es wird ein Haken gebildet. Dieser Schenkel ist jedoch in seinem mittleren Bereich so ausgebildet, dass er einen Abstand von der Montagschiene aufweist, was zum Montieren durch Kippen derselben auf die Montageschiene erforderlich ist. Der andere Schenkel des Bügels verläuft entlang der gegenüberliegenden Längsseite der Montageschiene und endet hakenförmig in der Längsnut der Montageschiene. Insgesamt muss der Bügel geringfügig federn, um auf der Montageschiene federnd einzurasten und diese mit optimaler Spannkraft zu umschließen. Er muss auch durch Kippen wieder lösbar sein.
Zur Montage wird der Bügel schräg auf die Montageschiene aufgesetzt und mit seinem kurzen Schenkel, dessen Ende als Haken ausgebildet ist, in die Nut der Montageschiene eingesetzt, und durch Drehen um diesen Punkt um die Montageschiene gekippt, bis der lange Schenkel des Bügels mit seinem Ende um die untere Kante der Montageschiene einrastet. Durch Drehen des Bolzens mit dem in der der exzentrischen Nut wird wie bekannt der Bügel nach oben gezogen und presst das Modul gegen die Montageschiene.
Zum besseren federnden Einrasten und formschlüssig Umschließen des Bügels um die Montageschiene ist es zweckmäßig, den Bügel so zu gestalten, dass mindestens sein längerer Schenkel federnd um die Montageschiene einrastet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht nunmehr darin, dass der Bügel in seinem oberen Bereich eine Federwirkung dadurch erhält, indem in diesem Bereich einen Schlitz eingebracht ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Bügels, wenn dieser an den Enden der Montageschienen anzuordnen ist, besteht darin, dass dieser Bügel eine Geometrie besitzt, um ihn beliebig an jeden der beiden Enden verwenden zu können. Dazu besitzen diese Bügel, nicht die Geometrie wie die Bügel der mittleren Bereiche mit einer offenen Seite der Schenkel, sondern dieser ist allseitig geschlossen. Jedoch ist die Öffnung so ausgebildet, dass der Bügel in beiden Richtungen, d. h., auch spiegelbildlich entsprechend der Schrägstellung ermöglicht ist.
Eine weitere Ausgestaltung des Befestigungssystems beim Vorhandensein von quer und längs auf dem Dach übereinander verlaufenden Montageschienen besteht darin, ein Montageelement als Kreuzstück, dessen Grundkörper ein Winkelstück ist, anzuordnen, und kreuzweise in jedem Schenkel Aussparungen in einer Geometrie einzubringen, in welche die Montageschienen ähnlich wie die Bügel in diese durch Kippen einlegbar sind.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass der Grundkörper u-förmig ist, und die Öffnungen zur Aufnahme der Montageschienen in den beiden Ebenen so angeordnet sind, dass eine Montageschiene durch die beiden Schenkel, und die andere Montageschiene darüber durch den Steg geführt ist.
Diese Ausgestaltung hat noch den Vorteil, dass die Führung der durch die Öffnungen in den Stegen besser ist.
Es ist aber auch möglich, dass der Grundkörper des Kreuzstückes das Profil eines Vierkantes besitzt, und die Öffnungen für die Montageschienen jeweils gegenüber in die Seiten des Vierkants in der Höhe versetzt eingebracht sind.
Verhinderung des Verrutschens der senkrecht angeordneten Montageschiene ist an einem Schenkel des Kreuzstückes ein Klemmelement, vorzugsweise eine Flügelschraube derart angeordnet, dass diese gegen diese Montageschiene drückt.
An drei Auführungsbeispielen wird die Erfindung beschrieben.
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1: einen Bügel vor dem Aufsetzen auf die Montageschiene
2: einen Bügel auf der Montageschiene aufgebracht,
3: einen Bügel als Endstück,
4: ein Kreuzstück in Winkelform im montierten Zustand.
Gemäß 1 ist in vorteilhafter Weise der Bügel 4 aus Flachmaterial gefertigt. Er ist u-förmig gestaltet und hat in seinem oberen Teil eine Bohrung 12, durch welche der Bolzen 8 in bekannter Weise derart gesteckt ist, dass der Bügel 4 in der exzentrischen Nut 9 gelagert ist.
Die in bekannter Weise auf dem Dach befestigte rhombusförmige hohle Montageschiene wird von den beiden Schenkeln 4.1; 4.2 des Bügels 4 umschlossen ist. Ein langer Schenkel 4.1, er an der Längsseite der Montagschiene 1 anliegt, ist an seinem unteren Ende so ausgeführt, dass er noch gering über die untere Kante der Montageschiene 1 reicht. Er ist als Haken 13 ausgebildet. Der andere kurze Schenkel 4.2 hat nur die Länge, dass er bis zur in der Längsseite der Montageschiene 1 eingebrachten Nut 7 reicht. Dieses Ende ist auch derart ausgebildet, dass es als Haken in die Nut 7 der Montageschiene 1 eingreift.
Im oberen Bereich des Bügels 4 ist ein Schlitz 14 eingebracht, der eine definierte Federwirkung und Spannkraft hervorruft.
Der lange Schenkel 4.1 des Bügels 4 ist auf seiner Innenseite so ausgeformt, dass ein Abstand zwischen ihm und der Montageschiene 1 entsteht. Dieser Abstand ist erforderlich, damit der Bügel 4 über die Kante der Montageschiene 1, wie die 2 zeigt, gekippt werden kann.
In 2 ist die Montage des Bügels 4 zur Befestigung auf der Montageschiene 1 dargestellt.
Der Bügel 4 wird auf den Bolzen 8 in der exzentrischen Nut 9 (nicht gezeichnet, siehe Hauptpatentanmeldung 10 2007 039 755.2 ) aufgeschoben. Mit dem langen Schenkel 4.1 wird der Bügel 4 schräg auf der Montageschiene 1 derart aufgesetzt, dass der kurze Schenkel 4.2 in die Nut 7 der Montageschiene 1 einrastet. Danach wird der Bügel 4 geschwenkt, bis sein als Haken ausgebildetes Ende um die Kante der Montageschiene 1 einrastet.
Danach wird in bekannter Weise der Bolzen 8 in der Hutschiene 3 gedreht, wobei durch die Exzenterwirkung der Bügel 4 nach oben gezogen wird und die Module 2 gegen die Montageschiene 1 gepresst werden.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung des Bügels besteht darin, dass die Montagezeit verringert wird, ohne den materiellen Aufwand zu erhöhen. Es ist wesentlich einfacher, die Bügel bei der Montage des Moduls 2 auf die Montagschiene aufzubringen, denn das Aufschieben auf die Montagschiene 1 entfällt. Dieser Vorteil wirkt sich auch bei notwendigen Änderungen oder beim Austauschen von Modulen 2 aus. Der Bügel wird in seiner Herstellung auch nicht teuerer, denn es ist nach wie vor ein Stanzteil.
In 3 ist ein Bügel 4 gezeigt, der an den Enden, d. h., außen an den letzten Modulen 2 der gesamten Fläche angeordnet sein muss. Durch seine geometrisch symmetrisch gestaltete Öffnung 19 ist er auf jeder Seite einsetzbar.
Die 4 zeigt den Bereich der Befestigung, an dem sich eine senkrecht und eine waagerecht verlaufende Montageschiene 1.1 und 1.2 kreuzen. Das dazu anzuordnende Kreuzstück 15 ist als Winkel gestaltet, wobei jeder Schenkel eine Aussparung 16 besitzt, die so ausgeführt ist, dass die Montageschienen 1 derart einrasten, dass sie übereinander zu liegen kommen. Die Aussparung 16 ist in ihrer Geometrie, sowohl dem Querschnitt der Montageschiene 1 angepasst als auch so ausgeführt, dass die Montageschiene 1 in dieser wie die Bügel 4 einrastend gehalten wird.
Zur Verhinderung des Verschiebens der senkrecht zur Dachschräge verlaufenden Montageschiene 1.2 durch ihre Schwerkraft, ist in dem entsprechenden Schenkel im Bereich dieser Montageschiene 1.2 an dem Schenkel eine Verstärkung 17 vorgesehen, in welcher eine Flügelschraube 18 so eingebracht ist, dass sie gegen die Montageschiene 1.2 drückt. Diese Flügelschraube 18 genügt an nur jeweils einer Stelle im Bereich der senkrecht verlaufenden Montageschiene 1.2, da mit der Montage des ersten Moduls 2 bereits der erforderliche Halt gegeben ist. Die Flügelschraube 18 kann nach der Montage der Module 2 wieder entfernt werden.
Die Grundform des Kreuzstückes 15 kann auch ein u-Profil sein oder ein Vierkanthohlkörper. Wesentlich ist, dass die Aussparungen 16 in den jeweiligen Schenkeln bzw. Seiten entsprechend eingebracht sind, damit die Montageschienen 1.1, 1.2 sich kreuzend aufeinander liegend montierbar sind.

3: Hutschiene
4: Bügel
4.1: Schenkel lang
4.2: Schenkel kurz
7: Nut
8: Bolzen
9: Nut
12: Bohrung
13: Haken
14: Schlitz
15: Kreuzstück
16: Aussparung
17: Verstärkung
18: Flügelschraube
19: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007039755 [0001, 0008, 0032]

Claims

Befestigung von Solarelementen auf Baukörpern, wobei die Module (2) im Abstand auf dem Baukörper, vorzugsweise dem Dach auf längs und/oder quer verlaufenden Montageschienen (1) befestigt sind, die Montageschienen (1) ein Hohlprofil mit dem Querschnitt eines Rhombus aufweisen, und an mindestens einer Längsseite eine Nut (7) besitzen, wobei die Schmalseite parallel zu den Modulen (2) verläuft, und zwischen den Modulen (2) Bügel (4) angeordnet sind, die die Montageschiene (1) umschließen und in ihrem oberen Teil über die Module (2) ragen, zwischen den Modulen (2) sind u-förmige Hutschienen (3) angeordnet, deren obere Schenkel nach außen abgewinkelt sind, und in deren unteren Steg ein Schlitz (5) eingebracht ist, durch den der Bügel (4) geführt ist, der mittels eines Bolzens (8) mit einer exzentrischen Nut (9) so spannbar ist, dass die Module (2) an die Montageschiene (1) gepresst werden, nach Patentanmeldung 10 2007 039 755.2 dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (4) u-förmig ausgebildet ist, und ein Schenkel (4.1) eine Längsseite und geringfügig die untere Kante der Montageschiene (1) umschließt, und der andere Schenkel (4.2) bis in die Nut (7) der Montageschiene (1) hakenförmig reicht.
Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein über eine Längsseite der Montageschiene (1) reichender Schenkel (4.1) des Bügels (4) federnd um die Montageschiene (1) rastend ausgeführt ist.
Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den oberen Teil des Bügels (4) einen Schlitz (14), vorzugsweise schräg verlaufend eingebracht ist.
Befestigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (4), der an den Enden der Montageschiene (1) angeordnet ist, die Montageschiene (1) allseitig umschließt, und die Öffnung (19) symmetrisch eine Geometrie aufweist, wodurch eine Schrägstellung des Bügels (4) auf der Montageschiene (1) nach jeder Seite ermöglicht ist.
Befestigung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt im oberen Bereich des Bügels (4) durch Einbringen einer Öffnung, vorzugsweise eines Schlitzes (14), verjüngt ist.
Befestigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das im Bereich der sich kreuzenden, übereinander liegenden Montageschienen (1.1; 1.2) ein Kreuzstück (15) angeordnet ist, dessen Grundform ein Winkel ist, dass in jeden Schenkel (19) eine Aussparung (16) in Form der Montageschiene (1), derart eingebracht ist, dass die sich kreuzenden Montageschienen (1.1; 1.2) einander berühren, und dass an dem Schenkel (19), in dessen die Aussparung (16) für die die Montageschiene (1.2), die in Richtung der Dachneigung verläuft, ein Klemmelement, das die dieses Montageschiene (1.2) arretiert, angeordnet ist.
Befestigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform des Kreuzstückes (15) ein u-Profil ist, in dessen Schenkel jeweils gegenüber Aussparungen (16) für die Montageschiene (1.1), und in dem Steg des u-Profils in der Höhe versetzt zu den Aussparungen (16) in den Stegen für die andere Montageschiene (1.2) eingebracht sind.
Befestigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform des Kreuzstückes (15) ein Vierkant-Hohlprofil ist, in dessen jeweils gegenüber liegenden Seiten die Aussparungen (16) in der Höhe versetzt eingebracht sind.
Befestigung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement eine Flügelschraube (18) ist, die in einem Schenkel an der Stelle eingeschraubt ist, dass sie gegen die Montageschiene (1.2) drückt.