DE202009002112U1

DE202009002112U1 - Dachkonstruktion mit Solarmodul

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Publication number: DE202009002112U1
Application number: DE202009002112U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2019-02-14
Also published as: WO2010092121A3; EP2396824A2; WO2010092121A2

Abstract

Dachkonstruktion mit mindestens einem Solarmodul (2, 2', 2''), aufweisend mindestens einen Dachträger (4', 4', 4''), auf dem das Solarmodul (2, 2', 2'') so befestigt sind, dass seine Hauptebene einen Winkel β zwischen 10° und 25° mit der Ebene des Dachträgers einschließt, wobei der Dachträger (4', 4', 4'') durch Stützen (6, 8) getragen wird, gegenüber denen der Dachträger einen Winkel α zwischen 75° und 85° aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dachkonstruktion mit mindestens einem, bevorzugt einer Vielzahl von Solarmodulen, deren Strom in das öffentliche Netz eingespeist oder vor Ort verbraucht werden kann.
Mit dem solartechnischen Energiepotential kann theoretisch das 3,8 fache des weltweiten Energiebedarfs gedeckt werden. Bisher wird Solarenergie in erster Linie auf Dachflächen erzeugt. In Deutschland ergibt sich dafür ein solares Flächenpotential von 400 km² oder 60 TW_el/Jahr. Das Flächenpotential von Parkplatzflächen mit 450 km² oder 67 TW_el/Jahr wurde bisher nicht berücksichtigt.
Europa liegt zwischen dem 35° und 70° Breitengrad. Somit gelten für die solare Energieerzeugung je nach Standort unterschiedliche Anforderungen. Während der Azimut stets eine ideale Südausrichtung erfordert und somit zu vernachlässigen ist, bestimmt vor allem die Modulneigung die Effektivität der solaren Energieerzeugung.
So liegt im südlichsten Teil Europas der optimale Aufstellwinkel bei 30° gegenüber der Senkrechten, während der nördlichste Teil Europas eine Modulneigung von 48° erfordert. Für solare Gebäudekonstruktionen bedeutet dies, das deren nördliches Höhenmass das 1,85 bis 2,63 fache des südlichen Höhenmasses erfordert. Aus architektonischer Sicht werden dadurch sehr sperrige, ungefällige und wenig attraktive Dachkonstruktionen erforderlich, welche sich in dichter besiedelten Gebieten und Metropolen nur schwer oder gar nicht einfügen lassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Angabe einer Dachkonstruktion, welche die Winkelkonstruktion optimiert, die geeignet ist, eine Regenwasserabführung bereitzustellen, die elektrischen Komponenten, das heisst AC sowie DC, auf engstem Raum verläßlich unterzubringen, als auch eine energiesparende Beleuchtungstechnologie integrieren zu können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist angegeben eine Dachkonstruktion mit mindestens einem Solarmodul, aufweisend mindestens einen Dachträger, auf dem das Solarmodul so befestigt ist, dass seine Hauptebene einen Winkel β zwischen 10° und 25° mit der Ebene des Dachträgers einschließt, wobei der Dachträger durch Stützen getragen wird, gegenüber denen der Dachträger einen Winkel α zwischen 75° und 85° aufweist.
Die Gesamtneigung der Solarmodule gegenüber dem Boden beträgt somit β + 90° – α. Im erfindungsgemäßen Winkelbereich ergeben sich also Gesamtwinkel zwischen 15° und 40°. Der Vorteil der Konstruktion liegt begründet in einer insgesamt niedrigen Bauhöhe der gesamten Gebäudekonstruktion. Ferner wird ein stark reduzierter Schattenwurf durch die Module als auch durch die Gebäudekonstruktion erzielt. Darüber hinaus lassen sich mehr Module anordnen und dadurch mehr Leistung auf einer definierten Fläche erzielen. Ferner ergibt sich ein erhöhter Energieertrag und eine bessere Wirtschaftlichkeit pro definierter Fläche. Schliesslich läßt sich eine Architektur verwirklichen, die sich harmonisch in die bestehende Infrastruktur einfügt.
Bevorzugt ist die Dachkonstruktion dadurch gekennzeichnet, dass sie für einen Carport bestimmt ist und keine Seitenwände aufweist. Der Carport wird freitragend mit 3 Stützen oder wahlweise 4 oder 6 Stützen ausgeführt. Alle tragenden Elemente, d. h. Stützen und Querträger werden aus feuerverzinkten, Stahlprofilen gefertigt, welche sich durch eine hohe Torsions- und Zugkraft ausweist.
Bevorzugt ist eine Dachkonstruktion dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dachträger nebeneinander angeordnet und befestigt sind. Dadurch läßt sich die Packungsdichte der einzelnen Solarmodule erhöhen. Alle dachtragenden Elemente können wahlweise aus feuerverzinkten Stahl- oder aus hochwertigen Aluminiumprofilen gefertigt werden.
Ferner ist es bevorzugt, eine Dachkonstruktion anzugeben, die dadurch gekennzeichnet ist, dass auf jedem Dachträger einzelne Solarmodule angeordnet sind, wobei einander zugewandte Solarmodule einander berühren. Auch diese Maßnahme erhöht die Gesamtausbeute.
Eine bevorzugte Ausführung der Dachkonstruktion umfasst unterhalb des Dachträgers eine Membrane zur Abführung von Wasser, die so befestigt ist, dass die Membrane angeschrägt ist, so dass z. B. Regenwasser geeignet abgeführt werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Dachkonstruktion mit Solarmodulen gemäß Erfindung.
2 zeigt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform einer Dachkonstruktion gemäß 1.
3 zeigt die Dachkonstruktion gemäß der Erfindung mit Regenwasser-Membrane.
Es sind in den Fig. mehrere Stützen 6, 8 gezeigt, die einen Dachträger 4 tragen, bzw. stützen. Der Dachträger wiederum trägt eine Reihe von Solarmodulen 2, 2', 2'', die gegenüber dem Dachträger in einem Winkel von β angeordnet sind. Der Dachträger weist gegenüber den Stützen einen Winkel α auf.
In 2 und neben den auf dem Dachträger 4 befestigten Modulen 2, 2' und 2'' weitere Dachträger 4' und 4'' gezeigt, auf denen weitere Solarmodule 2A etc. und 2B etc. befestigt sind.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird dadurch gelöst, dass die ideale Neigung zur Sonne durch zwei sich addierende Winkelmasse erreicht wird. Das Winkelmass α (Alpha) bezieht sich dabei immer auf die Neigung der tragenden Dachkonstruktion gegenüber den Stützen und beträgt zwischen 75° und 85°, während sich das Winkelmaß β (Beta) auf die Neigung der Solarmodule 2, 2', 2'' gegenüber dem Dachträger bezieht, welche zwischen 10° bis 25° liegen können.
Die erfindungsgemäße Dachkonstruktion ist anwendbar auf jedes Gebäude, im vorliegenden Fall auf eine Carport-Konstruktion welche entweder freitragend mit 3 Stützen oder wahlweise 4 oder 6 Stützen ausgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung lässt sich mit Systembauteilen verwirklichen, welche ein hohes Mass an Gleichbauteilen aufweisen und deren Bemassung bestehenden gesetzlichen sowie strukturellen Anforderungen gerecht wird.
Zur Abführung von Regenwasser ist eine Membran 10 zwischen den Stützen befestigt, wobei der Ablauf des Wassers in Richtung der Hauptstützenkonstruktion erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Membran 10 im Winkel γ (Gamma) zur Stützenkonstruktion angeordnet ist, wobei γ (Gamma) bei Winkeln von über 90° liegt. Die Membran 10 be steht aus einem schwer entflammbaren, mit Fungiziden behandelten Kunststoff, bsp. PVC, welches mit einem verschweissbaren Fluorlack beschichtet ist. Es zeichnet sich durch eine hohe Höchstzug- und Weiterreißkraft aus, so dass auch grössere Schneemengen über längere Zeit gehalten werden können. Große Mengen an Regenwasser lassen sich dadurch kontrolliert und sicher zusammenführen und je nach Bedarf in einem Wassertank sammeln, für eine spätere Brauchwassernutzung.
Die AC-Energieverteilung als auch die DC-Energieabführung werden pro Unterkonstruktion durch jeweils ein zentrales Modul gewährleistet. Das Gehäuse dieser zentralen Einheiten ist wind- und wasserabweisend und verfügt somit mindestens über die Schutzart IP-65. Des weiteren lassen sich mehrere zentrale Module miteinander verknüpfen, so dass eine Linienstruktur aufgebaut werden kann.
Die AC-Energieverteilung wird über eine Kreuzverteilung in einer Verteilerbox realisiert, was die zu verlegenden Leistungslängen reduziert und die Montagezeiten verkürzt. Darüber hinaus ist ein Überlast- und Kurzschlußschutz in der Verteilerbox integriert, was die Sicherheit im Betrieb erhöht.
Die DC-Energieabführung wird durch einen Generatoranschlusskasten realisiert, indem die Stränge der Solarmodule von mindestens einer Unterkonstruktion zusammengeführt werden. Des weiteren ist ein DC-Überspannungsschutz integriert, was die Betriebssicherheit erhöht.
Da es sich hier um ein Systembaumodul handelt, können die Kabelbäume vorkonfektioniert, werden. Dies reduziert die Montagezeiten als auch die Fehlerquellen welche beim Crimpen entstehen können. Die Kabelbäume verlaufen geschützt innerhalb der Stahlkonstruktion, so dass diese von äußeren Einwirkungen geschützt werden.
Da die Konstruktion die auf Parkplatzflächen bestehenden Leuchtmasten ersetzen soll, wird eine Standard Beleuchtung bestehend aus energiesparenden LED und/oder Leuchtstoffröhren installiert. Dadurch können energiesparende intelligente Beleuchtungsprogramme gefahren und Parkleitsysteme über Farblichtgestaltung realisiert werden. Die Leuchtmittel werden gleichmäßig in der Dachkonstruktion des Systemmoduls verteilt, so dass in Verbindung mit der lichtdurchlässigen Membran eine indirekte, diffuse Lichtquelle für die Beleuchtung des Parkplatzes und der Fahrgassen entsteht

Claims

Dachkonstruktion mit mindestens einem Solarmodul (2, 2', 2''), aufweisend mindestens einen Dachträger (4', 4', 4''), auf dem das Solarmodul (2, 2', 2'') so befestigt sind, dass seine Hauptebene einen Winkel β zwischen 10° und 25° mit der Ebene des Dachträgers einschließt, wobei der Dachträger (4', 4', 4'') durch Stützen (6, 8) getragen wird, gegenüber denen der Dachträger einen Winkel α zwischen 75° und 85° aufweist.
Dachkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie für einen Carport bestimmt ist und keine Seitenwände aufweist.
Dachkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, mehrere Dachträger (4', 4', 4'') nebeneinander angeordnet und befestigt sind.
Dachkonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, das auf jedem Dachträger (4', 4', 4'') einzelne Solarmodule angeordnet sind, wobei einander zugewandte Solarmodule (2A, 2B) einander berühren.
Dachkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Dachträgers eine Membrane (10) zur Abführung von Wasser befestigt ist, wobei die Membrane zur Abführung von Wasser angeschrägt ist.