DE9204018U1 - Profilschienenkombination als Bauelement für Unterkonstruktionen von Solarenergiekonverteranlagen - Google Patents

Description

Beschreibung: Die Erfindung betrifft:

Titel

Stand der Techni k:

Profilschienenkombination als Bauelement für Unterkonstruktionen von Solarenergiekonverteranlagen .

Bei der Aufstellung von Solarenergiekonver— teranlagen müssen die Einzelkonverter, auch Module genannt, unter Berücksichtigung von Vorgaben, (z.B.: gewünschte Leistung, nutzbare Fläche, Sonneneinstrahlungsparameter, usw.), aneinandergereiht, fixiert und miteinander verbunden werden.

Die Module werden dabei meist auf Unterkonstruktionen, auch "Gestelle"," Solargestelle" oder "Dachgestelle" genannt, befestigt. Diese wiederum werden auf den Unterbauten, z. B. Dachstühlen, Fundamenten, Gerüsten, aufgesetzt und kraftschlüssig, meist mittels sog. "Solarträgerelemente", mit diesen verbunden. Die Solarträgerelemente gibt es in verschiedenen Ausführungen, (Dachständerrohre, modifizierte Laufroststützen, usw.).-Die Unterkonstruktionen wurden bisher aus Einzelschienen der verschiedensten handelsüblichen Profilarten zusammengesetzt.

Der heutige Stand der Technik geht aus folgender Veröffentlichung hervor: "Installation von Photovoltaikanlagen im Rahmen des Bund-Länder 1000-Dächer-Photovoltaik-Programms", erschienen im Juli 1991 im Verlag TüV-Rheinland, Postfach 90 30 60, 5000 Köln 90, Abschnitt 5., Dachkonstruktionen. (Neuauflage, jedoch ohne Änderung im Abschnitt 5, soll in Vorbereitung sein).

In einer Veröffentlichung der Fa. Telefunken vom Febr. 91 wird der Einsatz von Einzel-C-Profilschienen erwähnt, siehe: "Technische Schulung für Photovoltaik-Anlagen", Herausgeber: Telefunken Systemtechnik GmbH, Fachbereich Neue Technologien, Industriestraße 23 - 33, 2000 Wedel (Holstein), Tel. 04103/60-0.

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Gbm-Anmeldung vom 4. März 92

Forts.: Stand der Technik:

In dieser Veröffentlichung wird auch der Einsatz von sog. "Halfeneisen-Schienen und Schrauben" angesprochen. Dabei handelt es sich um eine modifizierte C-Profilschiene, (Produkt der Fa. Halfeneisen GmbH & Co, Harffstraße 47-51, 4000 Düsseldorf 13) bei der in Verbindung mit Spezialschrauben ein Verdrehen derselben beim Anziehen verhindert wi rd.

Auch hier ist kein Anwendungsfall einer Profilschienenkombination mit Öffnungen (wie diese Anmeldung), erwähnt.

Problem:

Bei der Errichtung von Solarenergiekonverteranlagen ist der Montageaufwand erheblich. Es ist daher wünschenswert, diese Arbeitskosten zu minimieren. Für eine gute Montagevorbereitung in der Werkstatt ist es unbedingt notwendig, genaue Anschlußmaße des Unterbaus zu besitzen. Und hier gibt es ein schwieriges Problem. Fast immer, z. B.: auch beim 1000-Dächer Programm, sind die Häuser schon länger fertiggestellt. Man benötigt aber genaue Anschlußmaße der Dachstuhlkonstruktion. Um diese Maße nehmen zu können, müßte das Dach aufgedeckt werden. Da die Kosten hierfür erheblich sind, wird dies in der Praxis nicht gemacht. Das übliche Verfahren ist heute, daß das Dach erst bei Montagebeginn aufgedeckt wird und die Anpassungsarbeiten an der Unterkonstruktion dann vor Ort durchgeführt werden. Der Arbeitsaufwand hierfür ist verhältnismäßig groß. Ziel ist es, ihn so gering wie möglich zu machen. Auch ist es nachteilig, wenn die Dächer lange offen bleiben müssen.

Ein weiteres Problem ist die Optimierung der Lage der Solarmodule zur Sonneneinstrahlung. Es treten häufig Abschattungsprobleme auf, die unbedingt zu vermeiden sind, (abgeschattete Module sind Energieverbraucher). Auch kann kein Modul an Stellen montiert werden, wo sich Dachdurchführungen befinden.

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Fortsetzung Problem:

Dieses sind z. B. Dachfenster, Schornsteine, Antennen, Entlüftungen.

Aus diesen Gründen ist es sehr vorteilhaft, die Module auch nach der Montage noch, ohne großen Arbeitsaufwand verschieben zu können.

Erfi ndung:

Dieses Problem wird mit den Maßnahmen des Anspruchs 1. gelöst.

Vorteilhafte Wi rkungen:

Durch die Erfindung wird eine große Anpassungsfähigkeit der Unterkonstruktion an die vorhandenen Anschlußmaße des Unterbaus, bei geringem Arbeitsaufwand vor Ort, erreicht.

Wie bisher, werden zunächst die sog. "Solarträgerelemente" (diese gibt es in verschiedenen Ausführungen, es sind meist Standrohre oder modifizierte Laufroststützen), an dem Unterbau, häufig dem Dachstuhl, befestigt. Die Durchführung dieser Elemente durch das Dach geschieht, indem ein Dachstein (Dachziegel) durch eine handelsübliche, Dachdurchführung (z.B:Antennendurchführung) ersetzt wird. Damit wird die erforderliche Dichtigkeit erreicht. Gleichzeitig ergibt sich dabei auch eine notwendige Ausrichtung der Elemente in Schienenlängsrichtung. Sind diese Vorbereitungsarbeiten abgeschlossen, so können die Profilschienenkombinationen, nachdem sie auf die richtige Länge geschnitten wurden, aufgelegt und mit Befestigungselementen (z.B.: Innensechkantschrauben mit Unterlegscheiben) an den Solarträgerelementen befestigt werden. Damit ist die Verbindung zwischen Unterbau und Unterkonstruktion (Solarträgergestell) hergestel1t.

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Forts. Vorteilhafte Wirkungen:

Der Abstand der Profilschienenkombinationen, der sich aus der Teilung der Dachsteine (Ziegel) ergibt, stimmt leider nicht oder sehr selten mit den, durch die Module festgelegten, Abständen überein. Deshalb ist eine zweite Lage Profilschienen, die vorteilhaft etwa im rechten Winkel zu der ersten Lage gelegt wird, erforderlich.

Dabei ist das von den Befestigungsanschlüssen der Module vorgegebene Abstandmaß, als Abstand für die obere Lage der Schienen, einzuhalten. Die kraftschlüssige Verbindung der beiden Lagen miteinander ist einfach herzustellen, da die Befestigungselemente an jede beliebige Stelle geschoben werden können, ohne daß gebohrt werden muß. Zum Schluß werden die Module auf die obere Lage der Schienen gelegt und ebenfalls mit gleitfähigen Befestigungselementen an den gewünschten Stellen befestigt. Besonders wenn Innengewinde an den Solarträgerelementen oder an den Modulen vorhanden sind, aber auch bei der Verbindung von zwei Lagen von C-Profilschienen untereinander, ist es erforderlich, daß ein Werkzeug durch die der offenen Seite der C-Profilschiene gegenüberliegende Seite hindurch gesteckt werden kann. Damit ist es möglich, ein Befestigungselement (z.B. eine Innensechkantschraube) festzuziehen oder zu lösen. Dazu sind die Öffnungen, siehe Pos. (4), notwendig. Diese können aber auch zum Ein- und Ausführen von Energieleitungen dienen, die in den Schienen geschützt verlegt werden sollen.

Zusammenfassend ist der Montageablauf so vorgesehen, daß die Länge der Profilschienenkombinationen bereits vor Montagebeginn, d. h. bevor das Dach aufgedeckt wurde, ermittelt wurde. Die Schienen können dann bereits in der Werkstatt auf Länge geschnitten werden. Das Anbringen der

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Forts.Vortei1 hafte Wirkungen:

Solarträgerelemente am Unterbau, (z.B. Dachstuhl), geschieht meist durch den Dachdecker und ist eine Vorarbeit. Die Schienen werden an der Baustelle nur noch aufgelegt (1. Lage) und befestigt. Dann kommt, vorwiegend im rechten Winkel, die zweite (obere) Lage Profilschienenkombinationen, diese wird an der unteren Lage befestigt. Dann können auch die Module aufgelegt und befestigt werden. Es brauchen also bei der Montage keine Maße mehr genommen zu werden und es wird keine Bohrmaschine oder Säge mehr benötigt. Gerade das Arbeiten mit Elektro-Handwerkzeugmaschinen, das wegen des Gewichtes und wegen der Elektro-Zuleitungen unangenehm ist und ein Sicherheitsrisiko darstellt, kann entfallen.

Es wird mit erheblichen Einsparungen von Arbeitszeit und Material gerechnet. Auch das Unfallrisiko wird verringert.

Weiterbi1-dung der Erfi ndung:

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Ansprüchen 2. bis 7. angegeben.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2.bringt eine Verbesserung bei der Montage der Module, wenn diese mit Innengewinde versehen sind.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3.hat zur Folge, daß die Module einen größeren Abstand zum Unterbau (Dach) bekommen. Dadurch ist eine verbesserte Hinterlüftung (Kühlung) möglich, was den Wirkungsgrad bei Photovoltaischen Anlagen verbessert.

Im Anspruch 4.wird eine Montagefreundlichkeit für Module erreicht, wenn sie mit Winkeln befestigt werden müssen.

Die Weiterentwicklung nach Anspruch 5.ist für die Erhöhung der Festigkeitswerte von Vorteil.

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Forts. Weiterbildung der Erfindung:

Die Ausgestaltung nach Anspruch 6. bringt Materialeinsparung, da bei Randschienen die dritte Befestigungsmöglichkeit nicht benötigt wi rd.

Die Weiterbildung nach Anspruch 7. kann bei größerem Mengenbedarf Kosteneinsparungen bringen.

Darstellung der Erfindung:

Fi gurenbe-

schreibung: Erklärung der Positionsnummern, für alle Figuren gültig:

Pos. 1 = C-Profilschiene

Pos. 2 = C-Profilschiene

Pos. 3 = C-Profilschiene

Pos. 4 = Öffnungen entlang der Mittellinie der der offenen Seite der C-Profi!schiene gegenüberliegenden Seite

Pos. 5 = Aus einem Stück bestehendes Gesamtprofi 1

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der folgenden Figuren erläutert:

Festlegung:

Für die Figuren 1 bis 8 gilt, daß alle Profi lschienen parallel liegen und direkt oder indirekt fest miteinander verbunden sind.

Figur 1: Perspektivische Ansicht einer Profi lschienenkombination aus drei nebeneinanderliegenden C-Profi!schienen (1), (2) und (3). Die Öffnungen (4) befinden sich bei der mittleren Profilschiene (2) auf der der offenen Seite gegenüberliegenden Seite, entlang der Mittel linie.

Figur 2: Auch die Profilschienen (1) und (3) sind mit Öffnungen (4) versehen. Sonst wie Figur 1.

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Forts. Figurenbeschreibung:

Figur 3: Schnittzeichnung durch eine Profi lschienenkombination von drei C-Profilen, bei der die Profilschienen (1) und (3) auf Profil (2) liegen und einen Abstand untereinander haben, der etwa der Breite der Öffnung (4) von Schiene (2) entspricht.

Figur 4: Schnitt durch eine Anordnung von drei nebeneinanderliegenden Profilschienen. Schiene (1) ist um 90 Grad

nach links außen und Profilschiene (3) um Grad nach rechts außen gedreht. Module mit Winkelbefestigungen lassen sich so besser montieren. Schienen (1) und (3) sind ohne Öffnungen (4).

Figur 5: Schnitt durch drei Profilschienen, Anordnung wie Figur 3., Schiene (1) und (3) sind jeweils um 90 Grad nach außen gedreht. Alle Schienen haben Öffnungen (4).

Figur 6: Schnitt durch eine Profilschienenanordnung wie Fig. 3., die Schienen (1) und (3) sind modifiziert indem die freien Schenkel zusätzlich im rechten Winkel nach innen verbogen wurden. Nur Profil (2) besitzt Öffnungen (4).

Figur 7: Schnitt durch eine C-Profilschienenkombination ähnlich Figur 6., an allen Profilen (1), (2) und (3), sind die freien Schenkel am Ende zusätzlich nach innen gebogen.

Figur 8a: Schnitt durch eine C-Profi1-schienenkombination aus zwei Profilen (2) und (3) übereinander. Schiene (1) ist entfallen, die Anordnung ist symmetrisch. Die Öffnungen (4) liegen möglichst deckungsgleich aufeinander, um Werkzeuge oder Leitungen hindurchführen zu können.

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Forts. Figurenbeschreibung:

Figur 8b: Schnitt durch eine Kombination von zwei Profilen (1) und (2) ähnlich Fig. 8a., jedoch versetzte Anordnung. Beide Profile besitzen Öffnungen (4).

Figur 8c: Schnitt durch eine Kombination von zwei nebeneinanderliegenden C-Profilen (2) und (3), wobei (2) nach unten offen ist und (3) nach oben, z.B. zur Befestigung der Module.

Figur 9: Schnitt durch ein Kombinationsprofil (5) das ursprünglich aus drei C-Profilen bestanden hat und jetzt als Ganzes hergestellt wurde, also aus einem Stück besteht.

Claims (4)

1. Schutzansprüche:
   Oberbegriff: 1.

   Profilschienenkombination als Bauelement für Unterkonstruktionen von Solarenergiekonverteranlagen,

   Unteransprüche:

   dadurch gekennzeichnet,

   daß drei C-Profi!schienen (1), (2) und (3), so parallel nebeneinander angeordnet und fest miteinander verbunden werden, daß die offenen Seiten der Schienen (1) und (3) in die entgegengesetzte Richtung wie die offene Seite der mittleren Schiene (2) zeigen, wobei diese Schiene (2) entlang der Mittellinie der der offenen Seite gegenüberliegenden Seite, mit Öffnungen (4) versehen ist, (Figur 1).
2. 2. Profilschienenkombination nach Anspruch 1

   dadurch gekennzeichnet,

   daß auch die C-Profi!schienen (1) und (3) mit Öffnungen (4) auf der der offenen Seite gegenüberliegenden Seite entlang der Mittellinie versehen sind, (Figur 2).
3. 3. Profilschienenkombination nach Anspruch oder 2.

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die beiden äußeren C-Profilschienen (1) und (3), so auf die mittlere Schiene (2) gelegt und fest miteinander verbunden werden, daß ihre offenen Seiten nach oben, also entgegengesetzt zur unteren Schiene zeigen, (Figur 3).

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   KASSEL

   Fortsetzung der Unteransprüche:
4. 4. Profilschienenkombination nach Anspruch 1. bis 3.

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die beiden C-Profilschienen (1) und (3) jeweils um 90 Grad nach außen verdreht werden, sodaß ihre offene Seite nach links bzw. nach rechts zeigt, (Figuren 4 und 5).

   Profi1schienenkombination nach Anspruch 1. bis 4.

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die freien Schenkel einzelner oder aller C-Profilchienen zusätzlich noch einmal nach innen abgebogen werden, (Figuren 6 und 7).

   Profilschienenkombination nach Anspruch 1. bis 5.

   dadurch gekennzeichnet,

   daß eine der beiden Profilschienen (1) oder (3) entfällt, (Figuren 8a, 8b u. 8c).

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   KASSEL

   Fortsetzung der Unteransprüche:

   7. Profilschienenkombination nach Anspruch 1. bis 6.

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das normalerweise aus Einzelprofilen zusammengesetzte Gesamtprofil durch ein aus einem Stück bestehenden Gesamtprofil ersetzt wird, (Figur 9),