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DE202009000030U1 - Holding module for solar modules - Google Patents

Holding module for solar modules Download PDF

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DE202009000030U1
DE202009000030U1 DE202009000030U DE202009000030U DE202009000030U1 DE 202009000030 U1 DE202009000030 U1 DE 202009000030U1 DE 202009000030 U DE202009000030 U DE 202009000030U DE 202009000030 U DE202009000030 U DE 202009000030U DE 202009000030 U1 DE202009000030 U1 DE 202009000030U1
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Abstract

Haltemodul mit einer Schaftschraube (3) zur Befestigung von Modulrahmen (1), insbesondere von Modulrahmen von Solarmodulen, auf einem Montageprofil (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Modulrahmen (1) an dem Montageprofil (9) über den Schaft der Schaftschraube (3) federnd gehalten ist.holding module with a shaft screw (3) for fastening module frame (1), in particular of module frames of solar modules, on a mounting profile (9), characterized in that the module frame (1) on the mounting profile (9) about the shaft of the shaft screw (3) is resiliently held.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Haltemodul mit einer Schaftschraube zur Befestigung von Modulrahmen, insbesondere von Modulrahmen von Solarmodulen, auf einem Montageprofil.The The invention relates to a holding module with a shaft screw for attachment of module frames, in particular module frames of solar modules, on a mounting profile.

Für die Erzeugung regenerativer Energien wird eine große Anzahl von Solarmodulen auf einem großflächigen Trägersystem befestigt. Die Solarmodule sind dabei von einem Modulrahmen gefasst, die auf Montageprofile des Trägersystems geschraubt werden.For the generation Renewable energies will be a large number of solar modules on a large carrier system attached. The solar modules are covered by a module frame, the mounting profiles of the carrier system be screwed.

Bisher werden die Module von vorn befestigt, indem der Modulrahmen über eine Schraube als Spannschraube (in der Regel aus Edelstahl) auf einer Aluminium-Profilschiene montiert wird. Um eine bessere Spannfläche zu gewinnen, wird zwischen Modul und Schraubenkopf eine Unterlegscheibe, oder ein Haltewinkel eingesetzt. Die Schaftschraube wird dabei in ein im Aluminiumprofil geschobenes Gewindeelement verschraubt. Dadurch kommt es zu Quetschungen am Profil, wodurch das Aluminiumprofil in der Regel beschädigt und dadurch in seiner Stabilität geschwächt wird. Darüber hinaus wird auch das Laminat des Moduls (bestehend aus Glas, Laminatfolie, Zelle, rückseitige Folie) an der Montagestelle gequetscht und resultierend aus den Druckkräften an anderer Stelle – um die Quetschstelle herum – entsteht als Gegenkraft eine Zugbelastung auf das Laminat. Sowohl die Quetschung, als auch die Zugbelastung, ist für die Dauerhaftigkeit und Modullebensdauer unvorteilhaft. Darüber hinaus kommt es häufig vor, dass bei niedrig stehender Sonne der Schraubenkopf zu einem Schatten auf den Zellen führt, was Mindererträge zur Folge hat.So far The modules are fastened from the front by placing the module frame over a Screw as a clamping screw (usually stainless steel) on one Aluminum profile rail is mounted. In order to gain a better clamping surface, is between module and screw head a washer, or a bracket inserted. The shaft screw is in a pushed in the aluminum profile threaded element screwed. This causes bruises on the profile, causing The aluminum profile is usually damaged and thus weakened in its stability. About that In addition, the laminate of the module (consisting of glass, laminate film, Cell, back Foil) squeezed at the mounting site and resulting from the Pressure forces on elsewhere - um the pinch point around - arises as a counterforce a tensile load on the laminate. Both the bruise, as well as the tensile load, is for Durability and module life unfavorable. Furthermore it happens often suggest that when the sun is low, the screw head to a Shadow on the cells leads, which is less income entails.

Mit einer Schaftschraube werden in der Regel zwei Module gleichzeitig montiert, außer am Ende einer Modulreihe.With a shaft screw will usually be two modules at the same time mounted, except at the end of a module row.

Bei flach auf Dächern zu montierenden Modulen ist eine Befestigung von vorn auch nicht anders möglich. Zunehmend werden aber Solarmodule in in Form son sogenannten Freilandanlagen montiert. Dabei wird in der Regel die bisher überwiegend verwendete Montage von vorn übernommen, obwohl es sinnvoller ist von hinten zu montieren.at flat on roofs To mount modules is not a fixture from the front otherwise possible. Increasingly, however, solar modules are in the form of son so-called outdoor facilities assembled. As a rule, the previously predominantly used assembly taken over from the beginning, although it makes more sense to mount from behind.

Mit einer solchen Befestigungsmethode wird das Modul nicht entsprechend den Hersteller-Angaben montiert. Die Modul-Hersteller bringen im Modulrahmen auf der Rückseite des Moduls 4 bis 6 Bohrungen an. Dieses sind die regulären Montagebohrungen. Bei Tests, z. B. einem Hageltest, wird das Modul an diesen Montagebohrungen fixiert. Folglich würde eine Montage an anderen Punkten als den Montagebohrungen zu höheren Biegemomenten führen. Das wiederum kann zu Schäden am Modul führen wie das Entstehen von Undichtigkeiten, Rissen in den Wafern oder Bruch von Lötbahnen. Deshalb verliert das Modul auch die Herstellergarantie, wenn es nicht entsprechend den Herstellerangaben montiert wird. Die Montage durch Quetschung wird jedoch von den Herstellern akzeptiert, wenn es in Höhe von +/– 5 cm von den Montage-Bohrungen entfernt vorgenommen wird. Anders wäre eine Montage auf Hausdächern auch nicht denkbar.With Such a method of attachment does not suit the module the manufacturer's specifications mounted. The module manufacturers bring in Module frame on the back module 4 to 6 holes. These are the regular mounting holes. For tests, eg. As a hail test, the module is at these mounting holes fixed. Consequently, would an assembly at points other than the mounting holes to higher bending moments to lead. That in turn can cause damage on the module like the emergence of leaks, cracks in the wafers or Breakage of Lötbahnen. Therefore, the module also loses the manufacturer's warranty, if it is not is mounted according to the manufacturer's instructions. The assembly by Contusion is however accepted by the manufacturers when it is in Height of +/- 5 cm away from the mounting holes. It would be different Mounting on house roofs also unthinkable.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Quetschung im Aluminiumprofil zu einer Schwächung des Profils führt. Dadurch verringert sich die maximal verkraftbare Windlast.One Another problem is that the pinch in the aluminum profile to a weakening of the profile leads. This reduces the maximum usable wind load.

Solarmodule sind hohen Lasten ausgesetzt. Die Belastungen sind im wesentlichen Schnee- und Windlasten. Bei Freilandanlagen erfolgt die Windbelastung sowohl von vorne, als auch von hinten. Aber auch bei Dachanlagen kann eine Windlast von hinten wirken; nämlich wenn der Wind von der Seite zwischen Modulfläche und Dachhaut greift. Dabei entstehen erhebliche Druck- und Sogwirkungen. Insbesondere Windlasten treten dabei nicht mit gleicher Stärke auf, sondern schwanken, so dass sich besonders stark auswirkende dynamische Belastungen entstehen. Besonders ungünstig wirken sich Böen oder große Hagelkörner aus, bei denen die Belastungen temporär sehr extrem auftreten.solar Panels are exposed to high loads. The loads are essentially Snow and wind loads. In free-field systems, the wind load takes place both from the front, as well as from behind. But also for roof systems can a wind load act from behind; namely, when the wind of the Side between module surface and roof skin attacks. This creates considerable pressure and suction effects. In particular, wind loads do not occur with the same strength, but fluctuate, so that is particularly powerful dynamic impact Loads arise. Particularly unfavorable gusts or size hailstones from where the stresses occur temporarily very extreme.

Beim konventionellen Montagesystem sind die Module starr fixiert. Dadurch können die Belastungsspitzen nicht gedämpft werden. Sämtliche Kräfte gehen mehr oder weniger vollständig in das Modul über. Diese Belastungen äußern sich beim Modul durch Biegung des Glases. Dieses kann zu verschiedensten Beschädigungen führen, wie Undichtigkeiten (Beschädigung der Laminierung oder der Rahmendichtung, Bruch des Glases), Ausreißen aus der Halterung, Beschädigung der Solarzellen durch Zellbruch, die nur wenige μm stark sind oder Beschädigungen von Lötbahnen.At the Conventional mounting system, the modules are rigidly fixed. Thereby can the load peaks are not damped become. All personnel go more or less completely into the module via. These burdens are expressed at the module by bending the glass. This can be very different damage to lead, like leaks (damage lamination or the frame seal, breakage of the glass), ripping out the bracket, damage the solar cells by cell breakage, which are only a few microns thick or damage from Lötbahnen.

Diese Schäden müssen nicht bei der ersten Extrembelastung auftreten. Die Beschädigungen können sich auch erst im Laufe der Zeit durch immer wiederkehrende Spitzenlasten entstehen.These damage have to do not occur at the first extreme load. The damages can be even over time due to recurring peak loads arise.

Durch die feste Montage können sich die Module auch nicht bei Wärme frei ausdehnen. Dadurch entstehen Wärmespannungen im Modul, die ebenfalls zu Beschädigungen (insbesondere der Zellen) führen können.By the fixed assembly can The modules do not heat up to stretch freely. This creates thermal stresses in the module, the also to damage (especially the cells) lead can.

Die Leistung von Solarmodulen lasst über die Lebensdauer nach. Diese Leistungsdegression ist im Wesentlichen auf Zellbrüche zurück zu führen. Insofern wird durch Vermeidung von Zellbrüchen die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer erhöht.The Power of solar modules let on the Lifetime after. This performance degression is essentially on cell breaks back respectively. insofar is by avoiding cell breaks the efficiency and increased lifespan.

Es ist daher die Aufgabe ein Haltemodul zum Verschrauben von Modulen auf einem Trägersystem mittels Schaftschrauben vorzustellen, dass die an den Modulrahmen der Module entstehenden Belastungen aufnimmt und damit Beschädigungen vermeidet.It Therefore, the task is a holding module for screwing modules on a carrier system by means of Introduce the screws on the module frame of the modules incurred loads and thus damage avoids.

Die Lösung besteht darin, dass der Modulrahmen der Module auf dem Schaft der Schaftschraube federnd gehalten ist.The solution is that the module frame of the modules on the shaft of the Shaft screw is resiliently held.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.embodiments The invention are described in the subclaims.

Die Schaftschraube zum Befestigen der Module besitzt einen längeren Schaftbereich, in dem sich der Modulrahmen des Moduls gefedert bewegen kann. Damit ist das Modul schwimmend gehalten und Biegebelastungen und Spannungen werden vermieden.The Shaft screw for securing the modules has a longer shaft area, in which the module frame of the module can move sprung. In order to the module is kept floating and bending loads and stresses are avoided.

Dadurch werden Beschädigungen am Modul verhindert und dessen Lebensdauer erhöht.Thereby will damage prevented on the module and its life increased.

Diese Befestigungsart ist für viele Arten von Modulen geeignet, insbesondere aber für photovoltaische Solarmodule vorgesehen. Es können aber auch solarthermische Module oder allgemein Flachmodule beliebiger Art zur Bedeckung eines ebenen Tragesystems damit befestigt werden.These Mounting method is for many types of modules suitable, but especially for photovoltaic Solar modules provided. It can but also solar thermal modules or generally flat modules of any kind Type to cover a flat carrying system so attached.

Die Schaftschraube wird vorteilhaft mit einer Fixiermutter in ihrer Höhe eingestellt und mit einer Montagemutter von unten auf dem Montageprofil des Tragesystems befestigt. Diese Befestigung hat den Vorteil, dass die Schaftschrauben von unten verschraubt werden und auch bei Bedarf wieder gelöst werden können. Damit ist es nicht notwendig, sich auf den empfindlichen Modulen zu bewegen, um im Bedarfsfall die Schrauben zu lösen.The Shaft screw is advantageous with a fixing nut in her Height adjusted and with a mounting nut from below on the mounting profile of the support system attached. This attachment has the advantage that the shaft screws be screwed from below and also be loosened again if necessary can. Thus, it is not necessary to rely on the sensitive modules to move, if necessary, to loosen the screws.

Der nach oben hin frei gebliebene Schaftbereich der Schraube zwischen der Fixiermutter und dem Schraubenkopf dient zur federnden Halterung des Modulrahmens des Moduls.Of the between the left and right shaft area of the screw the fixing nut and the screw head is used for resilient mounting of the Module frame of the module.

Die Modulrahmen der Module besitzen Löcher zur Verschraubung, durch die die Schaftschraube geführt ist. Mindestens an einer Seite des Loches befindet sich ein Federelement mit auf dem Schaft, das den Modulrahmen gegen seine Federkraft der vorgesehenen Position hält. Wenn zwei Federelemente vorhanden sind, oberhalb und unterhab des Modulrahmens, können sowohl Zugkräfte durch Sogwirkungen, als auch Schwingungen des Modulrahmens abgefedert werden.The Module frames of the modules have holes for screwing, through which guided the shaft screw is. At least on one side of the hole is a spring element with on the shank, which provided the module frame against its spring force of the Holding position. If two spring elements are present, above and below the module frame, can both pulling forces cushioned by suction effects, as well as vibrations of the module frame become.

Durch dieses System wird die eintretende Energie nicht mehr durch Verbiegen des Glases absorbiert, sondern durch Energieaufnahme des Federsystems.By this system will no longer bend the incoming energy absorbed by the glass, but by energy absorption of the spring system.

Das Federelement kann in einer einfachen Ausführung eine Spiralfeder sein, es kann aber auch eine elastische Hülse sein, beispielsweise aus Gummi oder Silikon. In jedem Fall ist es günstig, wenn die Federcharakteristik progressiv verläuft. Dann wird mit zunehmender Belastung auch mehr Energie absorbiert und vermieden, dass der Modulrahmen bei extremen Belastungen aufschlägt.The Spring element may be a coil spring in a simple embodiment, but it can also be an elastic sleeve, for example Rubber or silicone. In any case, it is favorable if the spring characteristic progresses progressively. Then more energy is absorbed as the load increases and prevents the module frame from hitting under extreme loads.

In einer vorteilhaften Ausführung ist der Schaftbereich gegenüber dem Loch im Modulrahmen durch eine Hülse isoliert. Dies dient der Vermeidung von Korrosion bei unterschiedlichen Metallen von Schraube und Modulrahmen sowie der Wärmeisolation. Diese Isolation wird unterstützt durch Isolierscheiben, auf denen sich die Federelemente abstützen.In an advantageous embodiment is the shaft area opposite isolated from the hole in the module frame by a sleeve. This serves the Preventing corrosion of different metals from screw and module frame as well as the heat insulation. This isolation is supported by insulating discs on which the spring elements are supported.

Wird der Durchmesser der Schaftschraube etwas kleiner gewählt als das Loch im Modulrahmen, entsteht ein Spiel. Das Modul kann sich innerhalb dieses Spiels nach rechts und links verschieben. Um diesen Effekt leichtgängig zu gestalten, ist es sinnvoll die Isolierscheibe aus einem selbstschmierenden Kunststoff (Teflon) zu wählen. Damit können die Wärmeausdehnungen aufgefangen werden und die Verspannungen des Moduls werden vermieden.Becomes the diameter of the shaft screw chosen slightly smaller than the hole in the module frame, creates a game. The module can become move right and left within this game. To this Smooth effect To make it, it makes sense the insulating of a self-lubricating plastic (Teflon) to choose. With that you can the thermal expansions be caught and the tensions of the module are avoided.

Mit den hier vorgestellten Merkmalen ist es nun möglich, Module mit einem Rahmen auf einem Stahlträger zu montieren.With the features presented here, it is now possible modules with a frame on a steel beam to assemble.

Die Erfindung wird anhand von Figuren beispielhaft erläutert.The The invention will be explained by way of example by way of example.

1 zeigt die herkömmliche Befestigung von Modulen mit Spannschrauben. 1 shows the conventional attachment of modules with clamping screws.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigung von Modulen 2 shows a fastening of modules according to the invention

In 1 ist die herkömmliche Befestigung von Modulen 2 in einem Modulrahmen 1 auf einem Aluminiumprofil 4 mit einer Schraube 3 dargestellt. Der Modulrahmen 1 wird durch den Schraubenkopf 7, unterstützt durch die Scheibe 6, auf das Profil 4 gepresst. Die Schraube 3 wird in das Gewindeelement 5 in dem Aluminiumprofil 4 eingedreht und gespannt. Das Loch 8 im Modulrahmen 1 wird nicht genutzt.In 1 is the conventional attachment of modules 2 in a module frame 1 on an aluminum profile 4 with a screw 3 shown. The module frame 1 gets through the screw head 7 , supported by the disc 6 , on the profile 4 pressed. The screw 3 gets into the threaded element 5 in the aluminum profile 4 screwed in and cocked. The hole 8th in the module frame 1 not in use.

In 2 ist die Befestigung des Moduls 2 in dem Modulrahmen 1 mittels der Schaftschraube 3 in dem Montageprofil 9 dargestellt. Der Modulrahmen 1 ist mit seinem Loch 8 an der Schraube 3 geführt. Auf beiden Seiten befinden sich die Federn 12, die ein Ausweichen des Modulrahmens und ein Schwingen nach oben und nach unten erlauben.In 2 is the attachment of the module 2 in the module frame 1 by means of the shaft screw 3 in the mounting profile 9 shown. The module frame 1 is with his hole 8th on the screw 3 guided. On both sides are the springs 12 which allow the module frame to swerve and swing up and down.

Die Schaftschraube 3 ist mit der Fixiermutter 11 und der Montagemutter 10 an dem Montageprofil 9 befestigt und durch die Sicherungsscheibe 16 gesichert. Dabei erlaubt die Fixiermutter 11 eine Höheneinstellung der Schraube 3 und damit eine Ausrichtung der Module 2.The shaft screw 3 is with the fixing nut 11 and the mounting nut 10 on the mounting profile 9 attached and through the lock washer 16 secured. It allows the fixing nut 11 a height adjustment of the screw 3 and thus an alignment of the modules 2 ,

In dem Loch 8 des Modulrahmens 1 befindet sich die Isolierhülse 14, die nach oben und unten von den Isolierscheiben 13 begrenzt ist. Da das Loch 8 größer als der Durchmesser der Schraube 3 ist, kann sich der Modulrahmen 1 gegenüber der Schraube 3 verschieben, was durch die Isolierscheiben 13 begünstigt wird.In the hole 8th of the module frame 1 is the insulating sleeve 14 that go up and down from the insulating washers 13 is limited. Because the hole 8th larger than the diameter of the screw 3 is, the module frame may be 1 opposite the screw 3 move what through the insulating washers 13 is favored.

Die obere Feder 12 ist an dem Schraubenkopf 7 und an der oberen Scheibe 13 abgestützt, die untere Feder 12 an der Scheibe 15 auf der Fixiermutter 11 und an der unteren Isolierscheibe 13. Damit ist eine Bewegung nach oben und unten des Modulrahmens 1 ermöglicht.The upper spring 12 is on the screw head 7 and on the upper disc 13 supported, the lower spring 12 at the disc 15 on the fixing nut 11 and on the lower insulating disc 13 , This is a movement up and down the module frame 1 allows.

11
Modulrahmenmodule frame
22
Modulmodule
33
Schraubescrew
44
Aluminiumprofilaluminum profile
55
Gewindeelementthreaded element
66
Scheibedisc
77
Schraubenkopfscrew head
88th
Loch im Modulrahmenhole in the module frame
99
Montageprofilmounting profile
1010
Montagemuttermounting nut
1111
Fixiermutterfixing nut
1212
Federfeather
1313
Isolierscheibeinsulating
1414
Isolierhülseinsulating sleeve
1515
Scheibedisc
1616
Sicherungsscheibelock washer

Claims (10)

Haltemodul mit einer Schaftschraube (3) zur Befestigung von Modulrahmen (1), insbesondere von Modulrahmen von Solarmodulen, auf einem Montageprofil (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Modulrahmen (1) an dem Montageprofil (9) über den Schaft der Schaftschraube (3) federnd gehalten ist.Holding module with a shaft screw ( 3 ) for fixing module frames ( 1 ), in particular module frames of solar modules, on a mounting profile ( 9 ), characterized in that the module frame ( 1 ) on the mounting profile ( 9 ) over the shaft of the shaft screw ( 3 ) is held resiliently. Haltemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftschraube (3) mit einer Fixiermutter (11) und einer Montagemutter (10) so auf dem Montageprofil (9) oder dem Modulrahmen (1) gehalten ist, dass sich zwischen dem Kopf (7) der Schaftschraube und der Fixiermutter (11) ein Schaftbereich zur federnden Halterung des Modulrahmens (1) ergibt.Holding module according to claim 1, characterized in that the shaft screw ( 3 ) with a fixing nut ( 11 ) and an assembly nut ( 10 ) so on the mounting profile ( 9 ) or the module frame ( 1 ) held between the head ( 7 ) of the shaft screw and the fixing nut ( 11 ) a shaft portion for resilient mounting of the module frame ( 1 ). Haltemodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federelement (12) auf dem Schaftbereich den Modulrahmen gegen die Federkraft in seiner Position hält.Holding module according to claim 2, characterized in that at least one spring element ( 12 ) holds the module frame against the spring force in its position on the shaft area. Haltemodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Schaftes geringer ist als der Durchmesser des Loches (8) in dem Modulrahmen oder dem Montageprofil.Holding module according to claim 3, characterized in that the diameter of the shaft is smaller than the diameter of the hole ( 8th ) in the module frame or mounting profile. Haltemodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federcharakteristik des Federelementes (12) progressiv ist.Holding module according to claim 3, characterized in that the spring characteristic of the spring element ( 12 ) is progressive. Haltemodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12) eine Spiralfeder ist.Holding module according to claim 3, characterized in that the spring element ( 12 ) is a coil spring. Haltemodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schaftbereich oberhalb und unterhalb des Modulrahmens (1) ein Federelement (12) angeordnet ist.Holding module according to claim 3, characterized in that on the shaft region above and below the module frame ( 1 ) a spring element ( 12 ) is arranged. Haltemodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulrahmen (1) durch eine Isolierhülse (14) gegenüber der Schaftschraube (3) isoliert ist.Holding module according to claim 3, characterized in that the module frame ( 1 ) by an insulating sleeve ( 14 ) opposite the shaft screw ( 3 ) is isolated. Haltemodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Isolierhülse (14) Isolierscheiben (13) zur Abstützung der Federelemente (12) vorgesehen sind.Holding module according to claim 8, characterized in that on the insulating sleeve ( 14 ) Insulating discs ( 13 ) for supporting the spring elements ( 12 ) are provided. Haltemodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierscheiben (13) aus selbstschmierendem Kunststoff hergestellt sind.Holding module according to claim 9, characterized in that the insulating discs ( 13 ) are made of self-lubricating plastic.
DE202009000030U 2009-01-15 2009-01-15 Holding module for solar modules Expired - Lifetime DE202009000030U1 (en)

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DE202009000030U1 true DE202009000030U1 (en) 2009-04-09

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