DE29815134U1 - Device for installing solar panels - Google Patents
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Description
Die vorliegende Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Installieren von Solarpaneis. Solche Solarpanels bestehen meist aus einer Glasscheibe aus 3mm starkem Einscheiben-Sicherheitsglas ESG vom Typ extraweiss. Auf der Rückseite dieser Glasscheibe sind die photoelektrischen Solarzellen aufgebracht. Zum Einsatz kommen zum Beispiel Tripple-Zellen von Unisolar (Canon), die aus drei übereinanderliegenden Zellen bestehen. Diese werden nebeneinander angeordnet auf die Glasscheibe aufgebracht und mit Aetylen-Vinyl-Acetat von einer Schichtdecke von 50&mgr; bis 70&mgr; eingegossen, welche noch von einer teflonartigen Schicht Tedlar™ überzogen ist. Durch Wärmeeinwirkung auf einer Temperatur von 1500C erfolgt eine Polymerisation, das heisst es entstehen längere Polymere (Molekülketten), wodurch die Solarzellen auf der Glasscheibe aufkaschiert und eingegossen werden. Da diese Solarpanels infolge des Baumaterials und ihres Aufbaus recht verletzlich sind, dürfen sie bloss um ca. V70 ihrer Gesamtlänge durchgebogen werden. Um diese Solarpanels geschützt und sicher auf einem Gebäude-Flachdach zu montieren, werden sie herkömmlich in einen Aluminiumrahmen eingelegt. Dieser Aluminiumrahmen ist ca. 30-50mm stark und somit recht verwindungsstabil. Die Solarpanels können aber auch rahmenlos installiert werden. Das Problem besteht nun darin, wie man ein solchermassen in einen Rahmen eingespanntes Solarpanel oder ein rahmenloses Solarpanel an einem Gebäude, zum Beispiel auf dem Flachdach eines Hauses, auf einem Schrägdach, an der Fassade eines Gebäudes oder sonstwo befestigt. Zur Befestigung auf einem Flachdach werden herkömmlich speziell gegossene Betonblöcke eingesetzt, die im wesentlichen ein U-Profil bilden, das etwa so lange wie das Solarpanel ist, sowie etwas weniger breit als dasselbe. Der eine SchenkelThis innovation concerns a device for installing solar panels. Such solar panels usually consist of a glass pane made of 3mm thick single-pane safety glass (ESG) of the extra-white type. The photoelectric solar cells are attached to the back of this glass pane. For example, triple cells from Unisolar (Canon) are used, which consist of three cells on top of each other. These are arranged next to each other on the glass pane and cast with ethylene vinyl acetate in a layer of 50μ to 70μ, which is then covered with a Teflon-like layer of Tedlar™. The effect of heat at a temperature of 150 0 C causes polymerization, i.e. longer polymers (molecular chains) are formed, whereby the solar cells are laminated and cast onto the glass pane. Since these solar panels are quite vulnerable due to the building material and their structure, they can only be bent by about 70 % of their total length. In order to install these solar panels safely and securely on a flat roof, they are usually placed in an aluminum frame. This aluminum frame is about 30-50mm thick and therefore quite torsion-resistant. The solar panels can also be installed without a frame. The problem now is how to attach a solar panel clamped in a frame like this or a frameless solar panel to a building, for example on the flat roof of a house, on a pitched roof, on the facade of a building or elsewhere. To attach them to a flat roof, specially cast concrete blocks are usually used, which essentially form a U-profile that is about as long as the solar panel and slightly less wide than it. One leg
dieses U-Profils ist höher als der andere, sodass das Solarpanel, welches mit seinen beiden Längsseiten auf die beiden U-Profil-Schenkelenden gelegt wird, schiefwinklig aufliegt. Der eben verlaufende mittlere Teil des U-Profils dient als Auflage auf dem Flachdach. Ein einzelner solcher Stein für die Montage eines Panels wiegt je nach Ausführung bis zu 55kg. Er soll als Beschwerung wirken und sicherstellen, dass das Solarpanel windsicher und stressfrei auf dem Flachdach gehalten ist. Es ist ja nicht möglich, die Solarpanels auf der Dachhaut zu befestigen, denn mit einer Verschraubung würde man die feine und durchgehende Dachhaut durchstossen und die Dichtigkeit könnte an diesen Stellen nicht dauerhaft gewährleistet werden. Mit dem Einsatz solcher Beschwerungssteine sind jedoch Probleme verbunden. Zunächst muss zur Belegung eines grossen Flachdaches ein ausserordentlich grosses Gewicht verschoben werden. Es werden pro Dach bis zu 1&Oacgr;00 Solapanels installiert, woraus sich ein Gewicht der Beschwerungssteine von 55 Tonnen ergibt, wenn jeweils ein Panel auf einen 55kg Stein montiert wird! Der Umschlag dieser Steine ist mühsam und zeitaufwendig. Auf einer Normpalette können 20 Steine angeliefert werden, was eine Vorstellung allein für den Platzbedarf für die Anlieferung der Steine ergibt. Gemäss der Schweizerischen Unfall-Versicherungsanstalt SUVA darf ein einzelner Arbeiter nur eine Last von 30kg heben. Also müssen zum Bewegen eines 55kg schweren Steines zwei Arbeiter eingesetzt werden. Schliesslich darf auch nicht bedenkenlos eine solche Dachlast auf ein Flachdach gelegt werden. Hierzu muss vorerst geklärt werden, ob das Flachdach für diese Dachlast ausgelegt ist und gegebenenfalls können die Solarpanels nur an bestimmten Stellen auf dem Dach positioniert werden, wo darunter etwa Träger oder Wände verlaufen. Ein weiterer Aspekt ist der grosse Aufwand zur schliesslichen Installation der Solarpanels, denn diese werden einzeln mittels Befestigungselementen auf die Betonsteine aufgeschraubt. Schliesslich kosten die nackten Steine ca. Fr. 30.- pro Stein, was eine unnötige Verteuerung der sonst fortschrittlichen Solartechnik bedeutet.of this U-profile is higher than the other, so that the solar panel, which is placed with its two long sides on the two U-profile leg ends, rests at an oblique angle. The flat middle part of the U-profile serves as a support on the flat roof. A single such stone for mounting a panel weighs up to 55kg, depending on the design. It is intended to act as a weight and ensure that the solar panel is held on the flat roof in a windproof and stress-free manner. It is not possible to attach the solar panels to the roof skin, because screwing them would pierce the fine and continuous roof skin and the tightness could not be guaranteed permanently at these points. However, there are problems associated with the use of such weight stones. First of all, an extremely large weight has to be moved in order to cover a large flat roof. Up to 1,000 solar panels are installed on each roof, which means that the weight of the weighting stones is 55 tons if one panel is mounted on a 55kg stone! Handling these stones is laborious and time-consuming. 20 stones can be delivered on a standard pallet, which gives you an idea of the space required to deliver the stones. According to the Swiss Accident Insurance Institute SUVA, a single worker is only allowed to lift a load of 30kg. So two workers must be used to move a 55kg stone. Finally, such a roof load cannot be placed on a flat roof without a second thought. To do this, it must first be clarified whether the flat roof is designed for this roof load and, if necessary, the solar panels can only be positioned in certain places on the roof, where there are supports or walls underneath. Another aspect is the great effort required to finally install the solar panels, as these are individually screwed onto the concrete blocks using fastening elements. After all, the bare blocks cost around CHF 30 per block, which means an unnecessary increase in the cost of the otherwise advanced solar technology.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, eine Vorrichtung zum Installieren von Solarpanels auf einem Flachdach zu schaffen, mit welchen die oben aufgezeigten Nachteile beseitigt werden. Die Vorrichtung soll insbesondereIt is therefore the aim of the present innovation to create a device for installing solar panels on a flat roof, with which the disadvantages outlined above are eliminated. The device is intended in particular
leichter sein und weniger Platz beanspruchen als herkömmliche Beschwerungssteine. Weiter soll ihr Umschlag leichter und die Montage der Solarpanels darauf einfacher sein, wobei jedoch die Verwindungsstabilität und die Windsicherheit der installierten Solarpanels gewährleistet bleiben.be lighter and take up less space than conventional weight stones. They should also be easier to handle and the installation of the solar panels on them should be easier, while the torsional stability and wind resistance of the installed solar panels are still guaranteed.
Diese Aufgabe wird gelöst von einer Vorrichtung zum Installieren von Solarpanels, bestehend aus einer ebenen, rechteckigen Grund-Bauplatte mit auf ihren Längsseiten angebrachten elastischen Trägerelementen, die längs ihrer oberen Ränder ein U-Profil zur passgenauen Aufnahme des Rahmens des schräg oberhalb der Grund-Bauplatte zu installierenden Solarpanels oder zur passgenauen Aufnahme des rahmenlosen Solarpanels aufweisen, wobei das eine Trägerelement höher über das Niveau der Bauplatte hinaufragt als das andere und sein oberer Rand elastisch vom Rand des gegenüberliegenden Trägerelements wegschwenkbar ist, sodass der Rahmen des Solarpanels oder das rahmenlose Solarpanel zwischen die U-Profile einlegbar ist, und dass nach Zurückschwenken des Trägerelementes der Rahmen des Solarpanels oder das rahmenlose Solarpanel von den U-Profilen fest umschlossen ist.This problem is solved by a device for installing solar panels, consisting of a flat, rectangular base construction plate with elastic support elements attached to its long sides, which have a U-profile along their upper edges for precisely accommodating the frame of the solar panel to be installed diagonally above the base construction plate or for precisely accommodating the frameless solar panel, whereby one support element protrudes higher above the level of the construction plate than the other and its upper edge can be elastically pivoted away from the edge of the opposite support element so that the frame of the solar panel or the frameless solar panel can be inserted between the U-profiles, and that after pivoting the support element back, the frame of the solar panel or the frameless solar panel is firmly enclosed by the U-profiles.
In den Figuren ist die Vorrichtung in verschiedenen Ansichten gezeigt und ihr Einsatz zum Installieren der Solarpanels wird in der Beschreibung erläutert.The device is shown in different views in the figures and its use for installing the solar panels is explained in the description.
Es zeigt:It shows:
Figur 1: Die Vorrichtung in perspektivischer Ansicht;Figure 1: The device in perspective view;
Figur 2: Eine Variante der Vorrichtung in perspektivischer Ansicht;Figure 2: A variant of the device in perspective view;
Figur 3: Die Vorrichtung nach Figur 1 oder 2 in einem Querschnitt dargestellt; Figure 3: The device according to Figure 1 or 2 shown in a cross-section;
Figur 4: Die Vorrichtung nach erfolgter Installation des Solarpanels im Gebrauch. Figure 4: The device in use after the solar panel has been installed.
In Figur 1 ist die Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Sie besteht aus der Grund-Bauplatte 1 und zwei Trägerelementen 2,3, die längs ihrer oberen Ränder je ein U-Profil 4,5 bilden. Als Material für die Grundplatte 1 kommt ein Pressmaterial in Frage, das auch Holz enthalten kann, oder ein geeigneter Kunststoff. Vorteilhaft ist die Grund-Bauplatte 1 aus Durisol gefertigt, einem Material, das von der Eternit AG (Schweiz) hergestellt wird. Der Vorteil von Durisol ist, dass dieses Material wetterbeständig ist, mit der Dachhaut in keinerlei Weise chemisch reagiert, weil es keine Weichmacher enthält, wie diese üblicherweise im Dauchhautmaterial enthalten sind, und auch UV-resistent ist. Ausserdem ist es bedeutend preisgünstiger als ein herkömmlicher gegossener Betonblock. Typischerweise kommt eine Bauplatte von 24mm Stärke mit den Dimensionen 66cm &khgr; 75cm zum Einsatz. Eine solche kostet in der angegebenen Dimension etwa die Hälfte eines sonst verwendeten Betonblockes. An den beiden Längsrändern dieser Durisol-Platte sind die Trägerelemente 2,3 angebracht. Diese können aus Chromstahl oder einem geeigneten Kunststoff bestehen, welcher UV-resistent und gleichzeitig hinreichend elastisch und bruchfest ist. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei den Trägerelementen 2,3 um Chromstahlbleche, die mittels Abkanten in die gezeigte Form gebracht wurden, sodass sie also längs ihrer oberen Ränder je ein U-Profil 4,5 bilden. Das Profil 4 ist dabei so geformt, dass es eine unterste freiliegende Kante bildet, die als Abtropfnase 14 wirkt. Diese Trägerelemente 2,3 sind hier mittels Chromstahlschrauben mit der Durisol-Platte 1 verbunden. Mit Vorteil weist die Platte 1 auf ihrer Unterseite um die Schraubenlöcher Ausnehmungen auf, welche die Schraubenköpfe aufnehmen, sodass die Chromstahlbleche vor Ort leicht aufgeschraubt werden können, indem nur noch von einer Seite die Gegenmutter festgezogen werden muss. Je nach gewünschter Neigung des zu installierenden Solarpanels ist das eine Trägerelement 3 zum Beispiel ca. 15 bis 50 cm hoch und das andere Trägerelement 2 bloss ca. 10cm hoch. Das jeweils höhere Trägerelement 3 wird zum Einlegen des Solarpanels elastisch etwas zurückgebogen, wonach das Solarpanel zwischen die beiden U-Profile 4,5 eingelegt werden kann. Durch Loslassen des höheren Trägerelementes 3 federt dieses zurück und umschliesst dann denFigure 1 shows the device in a perspective view. It consists of the base construction plate 1 and two support elements 2,3, each of which forms a U-profile 4,5 along its upper edge. The material for the base plate 1 can be a pressed material, which can also contain wood, or a suitable plastic. The base construction plate 1 is advantageously made of Durisol, a material manufactured by Eternit AG (Switzerland). The advantage of Durisol is that this material is weatherproof, does not react chemically with the roof covering in any way because it does not contain any plasticizers, as are usually contained in the roof covering material, and is also UV-resistant. In addition, it is significantly less expensive than a conventional cast concrete block. Typically, a construction plate with a thickness of 24 mm and dimensions of 66 cm x 75 cm is used. Such a block costs about half the price of a concrete block that would otherwise be used in the specified dimensions. The support elements 2,3 are attached to the two long edges of this Durisol panel. These can be made of chrome steel or a suitable plastic that is UV-resistant and at the same time sufficiently elastic and break-proof. In the example shown, the support elements 2,3 are chrome steel sheets that have been bent into the shape shown so that they each form a U-profile 4,5 along their upper edges. The profile 4 is shaped in such a way that it forms a lowest exposed edge that acts as a drip nose 14. These support elements 2,3 are connected to the Durisol panel 1 using chrome steel screws. The panel 1 advantageously has recesses on its underside around the screw holes that accommodate the screw heads so that the chrome steel sheets can be easily screwed on in situ by only tightening the lock nut from one side. Depending on the desired inclination of the solar panel to be installed, one support element 3 is, for example, approx. 15 to 50 cm high and the other support element 2 is only approx. 10 cm high. The higher support element 3 is bent back slightly to insert the solar panel, after which the solar panel can be inserted between the two U-profiles 4,5. By releasing the higher support element 3, it springs back and then encloses the
Aluminiumrahmen des Solarpanels, oder direkt den Rand des rahmenlosen Solarpanels, sodass dieses stressfrei gehalten ist.Aluminum frame of the solar panel, or directly the edge of the frameless solar panel, so that it is held stress-free.
Anstelle eines einzigen durchgehenden Trägerelementes 2 kann dieses in zwei voneinander beabstandete Stücke aufgeteilt sein, wie das in Figur 2 dargestellt ist. Diese Konstruktion bietet den Vorteil, dass eine Dreipunktlagerung geschaffen wird, welche eine besonders spannungsfreie Lagerung des Solarpanels gewährleistet. In gleicher Weise kann aber auch das höhere Trägerelement 3 aus zwei solchen Stücken bestehen. Wenn ein rahmenloses Solarpanel installiert wird, sind die lichten Weiten der U-Profile 4,5 selbstverständlich an die Stärke des Solarpanels angepasst, sodass sie dieses passgenau umschliessen.Instead of a single continuous support element 2, this can be divided into two spaced-apart pieces, as shown in Figure 2. This design offers the advantage of creating a three-point bearing, which ensures that the solar panel is supported particularly stress-free. In the same way, the higher support element 3 can also consist of two such pieces. If a frameless solar panel is installed, the clear widths of the U-profiles 4,5 are of course adapted to the thickness of the solar panel so that they enclose it precisely.
In Figur 3 ist die Vorrichtung nach den Figuren 1 oder 2 in einem Querschnitt gezeigt. Die Grundplatte 1 liegt hier direkt auf der Dachhaut 6 auf. In einer Variante kann eine Schutzmatte auf der Unterseite der Grundpatte 1 aufgebracht sein, um die chemische Verträglichkeit mit der Dachhaut 6 zu gewährleisten, wenn dies aufgrund des Dachhautmaterials nötig sein sollte, oder um die Verträglichkeit zur Filzmatte zu gewährleisten, die in einigen Fällen zum Schutz der Dachhaut 6 auf dieselbe gelegt wird. Die beiden Trägerelemente 2,3 weisen eine unterschiedliche Höhe auf, wobei ihre oberen Längsränder durch geeignete Abkantungen je ein U-Profil 4,5 bilden. Während aufgrund der Geometrie das höhere Trägerelement 3 leicht mittels Abkanten in die gewünschte Form gebracht werden kann, wird das Trägerelement 2 gegebenenfalls aus zwei Chromstahlblechen aufgebaut, wie das rechts oberhalb des angebauten Trägerelementes 2 gesondert dargestellt ist. Das eine Chromstahlblech ist dann oben zum einen Schenkel des U-Profils 4 abgekantet, während ein weiteres Winkelprofil 7 den anderen Schenkel des U-Profils bildet. Das höhere Trägerelement 3 ist aufgrund der Elastizität seines Materials um den mit den Pfeilen angezeigten Bereich elastisch schwenkbar. Die Trägerelemente 2,3 sind mittels der Schrauben 8,9 mit der Grundpatte 1 verbunden.Figure 3 shows the device according to Figures 1 or 2 in a cross-section. The base plate 1 lies directly on the roof skin 6. In one variant, a protective mat can be applied to the underside of the base plate 1 to ensure chemical compatibility with the roof skin 6 if this should be necessary due to the roof skin material, or to ensure compatibility with the felt mat, which in some cases is placed on the roof skin 6 to protect it. The two support elements 2, 3 have a different height, with their upper longitudinal edges each forming a U-profile 4, 5 by means of suitable bends. While the higher support element 3 can easily be brought into the desired shape by bending due to the geometry, the support element 2 is optionally constructed from two chrome steel sheets, as shown separately on the right above the attached support element 2. One chrome steel sheet is then bent at the top to form one leg of the U-profile 4, while another angle profile 7 forms the other leg of the U-profile. The higher support element 3 can be pivoted elastically around the area indicated by the arrows due to the elasticity of its material. The support elements 2, 3 are connected to the base plate 1 using screws 8, 9.
Wie werden nun also die Solarpanel letztlich auf einem Flachdach installiert? Hierzu werden die Vorrichtungen zu deren Installation entweder fertig zusammengebaut wie in Figur 1 oder 2 gezeigt angeliefert, oder aber es werden die Grundplatten 1 gesondert in gestapelter Form auf die Baustelle angeliefert, während die Trägerelemente 2,3 ebenfalls gesondert angeliefert werden. Während bisher etwa 20 Montageblöcke für 20 Solarpanels aus gegossenem Beton auf einer Normpalette Platz fanden, können bis zu 100 Grundplatten einschliesslich der zugehörigen Trägerelemente für 100 Solarpanels auf einer Palette angeliefert werden. Man kommt auf ein ca. 5 mal kleineres Transportvolumen für die Montagevorrichtungen. Nachdem die Vorrichtungen gegebenenfalls zusammengeschraubt wurden, werden sie auf dem Dach verlegt.So how are the solar panels ultimately installed on a flat roof? To do this, the devices for their installation are either delivered fully assembled as shown in Figure 1 or 2, or the base plates 1 are delivered separately to the construction site in stacked form, while the support elements 2,3 are also delivered separately. While around 20 mounting blocks for 20 solar panels made of cast concrete previously fit on a standard pallet, up to 100 base plates including the associated support elements for 100 solar panels can be delivered on a pallet. This results in a transport volume for the mounting devices that is around 5 times smaller. After the devices have been screwed together if necessary, they are laid on the roof.
" War es bisher nötig, die Montageblöcke mit dem Metermass genau zu verlegen, weil sie nicht mehr leicht verschoben werden konnten, so ist das beim Verlegen dieser neuen Vorrichtungen nicht mehr nötig. Es genügt, diese von Auge zu plazieren bzw. voneinander zu beabstanden. Nach dem Verlegen der Grundplatten 1 mit den Trägerelementen 2,3 werden die Grundplatten 1 mit Kies 10 beschwert, das ohnehin auf jedem Flachdach eingesetzt wird, und wie das in Figur 3 gezeigt ist. Erst wenn die Grundplatten 1 mit Kies 10 bedeckt und somit beschwert sind, werden die Solarpanels eingesetzt und ihre Stromabgabekabel können dann verlegt werden, da sie ja eine UV-resistente und wasserdichte Isolierung aufweisen. Die Solarpanel-Stromausgänge werden sodann über die Solarpanel-Stromabgabekabel zusammengeschaltet und zum Wechselrichter geführt, wo der von den einzelnen Panels abgegebene 17-Volt- respektive 35-Volt-Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt, auf 230 Volt respektive 400 Volt transformiert und für die Einspeisung in das Haushalt-Netz synchronisiert wird."While it was previously necessary to lay the mounting blocks precisely using a tape measure, because they could no longer be moved easily, this is no longer necessary when laying these new devices. It is sufficient to place them by eye or to space them apart. After laying the base plates 1 with the support elements 2,3, the base plates 1 are weighted down with gravel 10, which is used on every flat roof anyway, and as shown in Figure 3. Only when the base plates 1 are covered with gravel 10 and thus weighted down are the solar panels installed and their power supply cables can then be laid, since they have UV-resistant and waterproof insulation. The solar panel power outputs are then connected together via the solar panel power supply cables and fed to the inverter, where the 17-volt or 35-volt direct current emitted by the individual panels is converted into alternating current, to 230 volts or 400 Volt and synchronized for feeding into the household grid.
■ Die Figur 4 zeigt die Vorrichtung nach erfolgter Installation des Solarpanels 11 im Gebrauch. Das Solarpanel 11 mit den eigentlichen Solarzellen 13 wurde eingesetzt, indem sein Aluminiumrahmen 12 zunächst in das U-Profil 4 des Trägerelementes 2 eingeführt wurde. Hernach schwenkte man das höhere Trägerelement 2 etwas nach aussen, wonach das dortige Profil 5 dann um den Rahmen 12 des Solarpanels 11 zurückgeschwenkt wurde. Die Trägerelemente 2,3 stehen mit■ Figure 4 shows the device in use after the solar panel 11 has been installed. The solar panel 11 with the actual solar cells 13 was inserted by first inserting its aluminum frame 12 into the U-profile 4 of the support element 2. The higher support element 2 was then pivoted slightly outwards, after which the profile 5 there was then pivoted back around the frame 12 of the solar panel 11. The support elements 2, 3 are
eingesetztem Solarpanel 11 genau senkrecht auf der Grundplatte und sind entspannt. In dieser Weise ist eine stressfreie und sichere Halterung der Solarpanels 11 gewährleistet. Die benachbarten Solarpanels 11 werden in genau gleicher Weise verlegt.inserted solar panel 11 exactly perpendicular to the base plate and are relaxed. In this way, stress-free and secure mounting of the solar panels 11 is ensured. The neighboring solar panels 11 are installed in exactly the same way.
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