CH721931A2 - Verfahren zur Fertigung und Montage von PV-Moduleinheiten auf Dächern aller Art - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung und Montage von PV-Moduleinheiten (1) auf Dächern aller Art. Demnach wird bei einem Teilverfahren zur Vormontage von PV-Moduleinheiten (1) mit einer ausklappbaren Montagevorrichtung (2) die PV-Moduleinheiten-Montage mittels einer Montageschiene (3) zur vertikalen Fixierung und Versteifung der PV-Moduleinheiten (1) im Kreuzverbund ausgeführt.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft das Verfahren sowie die Verfahrensmittel zur Vorfertigung, Montage sowie Unterhalt und Demontage von PV-Moduleinheiten auf Dächern aller Art.

Stand der Technik

[0002] PV-Anlagen explizit auf geneigten Dächern werden heute einzeln montiert. Dies bedingt eine lange Montagezeit auf dem Dach durch individuelle Installation, Verschraubungen und Verkabelung einzelner PV-Module, was die Wartbarkeit oder die Wiederverwendung der PV-Anlage bei einem allfälligen Rückbau erschwert. Dies insofern, dass die PV-Anlagen nicht betreten werden können und meist kein standardisierter Zugang zu den PV-Anlagen vorhanden ist. Ferner gibt es für Situationen, in denen eine zusätzliche Belastung des Daches und/oder zusätzliche Dachverschraubungen ohne eine komplette Dachsanierung nicht möglich sind, aktuell keine Marktlösungen.

Aufgabe der Erfindung

[0003] Die Erfindung ermöglicht es, mittels standardisierter Verfahren und den dafür notwendigen Verfahrensmittel die Montagezeit auf dem Dach von PV-Anlagen auf allen Dachtypen zu minimieren und gleichzeitig die Wartbarkeit, den Arbeitsschutz und die Wiederverwertbarkeit zu steigern. Zudem ermöglicht die Erfindung explizit auch die Montage ohne weiteren Eingriff in die Dachhaut was die Anwendungsmöglichkeiten bei bisher für PV-Anlagen ungeeigneten Dächern und/oder noch nicht sanierten Dächern erlaubt.

Kurze Darstellung der Erfindung

[0004] Die Erfindung ermöglicht es PV-Moduleinheiten am Boden auf einer Montagevorrichtung vorzufertigen und mit einer speziellen Hebevorrichtung auf das Dach zu heben. Das Montageverfahren auf dem Dach basiert auf einer Einrasthalterung zum Einschieben und Verankern der PV-Moduleinheit mit der PV-Unterkonstruktion, was die Arbeitszeit auf dem Dach minimiert und den Rückbau von Anlagen nachhaltig zulässt. Die PV-Moduleinheiten wie auch die PV-Unterkonstruktion verfügen über Halterungen und Befestigungspunke, welche eine sichere Montage, Unterhalt und allfällige Demontage der PV-Moduleinheiten ermöglichen. Das Befestigungsverfahren für die PV-Unterkonstruktion erlaubt die Minimierung von Eingriffen in die bestehende Dachhaut und eine gute Gewichtsverteilung.

Aufzählung der Zeichnungen

Fig. 1) Zusammenfassende Patentzeichnung

Fig. 2) Mittei zum Verfahren - Montagevorrichtung

Fig. 3) Mittei zum Verfahren - Montageschiene

Fig. 4) Mittei zum Verfahren - Hebevorrichtung

Fig. 5) Mittei zum Verfahren - Einrasthaiterung

Fig. 6) Mittei zum Verfahren - Randabspannung Fiachdach

Fig. 7) Mittei zum Verfahren - Randabspannung Steiidach

Fig. 8) Mittei zum Verfahren - Firstabspannung Steiidach

Fig. 9) Mittei zum Verfahren - Abstützfuss / Lastenverteiier Eternitdach

Fig. 10) Mittei zum Verfahren - Abstützfuss / Lastenverteiier Fiachdach

Fig. 11) Mittei zum Verfahren - Laufsteg Haiterung und Gerüstpfosten

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0006] Das Verfahrenzusammenfassende Patentzeichnung (Fig.1)betrifft eine Kombination aus Verfahrensschritten und Verfahrensmitteln zur Vorfertigung, Montage und Demontage von PV-Moduleinheiten auf Dächern aller Art. Die Vorfertigung von PV-Moduieinheiten (1) erfoigt in einer Montagevorrichtung am Boden und werden mitteis (2) Montageschienen zusammengehaiten, die auch Transportvorrichtungen beinhaiten. Der Transport der PV-Moduieinheiten vom Boden auf das Dach erfoigt mitteis einer Hebevorrichtung. Die Fixierung der PV-Moduieinheiten auf dem Dach erfoigt durch eine Vertikaiverschiebung und (3) Einrastung der PV-Moduieinheit in die (4) PV-Unterkonstruktion, die zusätziich über eine auskiappbare (5) Laufsteghaiterung mit (6) Gerüstpfosten verfügt. Die PV-Unterkonstruktion wird mit auf den Dachtyp angepasste (7) Randabspannungen fixiert, um Eingriffe in die bestehende Dachhaut zu minimieren, wobei die PV-Unterkonstruktion zusätziich mit (8) Abstützfüssen / Lastenverteiier abgestützt ist, um die Dachiasten zu verteiien.

[0007] DieMontagevorrichtung (Fig.2)bestehend aus einer giebeiförmigen Aiuminiumstruktur, die beidseitig gieich aufgebaut ist, um eine paraiieie Vormontage auf beiden Seitenteiien zu ermöglichen. Die seitiichen, unteren (1) Montagesockei dienen zur Aufiage der PV-Moduie bei der Vormontage der PV-Moduieinheit. Nach deren Hersteiiung kann die PV-Moduieinheit, durch ausschwenken der (2) Montagestreben zwecks sicheren Anschiagens und Transportieren, in die notwendige Dachneigung gebracht werden.

[0008] Dabei besteht die Montagevorrichtung aus nachfoigenden Eiementen;

(3) drei zusammenkiappbare Joch-Eiemente bestehend aus zwei (4) Montagestützen ais U-Profii in weiche die (2) ausschwenkbaren Montagestreben ais Vierkantprofii eingeiegt sind. An der Oberseite wird die Montagevorrichtung mit einem (5) Firstprofii ais überstüipendes U-Profii verbunden, weiche sowohi die Montagestützprofiie ais auch die ausschwenkbaren Montagestreben fixiert. Auf der Unterseite sind die Montagestützen mit einer (6) Zugstange gegen ein Auseinanderrutschen gesichert.

[0009] Die in die Montagestützen eingeiegten (2) Montagestreben, weiche an der Oberseite ebenfaiis durch das (5) Firstprofii gehaiten werden, sind auf der Unterseite mit dem quer über die ganze Montagevorrichtung veriaufenden (1) Montagesockei ais Vierkantprofii verbunden. In jeder (2) Montagestreben wiederum sind beispieihaft für die Montage einer liegenden PV-Moduieinheit mit 3x2 PV-Moduien je (7) vier Gewindehüisen eingeiassen, in weiche (8) Positionierungsboizen ais Montageschabione eingedreht sind.

[0010] Um die Stabiiität und Sicherheit während der PV-Moduieinheiten Vormontage zu gewährieisten, sind an der Montagevorrichtung auf jeder Seite via an den (4) Montagestützen befestigten (9) Längsstreben ais Knotenbieche befestigt, die nach Bedarf mit zusätziichen Kreuzstreben ergänzt werden können.

[0011] Durch die (8) Positionierungsboizen können die beispieihaft für die Montage einer liegenden PV-Moduieinheit mit 3x2 PV-Moduien, die vier horizontaien U-förmigen Montageprofiie für die PV-Moduieinheiten, weiche auf die für die PV-Moduie vorgegebenen Befestigungspunkte ausgeiegt sind, aufgeiegt und exakt in der Höhe positioniert werden, sodass der Zusammenbau der PV-Moduieinheit durch das Aufiegen und Verschrauben der PV-Moduie mitteis der Montageschienen (siehe auch Fig. 3) auf der Vorderseite, sowie das Montieren der Einrasthaiterung (siehe auch Fig. 5) wie auch die Moduiverkabeiung auf der Rückseite effizient ermöglicht wird.

[0012] DieMontageschiene (Fig.3)bestehend aus einem Aluminium Rechteckrohr wird in die PV-Moduleinheiten am Rand und zwischen die einzelnen PV-Module eingebaut und dient zur vertikalen Fixierung und Versteifung der PV-Moduleinheiten im Kreuzverbund mit einem horizontalen U-förmigen Montageprofile. Beispielhaft für die Montage einer liegenden PV-Moduleinheit mit 3x2 PV-Modulen werden vier vertikale Montageschienen benötigt, je 2 Montageschienen am Rand und 2 Montageschienen zwischen den liegenden PV-Modulen. Die Montageschienen dienen der Fixierung der PV-Module, der Verbindung mit den im Kreuzverbund horizontalen U-förmigen Montageprofile, sowie als Transport-Anschlagpunkt für den sicheren Transport.

[0013] Dabei besteht die (1) Montageschiene beispielhaft für die Montage von zwei PV-Modulreihen aus nachfolgenden Elementen;

zwei (2) Hülsennieten zur Befestigung von Unterhalt Hilfsmittel wie z.B. Laufstege, (3) vier Aussparungen zur Aufnahme der (4) PV-Modul-Klemmprofile inkl. jeweils einem (5) Gummi-Druckverteiler, welche durch (6) Ring- oder (7) Zylinderschrauben mit einer (8) Befestigungsplatte verbunden werden. Die Befestigungsplatten werden bei der PV-Moduleinheiten Montage in U-förmigen Montageprofile eingeführt und dienen als Verankerungspunkte zwischen Montageschiene, PV-Modulen und U-förmigem Montageprofil.

[0014] Auf der der unteren Seite besitzt die Montageschiene ausgeklinkte und um 90° zur Montageschiene abgebogene (9) PV-Modul Abrutschsicherungsfüsse um ein Herausrutschen der unteren PV-Module formschlüssig zu verhindern. Bei mittigen Montageschienen sind diese beidseitig angeracht, während diese bei Rand-Montageschiene nur einseitig auf der PV-Modul Seite vorhanden sind. Auf der oberen Seite besitzt die Montageschiene nach Bedarf über eine eingeschobene und mit Schraubverbindungen befestigte (10) Verbindungshülse. Die Verbindungshülse dient als formschlüssigen Einrast-Verbindung mit einer weiteren, darüber montierten PV-Moduleinheit.

[0015] DieHebevorrichtung (Fig.4)zur Befestigung von vier Seilen erlaubt das effiziente und sichere Anschlagen und Transportieren von PV-Moduleinheiten zwischen der Montagevorrichtung (siehe auch Fig. 2) und dem Dach.

[0016] Dabei besteht die Hebevorrichtung aus nachfolgenden Elementen;

(1) einem hohlen Stahlquader mit einem unten angebrachten, umlaufenden (2) Rundstahlring, welcher als Seilführung dient, vier seitlich angebrachten (3) Schotklemmen für die Fixierung der vier Transportseile (loses Ende) und unten einer (4) Ringschraube zur Befestigung der vier Seile (fixes Seilende). Die Ringschraube ist durch einen (5) Bolzen mit der (6) Klemmplatte oben verbunden, wodurch die losen, durch die Schotkiemmen gesicherten Seilenden im Belastungsfall zusätzlich geklemmt und gesichert werden.

[0017] Dabei wird die eine Seilseite fix an der Ringschraube befestigt und das lose Seilende nach der Befestigung an der PV-Moduleinheit von unten durch den Stahlquader geführt, in der Schotklemme eingeklemmt und durch den Rundstahlring geführt.

[0018] Auf der Oberseite der Hebevorrichtung befindet sich ein (7) Befestigungshaken zum Einhängen an einem Kranhaken.

[0019] DieEinrasthalterung (Fig.5)erlaubt die sichere Verbindung der PV-Moduieinheit mit dem horizontaien PV-Unterkonstruktion Montageprofii mitteis Vertikaiverschiebung.

[0020] Dabei besteht die Einrasthaiterung aus nachfoigenden Eiementen;

(1) Einrasthaiterungspiatten, weiches durch eine Schraubverbindung auf die Rückseite des (2) U-förmigen Montageprofiis der PV-Moduieinheit befestigt werden (siehe auf Fig. 1).

[0021] Die Einrasthaiterungspiatten werden bei der PV-Moduieinheiten Montage auf dem Dach unter die horizontaien (3) PV-Unterkonstruktion Montageprofiie mitteis Vertikaiverschiebung gekiemmt, wodurch eine formschiüssige Einrastverbindung entsteht.

[0022] DieRandabspannung Flachdach (Fig.6)eriaubt die sichere Befestigung der PV-Unterkonstruktion Montageprofiie an den zwei gegenüberiiegenden Seiten eines Fiachdachs. Die Randabspannung kann situativ sowohi nur von innerhaib der Mauereinfassung, sowie zusätziich auch mit Gegenpiatte auf der Aussenseite befestigt werden.

[0023] Dabei besteht die Randabspannung Fiachdach aus nachfoigenden Eiementen;

(1) Montagekonsoie mit Löchern zur Befestigung am Mauerwerk und eine (2) Gummipiatte zur Vibrationsdämpfung, die zwischen der Montagekonsoie und dem Mauerwerk eingeiassen wird.

[0024] Eine an die (1) Montagekonsoie fixierte (3) Befestigungskonsoie ais U-Profii zum Einrasten und Fixieren des (4) PV-Unterkonstruktion Montageprofiis. Zwischen der Befestigungskonsoie und dem PV-Unterkonstruktion Montageprofii wird eine (5) Querstrebe ais Rechteckrohr verschraubt, um eine optimaie Versteifung der PV-Unterkonstruktion zu erreichen.

[0025] Situativ kann auf der Aussenseite der Mauereinfassung eine (6) Gegenpiatte befestigt werden.

[0026] DieRandabspannung Steildach (Fig.7)eriaubt die sichere Befestigung der PV-Unterkonstruktion Montageprofiie am unteren Rand eines Steiidachs. Die Randabspannung kann situativ auf den Dachtyp respektive die Position der Traufe und der Dachsparren angepasst und montiert werden.

[0027] Dabei besteht die Randabspannung Steiidach aus nachfoigenden Eiementen;

(1) eine L-förmige Befestigungskonsoie aus U-Profiien zum Einrasten und fixieren des (2) PV-Unterkonstruktion Montageprofiis. Eine (3) Positionierungspiatte mit mehreren Löchern resp. Schiitzen, weiche eine fiexibie Montage sowohi der (1) Befestigungskonsoie ais auch der vier (4) Schraub-Befestigungsstäbe zuiässt, um einen aiifäiiigen Versatz zwischen der Sparrenposition und der Position des PV-Unterkonstruktion Montageprofiis auf dem Dach auszugieichen.

[0028] Die (4) Schraub-Befestigungsstäbe sind jeweiis eingefasst in ein (5) Distanz-Haiterohre, um die Position zwischen (3) Positionierungspiatte und (6) Sparren-Konsoien zu fixieren. Die zwei (6) Sparren-Konsoien, weiche paraiiei an den Dachsparren angeschraubt werden, sind je mit (7) zwei Gewindehüisen versehen, die entsprechend dem Dachneigungswinkei ausgerichtet werden, um die (4) Schraub-Befestigungsstäbe aufzunehmen und zu fixieren.

[0029] Die zwei (6) Sparren-Konsolen werden als Sandwich-Konstruktion beidseitig des Dachsparrens angebracht und durch Bolzen gegeneinander verschraubt.

[0030] DieFirstabspannung Steildach (Fig.8)eriaubt die sichere Befestigung respektive Verbindung der PV-Unterkonstruktion Montageprofiie über den Dachfirst eines Steiidachs bei einer beidseitigen PV-Aniagebeiegung.

[0031] Dabei besteht die Firstabspannung Steiidach aus nachfoigenden Eiementen;

einem dem Dachwinkei angepassten (1) Firstverbinder mit (2) beidseitigen Löchern um die Firstabspannung mit dem (3) PV-Unterkonstruktion Montageprofii zu verschrauben.

[0032] Zwischen den beiden Seiten des Firstverbinders wird eine (4) Querstrebe ais Verstärkung verschraubt, um eine optimaie Versteifung der PV-Unterkonstruktion zu erreichen.

[0033] DerAbstützfuss/Lastenverteiler Eternitdach (Fig.9)bezweckt die PV-Aniage bedingten Dachiasten auf einem Schindeieternit Dach unter Minimierung von Eingriffen in die bestehende Dachhaut aufzunehmen und zu verteiien.

[0034] Dabei besteht der Abstützfuss / Lastenverteiier aus nachfoigenden Eiementen;

(1) einem Abstützfuss aus einem Biechstreifen mit einem (2) mittigen Loch für die Montage des Lastenverteiiers, sowie einem (3) ausgestanzten T-förmigen Loch, durch weiches der Abstützfuss am Schindeieternit Befestigungshaken eingehängt werden kann.

[0035] Der (4) Lastenverteiier besteht aus einem Aiuminium-Vierkantrohr, weiches durch ein (5) mittiges Loch mit Gewindehüise mitteis (6) Schraubverbindung den Abstützfuss verbindet und am oberen Ende mit dem PV-Unterkonstruktion Montageprofii verbunden wird.

[0036] Auf den beiden äusseren, unteren Enden ist eine (7) Gummi-Poisterung zur Vibrationsdämpfung verbaut, die mit einem (8) Schrumpfschiauch fixiert und geschützt ist.

[0037] DerAbstützfuss/Lastenverteiler Flachdach (Fig.10)bezweckt die PV-Aniage bedingten Dachiasten auf einem Fiachdach unter Minimierung von Eingriffen in die bestehende Dachhaut aufzunehmen und zu verteiien.

[0038] Dabei besteht der Abstützfuss / Lastenverteiier aus nachfoigenden Eiementen;

einem (1) zentraien Abstützfuss mit beidseitig je einer (2) Abstützfussquerstrebe, weiche mit dem (3) PV-Unterkonstruktion Montageprofii mitteis Schraubverbindung verbunden werden.

[0039] Die Abstützfüsse werden mitteis Schraubverbindung an die am (4) Lastenverteiier fixierten (5) zwei Befestigungskonsoie verschraubt. Der Lastverteiier wiederum iiegt zur Vibrationsdämpfung auf (6) Gummi-Poisterungen auf und ist mit diesen verschraubt.

[0040] DerLaufsteg Halterung und Gerüstpfosten (Fig.11)erlauben dem Anwender im Bedarfsfall in sehr kurzer Zeit eine sicherheitskonforme Absturzsicherung auf und wieder zurückzubauen.

[0041] Dabei besteht die Laufsteg Halterung und der Gerüstpfosten aus nachfolgenden Elementen pro (1) PV-Unterkonstruktion Montageprofil;

eine untere Absturzsicherung bestehend aus einer in das U-förmigen Montageprofile der Unterkonstruktion integrierte, (2) ausklappbaren Laufsteghalterung in Form eines Aluminium-Vierkantrohrs, das zwecks verbesserter Lastübertragung auf der Dachseite zugewandten Seite an die Dachneigung angepasst geschnitten ist, sowie in der Länge so dimensioniert wird, dass eine horizontale Ausrichtung der Laufsteg-Halterung vor dem Einhängen in den Gerüstpfosten erreicht wird.

[0042] Die Laufsteg-Halterung ist durch einen (3) Bolzen am (1) PV-Unterkonstruktion Montageprofil befestigt, und verfügt über ein (4) Bohrloch zur Fixierung der (7) Befestigungskonsole des (5) Gerüstpfostens.

[0043] Der (5) Gerüstpfosten enthält zwei aufgesetzten (6) Gerüstrohr Halterungen sowie eine in der Höhe anpassbare (7) Befestigungskonsole für die Verbindung mit der (2) ausklappbaren Laufsteg-Halterung.

[0044] Die (7) Befestigungskonsole besteht aus einer beweglichen Hülse, welche über den Gerüstpfosten gestülpt wird und durch Bolzen in die im Gerüstpfosten eingefügten Bohrlöcher in der gewünschten Höhe befestigt werden kann.

[0045] Der (5) Gerüstpfosten ist am (8) unteren Ende oval, damit der Gerüstpfosten in ein im Montageprofil der Unterkonstruktion angebrachtes Langloch eingerastet werden kann.

Claims (9)

1. Das Verfahren zur Fertigung und Montage von PV-Moduleinheiten auf Dächern aller Art, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilverfahren zur Vormontage von PV-Moduleinheiten von einer ausklappbaren (2) Montagevorrichtung als Verfahrensmittel unterstützt, sowie die PV-Moduleinheiten Montage mittels einer (3) Montageschiene zur vertikalen Fixierung und Versteifung der PV-Moduleinheiten im Kreuzverbund ausgeführt wird. Teilverfahren zur Montage, Unterhalt und Demontage von PV-Moduleinheiten von einer (4) Hebevorrichtung als Verfahrensmittel unterstützt wird und die gesicherte und sichere Verbindung der PV-Moduleinheit mit der PV-Unterkonstruktion durch Vertikalverschiebung mittels einer (5) Einrasthalterung als Verfahrensmittel unterstützt wird. das Teilverfahren zur Montage der PV-Unterkonstruktion mit minimiertem Eingriff in die bestehende Dachhaut, mittels dem Einsatz von auf die Dachart abgestimmte (6 / 7 / 8) Rand- und Firstabspannungen sowie (9 / 10) Abstützfüsse / Lastenverteiler als Verfahrensmittel eingesetzt wird. Zusätzlich ist das Teilverfahren dadurch gekennzeichnet, dass die PV-Unterkonstruktion Montageprofile über eine integrierte, ausklappbare (11) Laufsteg Halterung mit Gerüstpfosten als Verfahrensmittel verfügen, wodurch der Arbeitsschutz bei der Montage, Wartung und Demontage unterstützt wird.

2. Montagevorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur stationären Vorfertigung von PV-Moduleinheiten am Boden dient und nach der Fertigung der PV-Moduleinheiten für die Montage derselben auf dem Dach mittels schwenkbaren Hebepunkte an die vorgesehene Dachneigung angepasst werden kann.

3. Montageschiene gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese sowohl zur vertikalen Fixierung und Versteifung der PV-Moduleinheiten im Kreuzverbund als auch der Fixierung der individuellen PV-Module dient und durch die eingelassenen Ringschrauben als Transport-Anschlagpunkt für den sicheren Transport vom Montagegestell auf das Dach dient.

4. Hebevorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein sicheres und effizientes Anschlagen aber auch Lösen von vier Seilen erlaubt um den stabilen Transport der PV-Moduleinheiten bei gleichzeitiger Verteilung der Zuglasten zwischen der Montagevorrichtung und dem Dach zu erlauben.

5. Einrasthalterung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit der Unterkonstruktion durch Vertikalverschiebung eine sichere Verbindung der PV-Moduleinheit mit der PV-Unterkonstruktion erlaubt.

6. Randabspannungen (Steil- und Flachdach) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sichere Befestigung der PV-Unterkonstruktion Montageprofile am Rand der Dächer ohne Eingriff in die bestehende Dachhaut erfolgt.

7. Firstabspannung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung respektive Verbindung der PV-Unterkonstruktion Montageprofile der beiden gegenüberliegenden Dachseiten ohne Eingriff in die bestehende Dachhaut als Abspannung erfoigt.

8. Abstützfuss / Lastenverteiler (Eternit- und Flachdach) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die PV-Unterkonstruktion Montageprofile auf der Dachhaut unter Minimierung von Eingriffen in die bestehende Dachhaut die PV-Aniage bedingten Dachiasten aufnehmen und verteiien.

9. Laufsteg Haiterung und Gerüstpfosten gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine sicherheitskonforme Absturzsicherung in den PV-Unterkonstruktion Montageprofiie ais auskiappbare Einheit eingebaut ist um die Montage, Unterhait und Demontage zu erieichtern.