CZ19145U1 - Pevná i polohovací nosná konstrukce fotovoltaických zařízení - Google Patents

Description

Pevná i polohovací nosná konstrukce fotovoltaických zařízení

Oblast techniky

Technické řešení se tyká nosné konstrukce pro solární panely a spadá do oblasti montážních nebo nosných zařízení solárních panelů.

Dosavadní stav techniky

Nosné konstrukce pro solární panely jsou známé v mnoha variantách a provedeních. Pevné konstrukce zpravidla mívají dvě nohy, kteréjsou mezi sebou spojeny alespoň jednou šikmou vzpěrou a dále většinou obsahují alespoň jednu zadní vzpěru a nosný profil. K nosnému profilu mohou být připevněny podélné vzpěry spojující mezi sebou jednotlivé konstrukce, přičemž solární pa10 nely jsou pak umístěny na těchto podélných vzpěrách. Konstrukce zpravidla bývají navrhovány jen z pohledu statického, bez výrazné snahy o odlehčení konstrukce s ušetřením použitého materiálu.

Široce používané jsou konstrukce sešroubované na místě instalace z jednotlivých trubek či profilů. Tyto jednotlivé trubky a/nebo profily jsou spojovány za pomoci Šroubových spojů a prichy15 tek. Toto řešení je však vzhledem k povaze použitých stavebních prvků poměrně drahé a navíc nemusí nutné zaručovat dostatečnou stabilitu, například při použití větších solárních panelů.

Pevná nosná konstrukce požívající průmyslové ochrany je například konstrukce popsaná v dokumentu DE 20311967 U. Zde je popsána kovová nosná konstrukce mající lichoběžníkový bokorys. Solární panely jsou připevněny za pomoci šroubů na vrchní část konstrukce, která zároveň spočívá na distančních prvcích. Pod těmito distančními prvky je plastová základová deska, která je tvarována tak, že má ploché oblasti oddělené vystupujícími polokruhovými částmi. Distanční prv ky jsou připevněny na těchto vystupujících polokruhových částech. Plastové základové desky mohou být eventuelně umístěny pod povrchem země a jejich okraje se mohou vzájemně překrývat. Nevýhodou tohoto řešení je jednak tvar vlastní kovové nosné konstrukce vyžadující poměrně silný materiál a jednak užití plastových základových desek, pro jejichž instalaci jsou nutné rozsáhlejší zemní práce.

Polohovací konstrukce využívané pro rozdílný sklon solárního panelu v letních a zimních měsících jsou také v současné době řešeny mnoha způsoby. Jeden z nich je popsán například v dokumentu DE 20319065 U, Zde uvedená konstrukce pro několik solárních panelů má tolik nohou, jo kolík je na konstrukci umístěno solárních panelů. Nohy jsou spojené horizontálně umístěnou otočnou osou. Kolmo na tuto otočnou osu je umístěno několik příček, mezi něž jsou zasunuty solární panely. Otočná příčka pak prochází pod solárními panely přibližně v polovině jejich délky. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost velkého množství nohou zapuštěných do země, kdy na jeden osazený solární panel připadá jedna noha.

Dalším možným řešením polohovacího umístění solárních panelů jsou zařízení stavitelná ve dvou osách (horizontální i vertikální), tzv, trakkery. Ty jsou však ze své podstaty řešeny zcela jinak než navrhovaná nosná konstrukce a proto nejsou v tomto dokumentu dále popsány.

Navrhované technické řešení předkládá stabilní nosnou konstrukci s maximálním možným odlehčením. Konstrukce je primárně navržena jako pevná, během výroby však muže být s drobnými úpravami vytvořena jako polohovací. To vše má pozitivní dopad na konečnou cenu výrobku. Konstrukce je využitelná k instalaci na volné plochy nebo střešní plochy.

Podstata technického řešení

Hlavní podstatou technického řešení je využití co nej slabších (a tím i nej levnějších) dílu konstrukce ve spojení s dodržením ideálního rozložení úhlů v konstrukci, což umožňuje zachování potřebné nosnosti a stability.

CZ 19145 Ul

Vnitřní úhly v trojúhelníku tvořeném nosným profilem, šikmou vzpěrou a zadní vzpěrou jsou si rovny, každý z těchto úhlů má tedy velikost 60°, s tolerancí ±5°, Tento trojúhelník je v konstrukci natočen tak, že pri bočním pohledu na konstrukci je homí část zadní vzpěry blíže uvažované středové ose, než spodní část zadní vzpěry. Šikmá vzpěra je zároveň situována tak, že spojem přední nohy se šikmou vzpěrou je výše, než spojení šikmé vzpěry se zadní nohou.

V nosném profilu jsou otvory pro umístění příchytek sloužících k uchycení podélných vzpěr spojující mezi sebou jednotlivé konstrukce vzdálené mezi sebou několik metrů. Na tyto podélné vzpěry jsou montovány vlastní solární panely.

Variantní řešení má jako nosný profil zvolen U-profil o rozměrech cca 60 mm χ 40 mm. který má dostatečnou nosnost v celé délce pro udržení hmotnosti solárního panelu. Na místě styku se šikmou vzpěrou a na místě styku se zadní vzpěrou je pak nosný profil vypodložen vždy jednou výztuhou pro roznesení bodového tlaku v místě styku do větší délky nosného profilu.

Konstrukce podle navrhovaného technického řešení jsou s výhodou využívány v kombinaci se zavrtávacími základnami (CZ PV 2008-522). V případě, že jsou zavrtávací základny v zemi umístěny nepřesně (zejména v kamenité zemi) a vzdálenost jejich zakončení by neodpovídala rozteči nohou konstrukce, je možno využít variantní řešení základny, kdy je alespoň jedna noha posuvná po šikmé vzpěře. Tím je možno nastavit rozteč nohou pro různě vzdálené zavrtávací základny nebo případně i jiné sloupky či úchyty.

Dalším variantním řešením konstrukce je konstrukce polohovací, kterou je možno polohovat tak, že podélnou osu nosného profilu je možno plynule nastavit v rozmezí zhruba 30° až 50° oproti horizontále, dle přání zákazníka. Polohovací konstrukce se od výše popsaných řešení odlišuje v připevnění přední nohy a zadní nohy ke zbývající části konstrukce. Zadní noha je ke zbytku konstrukce připevněna za pomoci otočného čepu. Otočný cep má svoji podélnou osu otáčení situovanou vodorovně, kolmo na šikmou vzpěru. Přední noha je připevněna k šikmé vzpěře posuvně. Posuvné připevnění může být řešeno za pomoci běžné šroubovací svěrky anebo pomocí polohovací destičky a kluzáku s upínací destičkou. V takovém případě je polohovací destička pevně spojena se šikmou vzpěrou, libovolně ze spodní ěi z horní strany. Polohovací destička je opatřena nejméně dvěma páry otvorů tak, že otvory jsou u těch dvou stran polohovací destičky, které jsou souběžné se šikmou vzpěrou. Přední noha je na svém homím konci opatřena kluzákem s upínací destičkou. Kluzák má na bočním průřezu polokulovitý tvar. Pod kluzákem je umístěna upínací destička, ve které jsou dva otvory, na každé boční straně jeden. V obou otvorech v upínací destičce jsou šrouby, a tyto dva šrouby procházejí vždy jedním párem otvorů v polohovací destičce. Poloha každého páru otvorů v polohovací destičce je v průběhu její výroby volena s ohledem na předdefinované požadované sklony nosného profilu (a tím í solárního panelu) v prubéhu roku. V případě požadavku na změnu sklonu solárního panelu jsou šrouby vyjmuty z daného páru otvorů v polohovací destičce a po provedení změny sklonu jsou šrouby instalovány do jiného páru otvoru v polohovací destičce. Čím více párů otvorů je v polohovací destičce, do tím více poloh je možno nosnou konstrukci nastavit, Tímto řešením je umožněna jednoduchá a účelná změna sklonu, díky předdefinovaným párútn otvorů v polohovací destičce navíc odpadá nutnost měření nově nastavovaného sklonu, neboť úhly možného sklonu jsou již dány jednotlivými páry otvorů v polohovací destičce.

Stejně tak je možno použít řešení, kdy je přední noha ke zbývající části konstrukce připevněna za pomoci otočného čepu a zadní noha je ke zbývající části konstrukce připevněna posuvně za pomoct šroubovací svěrky anebo pomocí polohovací destičky a kluzáku s upínací destičkou.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení navrhovaného řešení je popsáno s odkazem na výkresy, na kterých je na:

obr. 1 - provedení základny s nepohyblivé připevněnými nohami, obr. 2 - provedení základny s posuvně uchycenými nohami, obr. 3 - sestava šesti konstrukcí propojených podélnými vzpěrami, obr. 4 - polohovací provedeni základny v letním nastavení se sklonem nosného profilu 30°.

CZ 19145 Ul obr. 5 - polohovací provedení základny v zimním nastavení se sklonem nosného profilu 50’, obr. 6 - úchyt a spojovací element pro instalaci nosné konstrukce na zpevněné plochy nebo střechy, obr. 7 - přední noha s příslušenstvím pro posuvné spojení ze zbývající částí konstrukce.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Nosná konstrukce fotovohaiekých zařízení podle navrhovaného technického řešení je vyrobena z hliníku a je řešena jako polohovací. Sestává ze zadní nohy 5, přední nohy 9, zadní vzpěry 4, šikmé vzpěry 6 a nosného profilu U Nosný profil f je v tomto případě vyroben z uzavřeného ío profilu obdélníkového průřezu o rozměrech 50 mm χ 50 mm * 3000 mm. V nosném profilu 1 jsou kruhové otvory pro umístění příchytek 2 sloužících k připevnění podélných vzpěr 7. Zadní noha 5 je ke zbývající části konstrukce připevněna pomocí otočného čepu JO, jehož osa otáčení je vodorovná a zároveň kolmá na šikmou vzpěru 6, Přední noha 9 je k šikmé vzpěře 6 připevněna posuvně vzhledem k podélné ose šikmé vzpěry 6. Posuvné připevnění je řešeno za pomoci polo15 hovací destičky f4 a kluzáku 15 s upínací destičkou. Polohovací destička 14 je obdélníkového tvaru a je přivařena k šikmé vzpěre 6 ze spodní strany, svojí delší osou souhlasně s podélnou osou šikmé vzpěry 6. V polohovací destičce 14 jsou vytvořeny tři páry otvorů, každý pár slouží pro nastavení sklonu nosné konstrukce do určité předdefinované polohy. Horní konec přední nohy 9 je opatřen kluzákem 15, který má při bočním pohledu polokulovitý tvar, a upínací destič20 kou. V upínací destičce jsou dva otvory, jeden na každé boční straně. Vlastní spojení přední nohy 9 k polohovací destičce 14 je řešeno dvěma šrouby procházejícími oběma otvory v upínací destičce a jedním párem otvorů v polohovací destičce 14.

Vnitřní část trubky tvořící zadní nohu 5 a přední nohu 9 má větší průměr, než je vnější průměr homí části zavrtávacíeh základen 8, na kterých celá nosná konstrukce spočívá. Zavrtávací zá25 kladny 8 jsou tedy v tomto případě umístěny uvnitř přední nohy 9 a zadní nohy 5, a jsou zajištěny proti posunu několika šrouby procházejícími skrz stěnu trubky tvořící zadní nohu 5 a přední nohu 9_. Toto řešení umožňuje změnu sklonu nosného profilu 1 (a tím i solárních panelů) vůči horizontále.

Série několika nosných konstrukcí podle navrhovaného řešení je umístěna v řadě vedle sebe. a jo jednotlivé nosné konstrukce jsou mezi sebou navzájem propojeny několika podélnými vzpěrami

7. Na podélné vzpěry 7 jsou montovány vlastní solární panely. Alespoň dvě nosné konstrukce v každé této sérii jsou navzájem vyvázány několika lanky 1_L pro zesílení odolnosti celé série proti bočnímu větru (tzv. zavětrování).

Popisované řešení je patrné z obr. 3, 4, 5 a 7.

'5 Příklad 2

Nosná konstrukce fotovohaiekých zařízení podle navrhovaného technického řešení je vyrobena z pozinkované ocelí a jc řešena jako pevná. Sestává ze zadní nohy 5, přední nohy 9, zadní vzpěry 4, šikmé vzpěry 6 a nosného profilu i. Nosný profil f je v tomto případě řešen jako U-profil o rozměrech 60 mm χ 40 mm χ 3000 mm. V nosném profilu [ jsou protáhlé otvory (drážky) pro umístění příchytek 2 sloužících k připevnění podélných vzpěr 7. Nosný profil 1. je na místě styku se šikmou vzpěrou ó a na místě styku se zadní vzpěrou 4 vypodložen vždy jednou výztuhou 3, která zajišťuje rozneseni bodového tlaku v místě styku do větší délky nosného profilu i. Zadní noha 5 i přední noha 9 jsou pevné uchyceny ke zbývající části konstrukce. Celá konstrukce pak opět spočívá na dvou zavrtávacíeh základnách 8. Místo zavrtávacíeh základen 8 je možno též použít úchyt J_2 nebo spojovací element í_3 pro upevnění nosné konstrukce na střechu nebo jinou zpevněnou plochu (například letištní plocha). Úchyty f2 jsou pak v takovém případě připevněny k přední noze 9 a zadní noze 5 za pomoci několik šroubu, tedy stejným způsobem jako je tomu v případě zavrtávacíeh zakladen 3. Spojení mezi úchyty L2 a střechou nebo jinou zpevněnou plochou je zpravidla řešeno pomocí několika šroubů procházejících skrz otvory ve spodní destičce ?o úchytu 12. Spojovací element [3 \e formě destičky s několika otvory je k přední noze 9 a zadní

CZ 19145 Ul noze 5 pevné připevněn za pomoci svaru nebo jiného spoje. Spojení mezi spojovacím elementem

1_3 a střechou nebo jinou zpevněnou plochou je opět řešeno za pomoci několika šroubů procházejících skrz otvory ve spojovacím elementu 13.

Série několika nosných konstrukcí podle navrhovaného řešení je umístěna v řadě vedle sebe a 5 jednotlivé nosné konstrukce jsou mezi sebou navzájem propojeny několika podélnými vzpěrami

7. Na podélné vzpěry 7 jsou montovány vlastní solární panely. Alespoň dvě nosné konstrukce v každé této sérii jsou navzájem vyvázány několika lanky H_ pro zesílení odolnosti celé série proti bočnímu větru (tzv. závět rování).

Popisované řešení je patrné z obr. 1 a 3.

Claims (8)

1. ío NÁROKY NA OCHRANU

   1. Nosná konstrukce fotovoltaických zařízení, s výhodou pro ukotvení na zavrtávací základnu (8) při instalaci na nezpevněných plochách, nebo k instalaci na zpevněné plochy pomocí úchytu (12), kde konstrukce sestává ze zadní nohy (5), přední nohy (9), zadní vzpěry (4), šikmé vzpěry (6) a nosného profilu (1), vyznačující se t í m , že

   15 vnitřní úhly v trojúhelníku tvořeném nosným profilem (1), šikmou vzpěrou (6) a zadní vzpěrou (4) mají velikost 60° s tolerancí ±5°.

   a že dále vzdálenost mezi horní částí zadní vzpěry (4) a středovou osou (O) je menší než vzdálenost mezi dolní částí zadní vzpěry (4) a středovou osou (O), a zároveň šikmá vzpěra (6) je situována tak, že spojení přední nohy (9) se šikmou vzpěrou (6) je 20 výše než spojení šikmé vzpěry (6) se zadní nohou (5).
2. 2. Konstrukce podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojení zadní nohy (5) anebo přední nohy (9) se zbývající částí konstrukce je řešeno jako posuvné za pomoci polohovací destičky (14). která je pevně připevněna k šikmé vzpěře (6) a na svých delších protilehlých stranách opatřena nejméně dvěma páry otvoru,

   25 a že dále na horním konci přední nohy (9) a/nebo horním konci zadní nohy (5) je kluzák (15) konvexního tvaru, opatřený upínací destičkou s jedním párem otvoru, přičemž přední noha (9) a/nebo zadní noha (5) je k polohovací destičce (14) připojena dvěma šrouby procházejícími oběma otvory v upínací destičce a jedním párem otvorů v polohovací destičce (14).

   50
3. 3. Konstrukce podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojení zadní nohy (5) i přední nohy (9) se zbývající částí konstrukce je nepohyblivé.
4. 4. Konstrukce podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nosný profil (I) je tvarován do U-profilu a v místě styku se zadní vzpěrou (4) je nosný profil (1) podložen výztuhou (3), a že dále je nosný profil (1) na místě styku sc šikmou vzpěrou (6) podložen výztuhou (3).

   35
5. 5. Konstrukce podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím. že vnitřní průměr trubky tvořící zadní nohu (5) a přední nohu (9) je větší, než vnější průměr zavrtávací základny (8).
6. 6. Konstmkce podle nároků laž4. vyznačující se tím, že vnitřní průměr zavrtavše i základny (8) je větší, než vnější průměr trubky tvořící zadní nohu (5) a přední nohu (9).
7. 7. Konstrukce podle nároků 1, 2 a 4 až 6, vyznačující se tím, že spojení zadní κι nohy (5) a/nebo spojení přední nohy (9) se zbývající části konstrukce je tvořeno otočným čepem (10) s vodorovnou osou otáčení, kolmou na šikmou vzpěru (6).
8. 8. Konstrukce podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že v provedení pro montáž na střechy a jiné zpevněné plochy je spodní konec přední nohy (9) a zadní nohy (5) opatřen spojovacím elementem (13), přičemž mezi přední nohou (9) a spojovacím elementem (13) a dále

   45 mezi zadní nohou (5) a spojovacím elementem (13) je svarový spoj nebo jiný spoj.