WO2011069572A2 - Flachdachaufsatz mit solarmodul - Google Patents

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WO2011069572A2
WO2011069572A2 PCT/EP2010/005892 EP2010005892W WO2011069572A2 WO 2011069572 A2 WO2011069572 A2 WO 2011069572A2 EP 2010005892 W EP2010005892 W EP 2010005892W WO 2011069572 A2 WO2011069572 A2 WO 2011069572A2
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ENERGETIK SOLARTECHNOLOGIE-VERTRIEBS GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
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Definitions

  • the invention relates to a flat roof attachment with a solar module and a support wall, which can be set up without further attachment to a flat roof. Furthermore, the invention comprises a flat roof attachment arrangement comprising a plurality of flat roof attachments.
  • a flat roof attachment comprising at least one solar module and a support wall inclined with respect to the solar module, wherein a lower solar module edge and a support wall lower edge are arranged parallel and spaced from each other and are adapted to rest on a flat roof, and wherein a solar module upper edge and a Abstützwandoberkante connected are.
  • the flat roof attachment has according to the invention in the region of the solar module upper edge and / or Abstützwandoberkante at least one breakthrough and the two end faces and the bottom of the flat roof top are open.
  • the flat roof attachment is designed so that neither a loading of the flat roof attachment with ballast is necessary nor an anchoring or screwing of the flat roof attachment on the flat roof is provided.
  • the two end faces are each defined by a surface bordered by a lateral edge the solar module of a lateral edge of the support wall and the flat roof. Between the solar module, support wall and flat roof a downwardly open cavity is provided. The two end faces and the underside of the flat roof attachment are defined as open, but this does not preclude that in this free space any connection or support struts can be provided. This ultimately creates an aerodynamic effect, which leads to the suction of the flat roof attachment on the flat roof.
  • the solar module is preferably a photovoltaic system for generating electricity or a device for heating water. Roofs with a slope of +/- 10 ° with respect to the horizontal are also considered as flat roofs.
  • the opening is formed as a horizontal slot.
  • the slot extends over at least half a module length, in particular over at least 2/3 of the module length.
  • the module length is defined in the horizontal direction.
  • the horizontal slot is 2 cm to 6 cm, in particular 3 cm to 5 cm, in particular 4 cm wide. This geometric design of the slot has proven to be advantageous in the wind tunnel.
  • the upper contour of the aperture viewed in the longitudinal direction of the slot preferably extends at a height to the horizontal.
  • the upper contour of the slot, viewed in the longitudinal direction of the solar module runs parallel to a horizontal plane.
  • the two short sides of the slot preferably extend below this horizontal.
  • the slot is particularly preferably formed by a spacing of the solar module upper edge and the supporting wall upper edge. These two upper edges are then preferably at a horizontal height and form the upper contour of the opening. If wind flows over the edges, a negative pressure (comparable to a sliding roof in the car) arises at the bottom just above the area of the slot. As a result, air is sucked out of the interior, which then to the End surfaces of the flat roof top is sucked back. The air is thus drawn through the system.
  • a plurality of horizontal slots are provided, wherein the plurality of horizontal slots are arranged in alignment in the horizontal direction in order to avoid air turbulence.
  • a slot is preferably provided above each solar module. These slots of the plurality of solar modules are arranged in alignment in the horizontal direction.
  • the opening in the support wall or in the solar module or between the solar module upper edge and the Abstützwandoberkante is arranged.
  • the variant in which the slot between solar module top edge and Abstützwandoberkante is arranged.
  • the two upper edges could, for example, be joined together by relatively short connecting elements in the horizontal direction. The breakthrough then arises between these two connecting elements.
  • the solar module lower edge and the supporting wall lower edge are designed for windproof resting on the flat roof.
  • Windproof here is not necessarily an airtight Aufo to understand. It is sufficient that the gap between the lower edges and the flat roof is formed as small as possible, so that in the first place the wind enters via the end faces and flows out through the opening.
  • the flat roof attachment has a triangular cross-section.
  • a first angle between the solar module and the flat roof is smaller than a second angle between the supporting wall and the flat roof.
  • the support wall is made steeper than the solar module.
  • the first angle between the solar module and the flat roof 15 ° to 35 °, in particular 30 ° to 35 °, in particular 25 °. This angle of attack is optimally aligned to the sunlight and has proven itself in a wind tunnel test.
  • the lower solar module edge and the supporting wall are connected to each other by means of at least one connecting strut.
  • This increases the stability of the flat roof attachment and prevents unfolding of solar module and support wall. Furthermore, it is preferable to feed at least one support strut against the flat roof for supporting the solar module.
  • This support strut is fastened between the solar module upper edge and the solar module lower edge on the solar module and extends downwards in the direction of the flat roof.
  • the underside of the support strut is connected to the connecting strut between Abstützwandunterkante and lower edge of the solar module.
  • the two end faces of the flat roof attachment are completely open and is between the two end faces, with the exception of the optional connecting struts and support struts, a continuously free cavity.
  • the invention further includes a flat roof attachment assembly comprising a plurality of flat roof attachments as just described.
  • the multiple flat roof attachments are thereby joined together at the front, so that a common cavity between the support walls and the solar modules of the multiple flat roof attachments is created.
  • the support wall of this flat roof attachment arrangement can preferably be made in one piece and extend over a plurality of solar modules.
  • the solar modules and / or supporting walls of the multiple flat roof attachments are joined together as windproof as possible on the front side.
  • FIG. 1 shows a flat roof attachment arrangement according to the invention with four flat roof attachments according to the invention according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a flat roof attachment according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a detail from FIG. 5,
  • Fig. 7 shows the flat roof top according to the second embodiment in a
  • FIG. 8 shows a first detail from FIG. 7, FIG.
  • Fig. 9 shows a second detail of Fig. 7,
  • Fig. 10 shows the flat roof top according to the second embodiment in plan view of the support wall.
  • FIG. 1 shows a flat roof attachment arrangement 21 with four flat roof attachments 1 that are wind-tightly joined together on the end side.
  • Each of the flat roof attachments 1 consists of a solar module 2 with a module length 19 extending in the horizontal direction and a support wall 3 inclined to the solar module 2. Located between the solar module 2 and the support wall 3 a breakthrough 9, formed as a slot with a slit length 20 extending in the horizontal direction.
  • the flat roof attachment assembly 21 is open. Similarly, a bottom 12 of the flat roof top assembly 21 and thus each flat roof top 1 is open (see Fig. 2).
  • the solar module 2 comprises a lower solar module edge 4 and a solar module upper edge 6.
  • the support wall 3 comprises a support wall lower edge 5 and a support wall upper edge 7.
  • the support wall 3 and the solar module 2 run towards each other toward the top and the solar module upper edge 6 and Abstützwandoberkante 7 are connected to each other by means of connecting elements 16.
  • These connecting elements 16 do not extend over the entire length in the horizontal direction and space the solar module upper edge 6 and the supporting wall upper edge 7, so that the slit-like opening 9 arises between the solar module upper edge 6 and the supporting wall upper edge 7.
  • This slot-like opening 9 extends with its slot length 20 in the horizontal direction.
  • the slot length 20 is 88 cm.
  • the module length is 150 cm.
  • the slot length 20 is thus 6/10 of the module length 19.
  • a width 13 of the opening 9 between the solar module upper edge 6 and the Abstützwandoberkante 7 is 4 cm.
  • the solar module 2 comprises a first floor strip 14.
  • This first floor strip 14 extends continuously in the horizontal direction and forms the lower solar module edge 4.
  • the support wall 3 comprises a second Bottom strip 15, which also extends continuously in the horizontal direction and the Abstützwandunterkante 5 forms.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of the flat roof attachment 1.
  • These flat roof attachments 1 according to the second exemplary embodiment are likewise preferably made, as shown in FIG. 1, into a flat roof attachment arrangement 21 together.
  • Identical or functionally identical components are denoted by the same reference numerals in both embodiments.
  • the second exemplary embodiment comprises at least one connecting strut 17 between the first bottom strip 14 and the second bottom strip 15.
  • Fig. 4 shows a preferred arrangement of a plurality of flat roof top assemblies 21 on a flat roof 8.
  • This preferred arrangement on a flat roof is of course provided with the flat roof attachments 1 of both embodiments.
  • the flat roof attachments 1 and their arrangement on a flat roof 8 are preferably dimensioned as follows: A first angle ⁇ between the flat roof 8 and the solar module 2 is 25 °. A second angle ⁇ between the flat roof 8 and the support wall 3 is 75 °. A height H between the flat roof 8 and the solar module upper edge 6 and Abstützwandoberkante 7 is 50.5 cm.
  • a length L of several flat roof attachments 1 assembled to a flat roof attachment arrangement 21 is 600 cm.
  • a depth T, defined between solar module bottom edge 4 and support wall lower edge 5, is 110 cm.
  • a distance A between two successively erected flat roof top assembly 21, defined by the distance between the two solar module lower edges 4, is 240 cm.
  • a ratio of the depth T to the distance A is 0.4 to 0.6.
  • a ratio of the height H to the distance A is 0.1 to 0.3.
  • the structural design of the flat roof attachment 1 according to the second embodiment is shown in detail.
  • the first and the second embodiment differ essentially by the connecting strut 17. That is, apart from the connecting strut 17, the embodiments described below also apply to the first embodiment.
  • Fig. 5 it can be seen how the slot 9 is formed.
  • bent portions 22 are bent on both sides of the slot. These folds 22 are substantially perpendicular to the support wall 3. Between the two folds 22 remains a web 27 stand. The upper edge of the web 27 forms the AbstNeillwandoberkante 7. Between this Abstützwandoberkante 7 and the solar module upper edge 6 of the slot 9 is formed.
  • FIG. 5 shows the first bottom strip 14 and the second bottom strip 15, formed as extruded profiles. It can be seen on the basis of FIG. 6 how flat roof attachments 1 arranged next to one another are connected to one another on the first floor strip 14.
  • a front holder 27 in particular designed as a front plate, is used. This front holder 27 overlaps with two first floor strips 14 of two flat roof attachments 1 to be arranged next to one another.
  • the front holder 27 is in each case connected to one of the first floor strips 14 via the screw connection 29.
  • the front holder 27 serves for fixing the connecting strut 17.
  • the solar module upper edge 4 is formed by the lower edge of the first bottom bar 14. At this lower edge of the bottom bar 14 is a rubber-like mat. As a result, a largely windproof resting of the solar module attachment 1 on the flat roof 8 is ensured. In addition, damage to the flat roof 8 is avoided.
  • Fig. 7 shows the flat roof top 1 in a side view. Here is easy to see how the Abstützwandoberkante 7 is formed by the web 27.
  • the support wall upper edge 7 is located together with the solar module upper edge 6 at the same horizontal height 24.
  • Fig. 7 shows a module frame height 23. Particularly preferred corresponds to the width 13 of the slot 9 of this module frame height 23rd
  • FIG. 8 shows a detail of the connection between the second floor strip 15 and the supporting wall 3.
  • the supporting wall 3 is fastened to the second floor strip 15 by means of a screw 25.
  • This arrangement of screw 25 and flat nut 26 can also be used for the screw 20 between front holder 27 and first bottom bar 14 and between the solar module 2 and the first bottom bar 14.
  • the front holder 27 can also be used for connecting adjacent second floor strips 15.
  • Fig. 9 shows the fold 22 and the non-folded web 27 on the support wall 3. In the upper area beyond the support wall 3 is connected to the solar module 2 in particular non-positively.
  • FIG. 10 shows a plan view of the support wall 3.
  • two portions of the support wall 3 form the folds 22 on the right and left of the slot 9 and thus on both sides of the web 27.
  • the web 27 stops and there is the slot 9 between the solar module upper edge 6 and the Abstützwandoberkante. 7
  • wind tunnel tests were carried out as follows:
  • a rigid model of a flat roof attachment arrangement 21 in the geometric scale of 1: 30 was used, which was suitable for the measurement of mean and fluctuating wind pressures.
  • the models were designed as measuring modules in such a way that both the wind-induced pressure on the surface (outside) and the wind-induced pressure on the underside (inside), due to the rear ventilation, could be detected simultaneously.
  • the model was set up at various locations on a flat roof model to determine the respective wind load. Between the solar module 2 and the support wall 3 while the gap described according to the invention or the opening 9 was realized.
  • the models were positioned on a building model with a rectangular layout and flat roof construction.
  • the model of the flat roof was dimensioned in the model so that it represents a typical industrial hall height of 10 m.
  • the similarity of the flow and a realistic simulation of the wind flow were achieved with the flow in the wind tunnel.
  • the lifelike simulation of the wind which abstracted a turbulent boundary layer flow over a rough plate, represented in the wind tunnel. This applies both to the shape of the mean wind velocity profile and to the turbulence characteristics of the wind.
  • the velocity fluctuations around the mean value due to the gustiness of the natural wind were modeled.
  • the for various locations of representative atmospheric boundary layer flow conditions ie, the height-dependent distributions of mean wind speeds and wind gusts, were generated by means of roughness elements and vortex generators mounted on the wind tunnel floor at the beginning of the measurement section.
  • the flat roof attachment 1 according to the invention can be installed without ballast and without anchoring on a flat roof.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flachdachaufsatz (1) umfassend zumindest ein Solarmodul (2) und eine gegenüber dem Solarmodul (2) geneigte Abstützwand (3), wobei eine Solarmodulunterkante (4) und eine Abstützwandunterkante (5) parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind und zum Aufliegen auf einem Flachdach (8) ausgebildet sind, wobei eine Solarmoduloberkante (6) und eine Abstützwand Oberkante (7) miteinander verbunden sind, wobei der Flachdachaufsatz (1) im Bereich der Solarmoduloberkante (6) und/oder Abstützwandoberkante (7) zumindest einen Durchbruch (9) aufweist, und wobei beide Stirnseiten (10, 11) und die Unterseite (12) des Flachdachaufsatzes (1) offen sind.

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Flachdachaufsatz mit einem Solarmodul und einer Abstützwand, welcher ohne weitere Befestigung auf einem Flachdach aufgestellt werden kann. Des Weiteren umfasst die Erfindung eine Flachdachaufsatzanordnung, umfassend mehrere Flachdachaufsätze.
Herkömmliche Flachdachaufsätze für Solarmodule werden entweder mit schwerem Ballast beladen oder an dem Flachdach verankert, um den einwirkenden Windkräften standzuhalten. Das Beladen solcher Aufsätze mit Ballast ist einerseits kostenintensiv und führt andererseits zu einer sehr hohen Flächenbelastung der Dächer. Die zweite Variante, wonach die Aufsätze auf den Flachdächern verankert werden, bedarf in der Regel eines Durchbruchs oder einer Durchbohrung der dichtenden Schicht des Flachdaches. Folglich ist die Dichtheit des Daches nicht mehr gewährleistet oder es müssen kostenintensive Maßnahmen zur Abdichtung ergriffen werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flachdachaufsatz mit Solarmodul bereitzustellen, welcher bei kostengünstiger Herstellung und einfacher Montage ein sicheres und windfestes Aufstellen des Flachdachaufsatzes auf einem Flachdach ermöglicht, ohne dass dabei zusätzlicher Ballast oder eine Verankerung auf dem Dach notwendig ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Flachdachaufsatz, umfassend zumindest ein Solarmodul und eine gegenüber dem Solarmodul geneigte Abstützwand, wobei eine Solarmodulunterkante und eine Abstützwandunterkante parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind und zum Aufliegen auf einem Flachdach ausgebildet sind, und wobei eine Solarmoduloberkante und eine Abstützwandoberkante miteinander verbunden sind. Der Flachdachaufsatz weist erfindungsgemäß im Bereich der Solarmoduloberkante und/oder Abstützwandoberkante zumindest einen Durchbruch auf und die beiden Stirnseiten und die Unterseite des Flachdachaufsatzes sind offen. Erfindungsgemäß ist der Flachdachaufsatz so ausgebildet, dass weder eine Beladung des Flachdachaufsatzes mit Ballast notwendig ist, noch eine Verankerung oder Verschraubung des Flachdachaufsatzes auf dem Flachdach vorgesehen ist. Die beiden Stirnseiten sind jeweils definiert durch eine Fläche, umrandet von einer seitlichen Kante des Solarmoduls einer seitlichen Kante der Abstützwand und dem Flachdach. Zwischen Solarmodul, Abstützwand und Flachdach ist ein nach unten offener Hohlraum vorgesehen. Die beiden Stirnseiten sowie die Unterseite des Flachdachaufsatzes sind als offen definiert, dem spricht jedoch nicht entgegen, dass in diesem Freiraum etwaige Verbindungs- oder Abstützstreben vorgesehen sein können. Dadurch stellt sich letztendlich ein aerodynamischer Effekt ein, welcher zum Ansaugen des Flachdachaufsatzes auf dem Flachdach führt. Das Solarmodul ist bevorzugt eine Photovoltaikanlage zur Erzeugung von Strom oder eine Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser. Dächer mit einer Neigung von +/- 10° gegenüber der Horizontalen werden ebenfalls als Flachdächer angesehen. Ferner ist durch den Durchbruch im oberen Bereich ein Abtransport der erwärmten Luft möglich. An windstillen Tagen im Sommer erwärmen sich die Solarmodule und auch die Abstützwand, dadurch kommt es zur Lufterwärmung im Innenraum des Flachdachaufsatzes, und zur Absenkung des elektrischen Wirkungsgrades bei Photovoltaikmodulen. Durch das Aufsteigen der warmen Luft wird kühlere Luft nachgesaugt und der elektrische Wirkungsgrad steigt durch die Hinterlüftung.
In vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, dass der Durchbruch als horizontaler Schlitz ausgebildet ist. Bevorzugt erstreckt sich der Schlitz über zumindest eine halbe Modullänge, insbesondere über zumindest 2/3 der Modullänge. Die Modullänge ist dabei in horizontaler Richtung definiert. Weiter von Vorteil ist es, dass der horizontale Schlitz 2 cm bis 6 cm, insbesondere 3 cm bis 5 cm, insbesondere 4 cm, breit ist. Diese geometrische Ausbildung des Schlitzes hat sich im Windkanal als vorteilhaft erwiesen. Die obere Kontur des Durchbruchs in Längsrichtung des Schlitzes betrachtet verläuft bevorzugt auf einer Höhe zur Horizontalen. Insbesondere verläuft die obere Kontur des Schlitzes, in Längsrichtung des Solarmoduls gesehen, parallel zu einer horizontalen Ebene. Die beiden kurzen Seiten des Schlitzes verlaufen bevorzugt unterhalb dieser Horizontalen. Besonders bevorzugt wird deshalb der Schlitz durch eine Beabstandung der Solarmoduloberkante und der Abstützwandoberkante gebildet. Diese beiden Oberkanten liegen dann bevorzugt auf einer horizontalen Höhe und bilden die obere Kontur des Durchbruchs. Strömt Wind über die Kanten entsteht an der Unterseite ein Unterdruck (vergleichbar mit einem Schiebedach im Auto) genau über dem Bereich des Schlitzes. Dadurch wird Luft aus dem Innenbereich abgesaugt, die dann an den Stirnflächen des Flachdachaufsatzes wieder angesaugt wird. Die Luft wird somit durch das System gezogen.
In bevorzugter Ausführung sind mehrere horizontale Schlitze vorgesehen, wobei die mehreren horizontalen Schlitze in horizontaler Richtung fluchtend angeordnet sind, um Luftverwirbelungen zu vermeiden. Insbesondere dann, wenn mehrere Solarmodule nebeneinander angeordnet sind, ist bevorzugt über jedem Solarmodul ein Schlitz vorgesehen. Diese Schlitze der mehreren Solarmodule werden in horizontaler Richtung fluchtend angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, dass der Durchbruch in der Abstützwand oder im Solarmodul oder zwischen der Solarmoduloberkante und der Abstützwandoberkante angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Variante, in der der Schlitz zwischen Solarmoduloberkante und Abstützwandoberkante angeordnet ist. Die beiden Oberkanten könnten beispielsweise durch in horizontaler Richtung relativ kurze Verbindungselemente zusammengefügt werden. Zwischen diesen beiden Verbindungselementen entsteht sodann der Durchbruch.
Ferner von Vorteil ist es, dass die Solarmodulunterkante und die Abstützwandunterkante zum winddichten Aufliegen auf dem Flachdach ausgebildet sind. Unter "winddicht" ist hier nicht zwingend ein luftdichtes Aufliegen zu verstehen. Es ist ausreichend, dass der Spalt zwischen den Unterkanten und dem Flachdach möglichst gering ausgebildet wird, so dass in erster Linie der Wind über die Stirnseiten eintritt und über den Durchbruch ausströmt.
Ferner bevorzugt ist es, dass der Flachdachaufsatz einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist. Dabei ist ein erster Winkel zwischen dem Solarmodul und dem Flachdach kleiner einem zweiten Winkel zwischen der Abstützwand und dem Flachdach. Durch die Gestaltung dieser Winkel kann das Solarmodul optimal zur Sonnenstrahlung hin ausgerichtet werden und zur platzsparenden Anordnung wird die Abstützwand steiler gestellt als das Solarmodul. Bevorzugt beträgt der erste Winkel zwischen dem Solarmodul und dem Flachdach 15° bis 35°, insbesondere 30° bis 35°, insbesondere 25°. Dieser Anstellwinkel ist optimal zur Sonneneinstrahlung ausgerichtet und hat sich im Windkanalversuch bewährt. In vorteilhafter Ausgestaltung des Flachdachaufsatzes sind die Solarmodulunterkante und die Abstützwand unterkante mittels zumindest einer Verbindungsstrebe miteinander verbunden. Dies erhöht die Stabilität des Flachdachaufsatzes und verhindert ein Auseinanderklappen von Solarmodul und Abstützwand. Ferner bevorzugt ist es, zum Abstützen des Solarmoduls gegen das Flachdach zumindest eine Abstützstrebe einzuziehen. Diese Abstützstrebe wird zwischen der Solarmoduloberkante und der Solarmodulunterkante an dem Solarmodul befestigt und erstreckt sich nach unten in Richtung des Flachdaches. Besonders bevorzugt wird die Unterseite der Abstützstrebe mit der Verbindungsstrebe zwischen Abstützwandunterkante und Solarmodulunterkante verbunden.
Somit ist bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Stirnseiten des Flachdachaufsatzes vollständig offen sind und sich zwischen den beiden Stirnseiten, mit Ausnahme der optionalen Verbindungsstreben und Abstützstreben, ein durchgehend freier Hohlraum befindet.
Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Flachdachaufsatzanordnung, umfassend mehrere Flachdachaufsätze, wie sie soeben beschrieben wurden. Die mehreren Flachdachaufsätze werden dabei stirnseitig aneinandergefügt, so dass ein gemeinsamer Hohlraum zwischen den Abstützwänden und den Solarmodulen der mehreren Flachdachaufsätze entsteht. Die Abstützwand dieser Flachdachaufsatzanordnung kann bevorzugt einstückig ausgeführt sein und sich über mehrere Solarmodule erstrecken. Die Solarmodule und/oder Abstützwände der mehreren Flachdachaufsätze werden dabei möglichst winddicht stirnseitig aneinandergefügt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele in der begleitenden Zeichnung genauer erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Flachdachaufsatzanordnung mit vier erfindungsgemäßen Flachdachaufsätzen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Flachdachaufsatz gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 einen Flachdachaufsatz gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 eine Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Flachdachaufsatz- anordnungen für beide Ausführungsbeispiele,
Fig. 5 den Flachdachaufsatz gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 ein Detail aus Fig. 5,
Fig. 7 den Flachdachaufsatz gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer
Seitenansicht,
Fig. 8 ein erstes Detail aus Fig. 7,
Fig. 9 ein zweites Detail aus Fig. 7, und
Fig. 10 den Flachdachaufsatz gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Draufsicht auf die Abstützwand.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 1 und 2 das erste Ausführungsbeispiel genauer erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Flachdachaufsatzanordnung 21 mit vier stirnseitig winddicht aneinander gefügten Flachdachaufsätzen 1.
Jeder der Flachdachaufsätze 1 besteht aus einem Solarmodul 2 mit einer sich in horizontaler Richtung erstreckenden Modullänge 19 und einer zum Solarmodul 2 geneigten Abstützwand 3. Zwischen dem Solarmodul 2 und der Abstützwand 3 befindet sich ein Durchbruch 9, ausgebildet als Schlitz mit einer sich in horizontaler Richtung erstreckenden Schlitzlänge 20.
An den beiden Stirnseiten 10 und 11 ist die Flachdachaufsatzanordnung 21 offen. Ebenso ist eine Unterseite 12 der Flachdachaufsatzanordnung 21 und somit eines jeden Flachdachaufsatzes 1 offen (siehe Fig. 2).
Wie Fig. 2 verdeutlicht, umfasst das Solarmodul 2 eine Solarmodulunterkante 4 und eine Solarmoduloberkante 6. Die Abstützwand 3 umfasst eine Abstützwand unterkante 5 und eine Abstützwandoberkante 7. Die Abstützwand 3 und das Solarmodul 2 laufen nach oben hin aufeinander zu und die Solarmoduloberkante 6 und die Abstützwandoberkante 7 sind mittels Verbindungselementen 16 miteinander verbunden. Diese Verbindungselemente 16 erstrecken sich in horizontaler Richtung nicht über die gesamte Länge und beabstanden die Solarmoduloberkante 6 und die Abstützwandoberkante 7, so dass zwischen der Solarmoduloberkante 6 und der Abstützwandoberkante 7 der schlitzartige Durchbruch 9 entsteht.
Dieser schlitzartige Durchbruch 9 erstreckt sich mit seiner Schlitzlänge 20 in horizontaler Richtung. Die Schlitzlänge 20 beträgt 88 cm. Die Modullänge beträgt 150 cm. Die Schlitzlänge 20 beträgt somit 6/10 der Modullänge 19. Eine Breite 13 des Durchbruchs 9 zwischen der Solarmoduloberkante 6 und der Abstützwandoberkante 7 beträgt 4 cm.
Zur Ausbildung der winddichten Auflage der Solarmodulunterkante 4 und der Abstützwandunterkante 5 auf dem Flachdach 8 umfasst das Solarmodul 2 eine erste Bodenleiste 14. Diese erste Bodenleiste 14 erstreckt sich durchgehend in horizontaler Richtung und bildet die Solarmodulunterkante 4. In ähnlicher Weise umfasst die Abstützwand 3 eine zweite Bodenleiste 15, welche sich ebenfalls durchgehend in horizontaler Richtung erstreckt und die Abstützwandunterkante 5 bildet.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Flachdachaufsatzes 1. Mehrere dieser Flachdachaufsätze 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden bevorzugt ebenfalls, wie in Fig. 1 gezeigt, zu einer Flachdachaufsatzanordnung 21 zusammengefügt. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile werden in beiden Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Als Ergänzung zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst das zweite Ausführungsbeispiel zumindest eine Verbindungsstrebe 17 zwischen der ersten Bodenleiste 14 und der zweiten Bodenleiste 15.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Anordnung mehrerer Flachdachaufsatzanordnungen 21 auf einem Flachdach 8. Diese bevorzugte Anordnung auf einem Flachdach ist selbstverständlich mit den Flachdachaufsätzen 1 beider Ausführungsbeispiele vorgesehen. Bevorzugt werden die Flachdachaufsätze 1 sowie deren Anordnung auf einem Flachdach 8 wie folgt dimensioniert: Ein erster Winkel α zwischen dem Flachdach 8 und dem Solarmodul 2 beträgt 25°. Ein zweiter Winkel ß zwischen dem Flachdach 8 und der Abstützwand 3 beträgt 75°. Eine Höhe H zwischen dem Flachdach 8 und der Solarmoduloberkante 6 bzw. Abstützwandoberkante 7 beträgt 50,5 cm. Eine Länge L mehrerer zu einer Flachdachaufsatzanordnung 21 zusammengefügter Flachdachaufsätze 1 beträgt 600 cm. Eine Tiefe T, definiert zwischen Solarmodulunterkante 4 und Abstützwandunterkante 5, beträgt 110 cm. Ein Abstand A zwischen zwei hintereinander aufgestellten Flachdachaufsatzanordnung 21 , definiert durch den Abstand der beiden Solarmodulunterkanten 4, beträgt 240 cm. Bevorzugt beträgt ein Verhältnis der Tiefe T zum Abstand A 0,4 bis 0,6. Ferner bevorzugt beträgt ein Verhältnis der Höhe H zum Abstand A 0,1 bis 0,3.
Anhand der Fig. 5 bis 10 wird die konstruktive Ausgestaltung des Flachdachaufsatzes 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Detail gezeigt. Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Verbindungsstrebe 17. D.h., dass, abgesehen von der Verbindungsstrebe 17, die im Folgenden beschriebenen Ausbildungen auch für das erste Ausführungsbeispiel zutreffen. Anhand der Fig. 5 ist zu sehen, wie der Schlitz 9 gebildet wird. An der Oberkante 7 der Abstützwand 3 werden beidseitig des Schlitzes 9 Abkantungen 22 umgebogen. Diese Abkantungen 22 stehen im Wesentlichen senkrecht zur Abstützwand 3. Zwischen den beiden Abkantungen 22 bleibt ein Steg 27 stehen. Die obere Kante des Steges 27 bildet die Abstützwandoberkante 7. Zwischen dieser Abstützwandoberkante 7 und der Solarmoduloberkante 6 ist der Schlitz 9 gebildet.
Des Weiteren zeigt die Fig. 5 die erste Bodenleiste 14 und die zweite Bodenleiste 15, ausgebildet als Strangpressprofile. Anhand der Fig. 6 ist zu erkennen, wie nebeneinander angeordnete Flachdachaufsätze 1 an der ersten Bodenleiste 14 miteinander verbunden werden. Hierzu kommt ein Fronthalter 27, insbesondere ausgebildet als Frontblech, zur Anwendung. Dieser Fronthalter 27 überlappt mit zwei ersten Bodenleisten 14 zweier nebeneinander anzuordnender Flachdachaufsätze 1. Der Fronthalter 27 ist jeweils mit einer der ersten Bodenleisten 14 über die Verschraubung 29 verbunden. Ferner dient der Fronthalter 27 zum Fixieren der Verbindungsstrebe 17. Die Solarmoduloberkante 4 ist gebildet durch die Unterkante der ersten Bodenleiste 14. An dieser Unterkante der Bodenleiste 14 befindet sich eine gummiähnliche Matte. Dadurch ist ein weitgehend winddichtes Aufliegen des Solarmodulaufsatzes 1 auf dem Flachdach 8 gewährleistet. Darüber hinaus wird eine Beschädigung des Flachdaches 8 vermieden.
Fig. 7 zeigt den Flachdachaufsatz 1 in einer Seitenansicht. Hier ist gut zu sehen, wie die Abstützwandoberkante 7 durch den Steg 27 gebildet wird. Die Abstützwandoberkante 7 befindet sich zusammen mit der Solarmoduloberkante 6 auf derselben horizontalen Höhe 24. Dadurch ist die Kontur des Durchbruchs 9, insbesondere des Schlitzes, in Längsrichtung betrachtet, auf einer Höhe zur Horizontalen 24. Ferner zeigt Fig. 7 eine Modulrahmenhöhe 23. Besonders bevorzugt entspricht die Breite 13 des Schlitzes 9 dieser Modulrahmenhöhe 23.
Fig. 8 zeigt ein Detail der Verbindung zwischen der zweiten Bodenleiste 15 und der Abstützwand 3. Die Abstützwand 3 wird mittels einer Schraube 25 an der zweiten Bodenleiste 15 befestigt. Als Gegenstück für die Schraube 25 befindet sich im Profil der zweiten Bodenleiste 15 ein Gleitstück 26, ausgebildet als Flachmutter. Diese Anordnung aus Schraube 25 und Flachmutter 26 kann ebenfalls für die Verschraubung 20 zwischen Fronthalter 27 und erster Bodenleiste 14 sowie zwischen dem Solarmodul 2 und der ersten Bodenleiste 14 verwendet werden. Darüber hinaus kann auch der Fronthalter 27 zur Verbindung benachbarter zweiter Bodenleisten 15 zur Anwendung kommen. Fig. 9 zeigt die Abkantung 22 und den nicht abgekanteten Steg 27 an der Abstützwand 3. Im oberen Bereich ist darüber hinaus die Abstützwand 3 mit dem Solarmodul 2 insbesondere kraftschlüssig verbunden.
Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf die Abstützwand 3. Hier ist wiederum zu sehen, dass rechts und links des Schlitzes 9 und somit beidseitig des Steges 27 zwei Anteile der Abstützwand 3 die Abkantungen 22 bilden. Durch Ausbildung dieser Abkantungen 22 bleibt der Steg 27 stehen und es entsteht der Schlitz 9 zwischen der Solarmoduloberkante 6 und der Abstützwandoberkante 7.
Zur Überprüfung der Statik der in den Ausführungsbeispielen dargestellten Flachdachaufsätze 1 wurden Windkanalversuche wie folgt durchgeführt: Für die Windkanaluntersuchungen wurde ein für die Messung von mittleren und flukturierenden Winddrücken geeignetes starres Modell einer Flachdachaufsatzanordnung 21 im geometrischen Maßstab 1 :30 gefertigt. Die Modelle wurden als Messmodule derart ausgebildet, so dass sowohl der windinduzierte Druck an der Oberfläche (Außenseite) als auch der windinduzierte Druck an der Unterseite (Innenseite), bedingt durch die Hinterlüftung, simultan erfasst werden konnte. Das Modell wurde an verschiedenen Orten auf einem Flachdachmodell versetzt aufgestellt, um die jeweilige Windbelastung zu bestimmen. Zwischen dem Solarmodul 2 und der Abstützwand 3 wurde dabei der erfindungsgemäß beschriebene Spalt bzw. der Durchbruch 9 realisiert.
Die Modelle wurden dabei auf einem Gebäudemodell mit rechteckigem Grundriss und Flachdachausbildung positioniert. Das Modell des Flachdaches wurde im Modell derart dimensioniert, dass es eine typische Industriehallenhöhe von 10 m repräsentiert. Des Weiteren wurden bei der Anströmung im Windkanal die Ähnlichkeit der Anströmung und eine realistische Simulation der Windströmung erreicht. So wurde neben der Modellierung des Bauwerks die naturgetreue Simulation des Windes, der abstrahiert eine turbulente Grenzschichtströmung über eine raue Platte darstellt, im Windkanal dargestellt. Dies gilt sowohl für die Form des mittleren Windgeschwindigkeitsprofils als auch für die Turbulenzcharakteristika des Windes. Neben dem mittleren Geschwindigkeitsprofil wurden die aufgrund der Böigkeit des natürlichen Windes auftretenden Geschwindigkeitsschwankungen um den Mittelwert modelliert. Die für verschiedene Standorte repräsentativen atmosphärischen Grenzschichtströmungsverhältnisse, d.h., die höhenabhängigen Verteilungen der mittleren Windgeschwindigkeiten und der Windböen, wurden mit Hilfe von auf dem Windkanalboden angebrachten Rauigkeitselementen und Vortex-Generatoren am Anfang der Messstrecke erzeugt.
Es wurden sowohl Druckmessbohrungen auf der Ober- und Unterseite der Modelle des Flachdachaufsatzes angebracht, so dass die resultierenden Differenzdrücke direkt und simultan gemessen werden konnten. Die auf diese Weise ermittelten Druckbeiwerte sind wegen der stets eingehaltenen Ähnlichkeitsgesetze direkt auf die Naturverhältnisse übertragbar.
Im Ergebnis hat sich herausgestellt, dass der erfindungsgemäße Flachdachaufsatz 1 ohne Ballast und ohne Verankerung auf einem Flachdach aufgestellt werden kann. Die aerodynamisch günstige Ausgestaltung mit den offenen Stirnflächen und dem Durchbruch von der Außenseite in den Hohlraum unterhalb des Solarmoduls 2 und der Abstützwand 3 führt zu einem Ansaugen des Flachdachaufsatzes 1 auf dem Flachdach 8 und somit zu einem sicheren Stand.

Claims

Patentansprüche
1. Flachdachaufsatz (1 ) umfassend
zumindest ein Solarmodul (2) und eine gegenüber dem Solarmodul (2) geneigte Abstützwand (3),
wobei eine Solarmodulunterkante (4) und eine Abstützwandunterkante (5) parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind und zum Aufliegen auf einem Flachdach (8) ausgebildet sind,
wobei eine Solarmoduloberkante (6) und eine Abstützwandoberkante (7) miteinander verbunden sind,
wobei der Flachdachaufsatz (1 ) im Bereich der Solarmoduloberkante (6) und/oder Abstützwandoberkante (7) zumindest einen Durchbruch (9) aufweist, und wobei beide Stirnseiten (10, 11 ) und die Unterseite (12) des Flachdachaufsatzes (1 ) offen sind.
2. Flachdachaufsatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (9) als horizontaler Schlitz ausgebildet ist.
3. Flachdachaufsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontur des Durchbruchs (9) in Längsrichtung des Schlitzes betrachtet auf einer Höhe zur Horizontalen verläuft.
4. Flachdachaufsatz nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlitz über zumindest eine halbe Modullänge (19), insbesondere über zumindest 2/3 der Modullänge (19), erstreckt.
5. Flachdachaufsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Schlitz (9) 2 cm bis 6 cm, insbesondere 3 cm bis 5 cm, insbesondere 4 cm, breit ist.
6. Flachdachaufsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch mehrere horizontale Schlitze (9), wobei die mehreren horizontalen Schlitze (9) in horizontaler Richtung fluchtend angeordnet sind, um Luftverwirbelungen zu vermeiden.
Flachdachaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (9) in der Abstützwand (3) oder im Solarmodul (2) oder zwischen der Solarmoduloberkante (6) und der Abstützwandoberkante (7) angeordnet ist.
Flachdachaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodulunterkante (4) und die Abstützwandunterkante (5) zum winddichten Aufliegen auf dem Flachdach (8) ausgebildet sind.
Flachdachaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachdachaufsatz (1 ) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist, und ein erster Winkel (a) zwischen dem Solarmodul (2) und dem Flachdach (8) kleiner einem zweiten Winkel (ß) zwischen der Abstützwand (3) und dem Flachdach (8) ist.
Flachdachaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel α zwischen dem Solarmodul (2) und dem Flachdach (8) 15° bis 35°, insbesondere 20° bis 30°, insbesondere 25°, beträgt.
Flachdachaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodulunterkante (4) und die Abstützwandunterkante (5) mittels zumindest einer Verbindungsstrebe (17) miteinander verbunden sind.
Flachdachaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnseiten (10, 11 ) vollständig offen sind und sich zwischen den beiden Stirnseiten (10, 11 ), mit Ausnahme der optionalen Verbindungsstreben (17), ein durchgehend freier Hohlraum befindet.
13. Flachdachaufsatzanordnung (21 ), umfassend mehrere Flachdachaufsätze (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdachaufsätze (1 ) stirnseitig aneinander gefügt sind, so dass ein gemeinsamer Hohlraum zwischen den Abstützwänden (3) und den Solarmodulen (2) entsteht.
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