DUHAY, Johannes (Wachtwelweg 8, 3335 Gütersloh, DE)
KEMPKENSTEFFEN, Josef (Am Wall 10, Rietberg-Mastholte, 33397, DE)
HOEFT, Klaus-Dieter (Kardinal-von-Galen-Str. 24, Gütersloh, 33332, DE)
DUHAY, Johannes (Wachtwelweg 8, 3335 Gütersloh, DE)
KEMPKENSTEFFEN, Josef (Am Wall 10, Rietberg-Mastholte, 33397, DE)
Patentansprüche
1. Flachdachaufsatz mit einem Traggestell mit daran aufgenommenen, tafelförmigen Solarmodulen, die an einer ersten Aufsatzseite in einer gemeinsamen, zur Dachhaut schrägen Ebene aneinander anschließend sowie mit ihren Ober- und Unterkanten jeweils in paralleler Richtung zur Dachhaut miteinander fluchtend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Unterkanten (6) der Solarmodule (5) und der Dachhaut (3) eine windhemmende oder winddichte Verbindung besteht und die zweite Aufsatzseite (2) zwischen den Oberkanten (10) der Solarmodule (5) und der Dachhaut (3) geschlossenwandig ausgeführt sowie relativ zu den Solarmodulen (5) entgegengesetzt geneigt ist, wobei die beiden Aufsatzstirnseiten (4) offen sind und die Aufsatzunterseite in der Betriebslage von der Dachhaut (3) geschlossen ist.
2. Flachdachaufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Aufsatzseite und die zweite Aufsatz- seite miteinander die Form eines Satteldachs aufweisen.
3. Flachdachaufsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggestell einen Firstträger (9) aufweist, an dem die Oberkanten (10) der Solarmodule (5) fest- gelegt sind und bis an den die geschlossene Wandung (13) an der zweiten Aufsatzseite (2) heranreicht.
4. Flachdachaufsatz nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Wandung (13) an der zweiten Aufsatzseite aus Metallblech besteht.
5. Flachdachaufsatz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggestell an der zweiten Aufsatzseite (2) Stützträger (11) aufweist, welche mit dem Firstträger (9) verbunden sind und auf denen die geschlossene Wandung (13) aufliegt.
6. Flachdachaufsatz nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die geschlossene Wandung (13) an der zweiten Aufsatzseite (2) bildende Blech entlang seiner unte- ren Kante eine Abkantung (14) aufweist, welche das aufstehende Unterende (11.1) der Stützträger (11) untergreift .
7. Flachdachaufsatz nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Unterkanten (6) der Solarmodule (5) im Bereich bis zur Dachhaut (3) hin ein erster
Winddurchlaßspalt (18) und unterhalb der Oberkanten
(10) der Solarmodule (5) im Bereich zur geschlosse- nen Wandung (13) an der zweiten Aufsatzseite hin ein zweiter Winddurchlaßspalt (20) angeordnet ist.
8. Flachdachaufsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Winddurchlaßspalt (20) unterhalb der Oberkanten (10) der Solarmodule (1) von einer Ober- kante (21) der geschlossenen Wandung (13) an der zweiten Aufsatzseite (2) begrenzt ist, von der ein Steg (22) abgekantet ist, der an der Außenseite der zweiten Aufsatzseite (2) vorsteht.
9. Flachdachaufsatz nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des ersten Winddurchlaßspaltes (19) kleiner als die Weite des zweiten Winddurchlaßspaltes (20) ist. |
FLACHDACHAUFSATZ MIT SOLARMODULEN
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Flachdachaufsatz gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Ein solcher Dachaufsatz ist aus dem Dokument DE 10 2005 033 780 Al bekannt. Um den Dachaufsatz insbesondere gegen Windlasten zu sichern, ist das Traggestell an einer entsprechend tragfähigen Unterkonstruktion des Daches verankert. Die am Traggestell erforderlichen Stützen durchdringen die Dachhaut, die hierdurch in ihrer Funktion als wasserdichtes Dachelement beeinträchtigt wird. Um dem entgegenzuwirken, müssen an den Durchdringungsstellen der Dachhaut aufwendige Abdichtungsmaßnahmen ergriffen werden.
Es sind weiter Flachdachaufsätze mit Traggestellen bekannt, die lediglich auf die Dachhaut des Flachdachs reibschlüssig aufgesetzt werden, also die ohne die Dachhaut durchdringende Verankerungselemente auskommen. Die Stabilisierung gegen Windlasten wird bei diesen Traggestellen durch ein hohes Eigengewicht aufgebracht, wozu die Gestellteile selbst besonders schwer ausgeführt sein können, wie aus dem Dokument DE 203 12 641 Ul hervorgeht. In anderen Fällen ist das Traggestell mit Aufnahmevorrichtungen, wie Wannen, versehen, um ei-
ne Auflast aus einem Schüttgut aufbringen zu können. Eine solche Möglichkeit beschreibt das Dokument DE 203 11 967 Ul.
Die Anordnung der Solarmodule bei den bekannten Dach- aufsätzen erfolgt ohne weitere Berücksichtigung der aerodynamischen Verhältnisse insoweit, als die Module im randlichen Bereich überstehend angeordnet sind und nicht nur auf ihrer Oberseite sondern auch auf ihrer Unterseite Windangriffsflächen bieten.
Die Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flach- dachaufsatz der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher ohne Verankerung an der Dachkonstruktion auskommt und bei dem eine Ballastreduzierung durch Ausnutzung aerodynamischer Kräfte vorgesehen ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Flachdachaufsatz der vorgenannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Für die Erfindung ist wesentlich, daß der Flachdachauf- satz einschließlich der Solarmodule einen an seinen Längsseiten weitgehend geschlossenen Dachaufbau darstellt, der unterseitig zur Dachhaut und an den Stirnseiten offen ist. Kritische Windrichtungen sind diejenigen, die senkrecht zu der Längsrichtung des Flach- dachaufsatzes stehen oder eine dazu senkrechte Hauptkomponente haben. Solche Winde streichen an den offenen
Stirnseiten des Dachaufsatzes entlang und erzeugen aufgrund der in ihnen herrschenden Druckverhältnisse im Innern des auch nach unten hin in der Betriebslage durch die Dachhaut geschlossenen Dachaufsatzes einen Unterdruck.
Dadurch saugt sich sozusagen der Dachaufsatz an der Dachhaut fest und die hierdurch entstehenden Anpreßkräfte im Bereich der Auflagerflächen des Traggestells tragen einschließlich der dadurch bedingten Reibung zur Sicherung des Dachaufsatzes gegen ein Verschieben, Umkippen oder Abheben bei. Der genutzte aero-dynamische Effekt setzt voraus, daß der Bereich der Dachhaut, der den Dachaufsatz an seiner Unterseite abschließt, ent- sprechend wind- bzw. luftdicht ist, was bei der ohnehin erforderlichen Wasserdichtigkeit der Dachhaut nicht problematisch ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung erge- ben sich aus den Unteransprüchen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungsabbildungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 in schematischer perspektivischer Wiedergabe einen Flachdachaufsatz und
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Ab-
schnitt eines Flachdachaufsatzes in modifizierter Ausführung.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Im einzelnen erkennt man in Fig. 1 einen Flachdachaufsatz, der die Form eines spitzwinkligen oder rechtwinkligen Satteldachs hat. So weist der Flachdachaufsatz eine erste Aufsatzseite 1, eine im spitzen oder rechten Winkel hierzu stehende zweite Aufsatzseite 2 und beid- endig offene Stirnseiten 4 auf. An seiner offenen Unterseite ist der Flachdachaufsatz in seiner Gebrauchslage durch die Dachhaut 3 geschlossen, die wasserdicht und entsprechend auch luftdicht ist.
An seiner ersten Seite 1 ist der Flachdachaufsatz mit Solarmodulen 5 versehen, welche die Form rechteckiger oder quadratischer Tafeln haben, die in einer gemeinsamen, relativ zur Dachhaut 3 geneigten Ebene angeordnet sind. Die Solarmodule 5 sind Bestandteil einer Photo- voltaikanlage und werden in aller Regel in einer Mehrzahl nebeneinander angeordnet. Hierbei liegen die Unterkanten 6 und die Oberkanten 10 der Solarmodule 5 in einer Flucht, die parallel zur Dachhaut 3 verläuft. Dementsprechend haben die Solarmodule 5 dasselbe rechteckige Format und sie schließen in Längsrichtung des Dachaufsatzes aneinander an, wobei aus thermischen Gründen zwischen zwei benachbarten Solarmodulen 5 eine Fuge 15 mit geringer Breite freigelassen sein kann.
Die Solarmodule 5 werden auf einem Traggestell aufgelagert, welches zur ersten Aufsatzseite 1 hin einen oberen Firstträger 9 und einen unteren Bodenträger 7 aufweist. Unter Zwischenfügen einer Bautenschutzmatte 8 liegt der Bodenträger 7 auf der Dachhaut 3 auf, und auf dem Bodenträger 7 stützen sich die Solarmodule 5 nach unten ab. In dem Bereich ihrer Unterkanten 6 besteht ein windhemmender oder winddichter Anschluß der Solarmodule 5 an die Dachhaut 3. Im Zusammenhang mit der Er- findung bedeutet hier „winddicht" nicht, daß eine absolute Winddichtigkeit erzielt werden muß, es geht allein darum, den angestrebten aerodynamischen Effekt zu erreichen .
An der zweiten Seite 2 des Flachdachaufsatzes weist das Traggestell Stützträger 11 auf, die oberendig mit dem Firstträger 9 fest verbunden sind und an deren Unterenden 11.1 ein sie mit dem Bodenträger 7 an der ersten Aufsatzseite 1 verbindender Querriegel 12 fest ange- setzt ist. Die Stützträger 11 erstrecken sich in einer gemeinsamen Ebene, die entsprechend der dreieckigen Umrißform des Flachdachaufsatzes relativ zu der Neigungsebene der Solarmodule 5 in entgegengesetzter Richtung geneigt ist. Außenseitig tragen die Stützträger 11 ei- ne geschlossene Wandung 13, die an die Oberkanten 10 der Solarmodule 5 in besonderer, nachstehend noch beschriebener windhemmender Weise anschließt und von dort hinunter bis zum winddichten Anschluß an der Dachhaut 3 reicht.
Die geschlossene Wandung 13 besteht aus Metallblech, welches entlang seiner Unterkante mit einer Abkantung 14 versehen ist. Die zum Innern des Flachdachaufsatzes hin abgewinkelte Abkantung 14 untergreift die Unteren- den 11.1 der Stützträger 11 und liegt ebenfalls unter Zwischenfügung einer Bautenschutzmatte 8 auf der Dachhaut 3 auf. Da die Solarmodule 5 ebene tafelförmige Gebilde sind und ebenso wie die Wandung 13 an der ihnen gegenüberliegenden Seite den Innenraum des Flachdach- aufsatzes geschlossenwandig abschließen, wenn man von den thermischen Fugen 15 absieht, handelt es sich bei dem Flachdachaufsatz um ein in der Funktionslage satteldachförmiges, in seiner Umfangsrichtung geschlossenes Gebilde, welches lediglich an den Aufsatzstirnsei- ten 4 offen ist. Entsprechend der Größe der Solaranlage können mehrere der Flachdachaufsätze in paralleler Ausrichtung miteinander oder in fluchtender, voneinander beabstandeter Anordnung auf einem Flachdach vorgesehen werden. Für den mechanischen Verbund der Flachdachauf- sätze sind Verbindungsschienen 16 vorgesehen, von denen eine in Figur 1 dargestellt ist.
Figur 2 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau eines Flachdachaufsatzes, bei dem es sich um eine ther- misch verbesserte Ausführung handelt. Unabhängig davon, ob zwischen benachbarten Solarmodulen 5 die anhand von Figur 1 beschriebenen Fugen 15 vorgesehen werden, weist dieser Aufbau einen in seiner Längsrichtung sich erstreckenden ersten Winddurchlaßspalt 19 unterhalb der Unterkanten 6 der Solarmodule 5 auf. Hierbei sind die Unterkanten 6 der Solarmodule 5 mit Abstand von der
Dachhaut 3 angeordnet, wobei dieser Abstand weitgehend durch eine drempelartige, geschlossene Wand 18 ausgefüllt ist. Zwischen der Oberkante 18.1 dieser Wand 18 und den Unterkanten 6 der Solarmodule 5 befindet sich der erste Winddurchlaßspalt 19, der in praktischer Ausführung absolut gesehen eine geringe Spaltweite von etwa nur 1 cm hat. Bei der drempelartigen Wand 18 handelt sich es ebenfalls um eine Blechkonstruktion, die um Stützen 23 ergänzt ist, auf welche die Solarmodule 5 mit ihren Unterkanten 6 aufgesetzt sind.
Wie Figur 2 weiter zeigt, befindet sich im Firstbereich des Flachdachaufsatzes ein zweiter, oberer Winddurchlaßspalt 20, der sich entsprechend unterhalb der Ober- kanten 10 der Solarmodule 5 erstreckt und der parallel zum ersten Winddurchlaßspalt 19 verläuft. Nach oben hin wird der zweite Winddurchlaßspalt vom Firstträger 9 und nach unten hin von einer Oberkante 21 der geschlossenen Wandung 13 an der zweiten Aufsatzseite 2 begrenzt. An der Oberkante 21 der geschlossenen Wandung 13 ist ein Steg 22 abgekantet, der an der Außenseite der zweiten Aufsatzseite 2 nach Art eines Spoilers vorsteht.
Aufgrund der unterschiedlichen Höhenlage des ersten, unteren Winddurchlaßspaltes 19 und des zweiten, oberen Winddurchlaßspaltes 20 ergibt sich bei thermischer Belastung ein Kamineffekt, bei welchem der untere, erste Winddurchlaßspalt 19 als Lufteinlaß und der obere, zweite Winddurchlaßspalt 20 als Luftauslaß fungiert. Die durch den Kamineffekt erzielte Luftströmung L im Inneren des Flachdachaufsatzes trägt erheblich zur Kühlung und damit zur thermischen
lung und damit zur thermischen Entlastung bei. Diese kann noch dadurch gefördert werden, daß die Weite des zweiten, oberen Winddurchlaßspaltes 20 größer als die des unteren, ersten Winddurchlaßspaltes 19 ist, also in praktischer Ausführung etwa 1,5 cm beträgt. Je nach der Windrichtung wird zudem noch der Unterdruck im Inneren des Flachdachaufsatzes verstärkt und damit trotz der verbesserten Wärmeabfuhr die Hauptfunktion, nämlich die Fixierung des Flachdachaufsatzes an der Dachhaut 3 (Fig. 1), nicht beeinträchtigt.