TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Photovoltaikanlage und ein Montagesystem für eine Photovoltaikanlage, insbesondere zur Montage auf Steildächern .

STAND DER TECHNIK

Aus dem Stand der Technik sind Montagesysteme für Photovoltaikanlagen bekannt, welche mittels äusserst mühsamer Dachhakenmontage auf Steildächern montiert werden müssen. Mit den Dachhaken wird die Last (Modulgewicht, Wind und Schnee) an den Ziegeln vorbei direkt auf die Sparren übertragen. Dazu müssen die Ziegel angehoben und nachbearbeitet werden. Zudem sind heutige Montagesysteme statisch überbestimmt. Die statische Struktur der Dächer ist meist eine Holzbalkenkonstruktion. Holz hat eine Wärmedehnung von etwa 8xlCü ⁶ /K und seine Abmessungen ändern abhängig vom Feuchtegehalt. Die heutigen Montagesysteme basieren meist auf Aluminiumprofilen mit einer Wärmedehnung von etwa 23xlCü ⁶ /K, welche demnach etwa drei Mal grösser ist als diejenige der darunterliegenden Holzbalkenkonstruktion. Die Montagesysteme sind Temperaturschwankungen von beispielsweise -10°C bis 60°C ausgesetzt, wobei die Montagesysteme jeweils den extremeren Temperaturen ausgesetzt sind als die darunterliegenden Holzbalkenkonstruktionen. Zudem verformt sich die statische Tragstruktur des Daches unter Last, wie beispielsweise Wind oder Schnee. Die oben erwähnten Umstände führen dazu, dass erhebliche und kaum zu kontrollierende Spannungszustände in den Unterkonstruktionen auftreten, die zur Beschädigung des Daches (Ziegelbrüche, Brüche von Wellfaserzementplatten, etc.) führen können. Die Schadensbilder in der Praxis sind vielfältig. Diese überlagerten Spannungszustände schwächt die Belastbarkeit der Systeme gegen jegliche zusätzlichen Beanspruchungen, wie beispielsweise Wind oder Schnee.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Montage von Photovoltaikanlagen auf Dächern, insbesondere Steildächern und ein Montagesystem für

Photovoltaikanlagen für Steildächer bereitzustellen, bei welchem sich der Montageaufwand und die Montagefehler reduzieren und mit welchem weniger Schäden am Dach verursacht werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen des Verfahrens, sowie ein Montagesystem, mit welchem das Verfahren ausführbar ist, sind durch die Merkmale von weiteren Ansprüchen definiert. Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Montage einer Photovoltaikanlage umfasst die Schritte:

Anpassen von Überlappungsbereichen von miteinander überlappend angeordneten Dachziegeln; Anordnen von Dachhaken in den angepassten Überlappungsbereichen;

Befestigen der Dachhaken an Sparren, welche sich unterhalb der Überlappungsbereiche befinden; - Anordnen von Auflageprofilen auf den Vorhandenen

Dachziegeln, derart, dass diese zumindest bei den Überlappungsbereichen auf den Dachziegeln aufliegen;

Befestigen der Auflageprofile an den Dachhaken; und

Anordnen und Befestigen von Photovoltaikmodulen auf den Auflageprofilen.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Auflageprofile in einem stabilen Bereich auf den Dachziegeln aufliegen und Kräfte, welche in senkrechter Richtung auf das Dach wirken, durch die Ziegel auf die Dachlatten und Sparren übertragen werden können. Es kann ausgenutzt werden, dass mit den

Dachziegeln aus Grobkeramik, Zement oder Faserzement eine tragfähige Struktur zur Verfügung steht. Da Dachziegel nebeneinander und übereinander miteinander überlappend angeordnet sind, entstehen Überlappungsbereiche in den seitlichen Randbereichen der jeweiligen Dachziegel und in den bezüglich der Falllinie oberen und unteren Randbereichen. Beim Anpassen eines Überlappungsbereichs kann der bezüglich der Falllinie obere Randbereich der oberen Fläche des unteren Dachziegels und/oder der untere Randbereich der unteren Fläche des oberen Dachziegels angepasst werden, d.h. es kann Material derart abgetragen werden, dass ein Dachhaken im Wesentlichen berührungsfrei durch die gebildete Aussparung durchführbar ist. Für eine bessere Verteilung der Last können die Auflageprofile auf ihrer gesamten Länge auf den darunterliegenden Dachziegeln aufliegen. Bei einem derart montierten Photovoltaik- Aufdach-Montagesystem werden wesentlich weniger Dachhaken benötigt, wodurch einer Reduktion der Materialkosten und einer Reduktion der Montagekosten von bis zu 50% erreichbar sind.

In einer Ausführungsform werden die Überlappungsbereiche in einem zu den seitlichen Dachziegelkanten beabstandeten Bereich angepasst. D.h. die Anpassung wird in einem mittigen Bereich der oberen, bzw. unteren Randbereiche der Dachziegel vorgenommen.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter die Schritte:

Anordnen und Befestigen von Einlegeprofilen auf den Auflageprofilen; und

Anordnen und Befestigen der Photovoltaikmodule zwischen zwei zueinander benachbarten Einlegeprofilen.

Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Photovoltaikmodule zwischen einer stabilen Rahmenkonstruktion angeordnet werden.

In einer Ausführungsform werden die Auflageprofile in regelmässigen Abständen zueinander angeordnet und die Einlegeprofile werden in regelmässigen Abständen zueinander angeordnet. Eine solche Anordnung ist nötig, wenn mehrere Photovoltaikmodule gleicher Abmessungen nebeneinander und übereinander angeordnet werden sollen. Da die seitlichen Abstände der Sparren zueinander nicht veränderbar sind, sind die seitlichen Abstände von zwei zueinander benachbarten Auflageprofilen im Wesentlichen durch die Sparrenabstände vorbestimmt. Dementsprechend sind die Dachhaken derart ausgestaltet, dass eine bezüglich der Sparren seitlich versetzte Anordnung möglich ist, beispielsweise durch eine Befestigungsplatte mit mehreren Durchgangsbohrungen .

In einer Ausführungsform werden einige oder alle Auflageprofile an einem oberen Dachhaken oder an einem oberen Dachhaken und an mindestens einem unteren Dachhaken befestigt. Hierdurch kann eine verteilte Krafteinleitung, vornehmlich der in der Falllinie wirkenden Kräfte, von der Photovoltaikanlage in die Sparren der Dachkonstruktion erreicht werden.

In einer Ausführungsform ist jeder obere Dachhaken derart ausgebildet, dass er während der Montage eine Verschiebung des jeweiligen Auflageprofils entlang seiner Längsachse erlaubt und nach der Montage das jeweilige Auflageprofil fix mit dem entsprechenden Sparren verbindet, und ist jeder untere Dachhaken derart ausgestaltet, dass er während und nach der Montage eine Verschiebung des jeweiligen

Auflageprofils entlang seiner Längsachsen erlaubt. Dies hat den Vorteil, dass die Photovoltaikanlage in ihrem oberen Bereich fest mit dem Dach verbunden ist und Längenäderungen der Auflageprofile durch die unteren Dachhaken nicht blockiert werden, wodurch mechanische Spannungen in der Konstruktion vermeidbar sind. Eine geringere mechanische Beanspruchung der Konstruktion verlängert deren Lebensdauer. Längenänderungen der Auflageprofile können durch auf diese wirkende seitliche Kräfte oder durch Temperaturänderungen hervorgerufen werden. Zum Beispiel können die Auflageprofile durch Wind oder Schnee verbogen werden oder sie erfahren eine Wärmedehnung, beispielsweise im Hochsommer, wenn das Dach besonders heiss wird. In einer Ausführungsform werden obere Dachhaken, welche sich bezüglich einem Dachfirst gegenüberliegen, mit einem Verstärkungsband miteinander verbunden. Damit kann einer Lastverteilung der in der Falllinie wirkenden Kräfte erreicht werden. In einer Ausführungsform umfassen die Auflageprofile ein Metallprofil und eine mit diesem verbundene elastische Auflageschicht, welche sich entlang der gesamten Länge des Metallprofils erstreckt, wobei die Auflageprofile mit der Auflageschicht auf den Dachziegeln aufliegen. Die elastische Auflageschicht bewirkt durch ihre Verformung eine Verteilung der Auflagekräfte auf eine grössere Fläche, wodurch sich der auf die Dachziegel wirkenden Druck verringert. Dies gilt vor allem für senkrecht auf das Dach wirkenden Kräfte. Da sich durch die Verformung eine grössere Auflagefläche ergibt, erhöht die elastische

Auflageschicht zudem die resultierende Haftreibung zwischen den Auflageprofilen und den Dachziegeln, wodurch auch die in der Falllinie wirkenden Kräfte besser verteilt in die Dachziegel, bzw. Dachkonstruktion eingeleitet werden. In einer Ausführungsform umfasst das Metallprofil

Befestigungsrippen, welche in die Auflageschicht ragen. Dadurch vergrössert sich die Kontaktfläche zwischen dem Metallprofil und der Auflageschicht und somit auch deren Haftflächen. Die Auflageschicht kann mit dem Metallprofil verklebt werden oder das Metallprofil kann mit der Auflageschicht umgossen werden. Beispielsweise ist das Metallprofil ein Profil aus rostfreiem Stahl oder aus Aluminium. Beispielsweise ist die Auflageschicht eine Schicht aus Silikon. Die Auflageschicht kann zusätzlich noch kompressibel sein und beispielsweise einen Schaumstoff umfassen. Beispielsweise kann die Auflageschicht einen Kautschuk aus EPDM, EVA oder EPR umfassen oder vorzugsweise einen Schaumstoff aus PUR. Diese Materialien verfügen über hervorragende Witterungs und Alterungsbeständigkeit und weisen thermo-mechanische Eigenschaften auf, welche es ermöglichen den einwirkenden Belastungen standzuhalten.

Die erwähnten Ausführungsformen des Verfahrens lassen sich in beliebiger Kombination einsetzen, sofern sie sich nicht widersprechen .

Ein erfindungsgemässes Montagesystem für eine Photovoltaikanlage umfasst mindestens zwei Dachhaken, welche in einem Überlappungsbereich von miteinander überlappend angeordneten Dachziegeln anordbar sind und welche an darunterliegenden Sparren befestigbar sind und mindestens zwei Auflageprofile, welche auf dem Überlappungsbereich aufliegend anordbar sind und welche an den Dachhaken befestigbar sind, wobei die Auflageprofile ein Metallprofil und eine mit diesem verbundene elastische Auflageschicht umfassen, welche sich entlang der gesamten Länge des Metallprofils erstreckt. KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Diese dienen lediglich zur Erläuterung und sind nicht einschränkend auszulegen. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine auf einem Steildach erfindungsgemäss montierte Photovoltaikanlage;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Auflageprofils der Figur 1;

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines auf einem Dach montierten erfindungsgemässen Montagesystems für eine Photovoltaikanlage;

Figs. 4A-B eine erste Ausführungsform eines unteren Dachhakens; und

Figs. 5A-B eine zweite Ausführungsform eines unteren Dachhakens.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Figur 1 zeigt eine Schnittansicht durch eine auf einem Steildach erfindungsgemäss montierte Photovoltaikanlage.

Hierfür wurden Überlappungsbereiche 30 von miteinander überlappend angeordneten Dachziegeln 3 angepasst, indem Vorstände und allenfalls Teile der Ziegelfläche in diesem Bereich entfernt wurden, um einen Durchgang für einen Dachhaken 4 zu bilden. Anschliessend wurden Dachhaken 4 in den angepassten Überlappungsbereichen 30 angeordnet. Im dargestellten Fall wurden ein oberer Dachhaken 40 und ein unterer Dachhaken 41 angeordnet. Anschliessend wurden die Dachhaken 4 an den Sparren 1 befestigt, welche sich unterhalb der Überlappungsbereiche 30 befinden. Danach wurden Auflageprofile 6 auf den Vorhandenen Dachziegeln 3 derart angeordnet, dass diese zumindest bei den Überlappungsbereichen 30 auf den Dachziegeln 3 aufliegen. Nachfolgend wurden die Auflageprofile 6 an den Dachhaken 4 befestigt. In einem weiteren Schritt wurden Einlegeprofile 7 auf den Auflageprofilen 6 befestigt. In einem weiteren

Schritt wurden Photovoltaikmodule 8 auf den Auflageprofilen 6 und zwischen den Einlegeprofilen 7 angeordnet und befestigt. In der dargestellten Montage wurde der obere Dachhaken 40 mit einem Verstärkungsband 5 mit einem weiteren oberen Dachhaken (nicht dargestellt) verbunden, welcher sich auf der gegenüberliegenden Seite des Dachfirsts befindet.

Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Auflageprofils 6 der Figur 1, welches sich entlang einer Längsachs L erstreckt. Das Auflageprofil 6 umfasst ein Metallprofil 60 und eine damit fest verbundene Auflageschicht 61. Die Auflageschicht 61 ist im Wesentlichen an einer Auflagefläche 600 mit dem Metallprofil 60 verbunden. Zur besseren Befestigung der Auflageschicht 61 am Metallprofil 60 sind an der

Auflagefläche 600 Rippen 601 vorgesehen, welche in die Auflageschicht 61 ragen.

Die Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines auf einem Dach montierten erfindungsgemässen Montagesystems für eine Photovoltaikanlage. Dargestellt sind mehrere Auflageprofile 6, welcher parallel und mit gleichen Abständen zueinander, bezüglich der Falllinie nebeneinander angeordnet sind. Die beiden äusserten Auflageprofile 6 und das mittlere Auflageprofil 6 sind jeweils mit einem oberen Dachhaken 40 und mit einem unteren Dachhaken 41 am Dach befestigt und liegen auf den Dachziegeln 3 auf. Alle Auflageprofile 6 sind mit mehreren Einlageprofilen 7 miteinander verbunden. Die Einlageprofile 7 sind gleichmässig verteilt entlang der Auflageprofile 6 angeordnet. Die Auflageprofile 6 zusammen mit den Einlegeprofilen 7 bilden eine feste Rahmenkonstruktion. Um die Steifigkeit der Konstruktion zu erhöhen, können diagonal angeordnete Profile vorgesehen sein (nicht dargestellt), welche mit Auflageprofilen und/oder Einlageprofilen fest verbunden sind.

Die Figur 4A zeigt eine erste Ausführungsform eines unteren Dachhakens 4 und die Figur 4A einen Endbereich eines Distanzhalters 400 des Dachhakens 4 der Figur 4A. Der Distanzhalter 400 ist laschenförmig ausgebildet und sein Endbereich ist in der bestimmungsgemässen Gebrauchslage parallel mit den Sparren ausgerichtet und weist einen Schlitz 401 auf, der sich nach der Montage entlang der Falllinie erstreckt. Die Auflageschicht 61 des Auflageprofils 6 liegt auf dem Endbereich des Dachhakens 4 auf. Eine Durchgangsbohrung erstreckt sich durch die Auflageschicht 61 und das Metallprofil 60 des Auflageprofils 6. Eine Schraube 402 ist in der Durchgangsbohrung angeordnet und erstreckt sich im montierten Zustand durch den Schlitz 401 des Dachhakens 4. Die Schraube 402 ist mit einer Mutter 404 befestigt. Eine Hülse 403 ist klemmend zwischen dem Metallprofil 60 und der Mutter 404 gehalten. Die Hülse 403 ist derart ausgestaltet, dass sie entlang dem Schlitz 401 verschiebbar ist. D.h. der Durchmesser der Hülse 403 ist kleiner als die Breite des Schlitzes 401 und die Länge der Hülse bewirkt im angezogenen Zustand der Mutter 4 einen Spalt zwischen der Klemmfläche der Mutter 404 und der entsprechenden Fläche des Dachhakens 4. Die Hülse 403 und die Mutter 404 können voneinander getrennte Elemente sein oder sie können wie hier dargestellt gemeinsam einstückig ausgebildet sein. Zwischen der Mutter und dem Dachhaken können Federelemente (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Es können auch kürzere Hülsen verwendet werden oder die Hülse kann weggelassen werden, wenn eine fixierende Klemmung vom Dachhaken und vom Auflageprofil gewünscht ist, beispielsweise dann, wenn der Dachhaken als oberer fixer Dachhaken verwendet werden soll.

Die Figur 5A zeigt eine zweite Ausführungsform eines unteren Dachhakens 4. In dieser Ausführungsform ist der Distanzhalter 440 stabförmig ausgebildet und sein Endbereich ist in der bestimmungsgemässen Gebrauchslage parallel mit den Sparren ausgerichtet. Um den Endbereich des Distanzhalters 440 ist ein Verbinder 441 angeordnet, welcher mit Schrauben 442 fest mit dem Metallprofil 60 des Auflageprofils 6 verbunden ist. Zwischen dem Aussendurchmesser des Distanzhalters 440 und dem Innendurchmesser der Ausnehmung des Verbinders 441 ist ein Spalt ausgebildet, wodurch eine Relativverschiebung dieser beider Elemente möglich ist. Optional kann im Verbinder eine Feststellschraube (nicht dargestellt) vorgesehen sein, mit welcher der Distanzhalter im Verbinder fixiert werden kann. Somit könnte dieser Dachhaken sowohl als oberer wie auch als unterer Dachhaken verwendet werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Sparren 441 Verbinder

2 Dachlatten 442 Schraube

3 Dachziegel 5 Verstärkungsband

30 Überlappungsbereich 6 Auflageprofil

4 Dachhaken 60 Metallprofil

40 oberer Dachhaken 600 Auflagefläche

41 unterer Dachhaken 601 Befestigungsrippe

400 Distanzhalter 61 Auflageschicht

401 Schlitz 7 Einlegeprof il

402 Schraube 8 PV-Modul

403 Hülse

404 Mutter L Längsachse

440 Distanzhalter