用于安装在屋顶上的、具有塑料支承件和光伏模块的光伏系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于安装在屋顶上的具有塑料支承件和光伏模块的光伏系统。所述塑料支承件（1）可以直接安装到屋顶下部结构，以使得可以省去额外的屋顶覆层。所述光伏模块可以不经螺钉而固定到所述塑料支承件（1）。
【专利说明】用于安装在屋顶上的、具有塑料支承件和光伏模块的光伏系统
[0001]本发明总体上涉及光伏系统。具体地，本发明涉及用于在屋顶上安装光伏系统的系统。
[0002]从现有技术中已知用于在房屋屋顶上安装光伏模块的各式各样的支承件。
[0003]在早先的紧固系统中，常使用螺钉夹来将光伏模块固定到支承件。螺钉紧固比较费时。此外，共用的支承件通常需要大量的个体零件用于组装，其中包括上面提及的螺钉夹。
[0004]因此，组装是复杂的。这导致安装成本在光伏系统的投资成本中占有不可忽略的百分比。于是，目前即使在大型项目中，也不得不将投资总额中超过15%的比例算做安装成本。更重要的是，随着模块价格的降低，这一比例还将提高。
[0005]现有的屋顶安装的光伏系统的另一个缺点是由支承件导致的额外重量。因此，在某些情况下，该系统的总重量可能会超过屋顶结构允许的总负载。在这种情况下，将不得不加强屋顶结构。
[0006]因此，本发明的一个目的在于提供一种安装快速且简便同时也重量轻的光伏系统。这个目的是通过独立权利要求的主题来解决的。在各个从属权利要求中提出了本发明的有利实施方案和改进。
[0007]根据本发明，提出了具有塑料支承件的与屋顶成一体的光伏系统。
[0008]该具有塑料支承件的与屋顶成一体的光伏系统是一个优化的解决方案，尤其对于大型光伏系统而言。此外，本发明还特别适合与屋顶修复共存，例如对于纤维水泥屋顶，如果在屋顶翻新期间更换屋顶覆盖物。
[0009]根据本发明的光伏系统主要包括两个零件。一个零件是塑料支承件，另一个零件是光伏模块。该塑料支承件可以直接附接到屋顶下部结构，从而可以省略另加的屋顶覆盖物。以此方式，可以大大减轻由整个屋顶构造对屋顶下部结构施加的负载。一个额外的贡献归功于该塑料支承件，该塑料支承件凭借其材料一般都轻于例如尺寸相当的金属支承件。
[0010]此外，本发明的特征还在于:可以不使用螺钉而将光伏模块安装在塑料支承件上，尤其是借助于扣合或卡口连接。这意味着，一旦塑料支承件被安装在屋顶上，就可以借助于每个塑料支承件上的闩锁机构来安装光伏模块，而无需工具。
[0011]现在将通过示例实施方案且参照附图更详细地描述本发明。附图中同样的参考标号指代相同的或相应的元件。
[0012]在附图中:
[0013]图1是塑料支承件的视图；
[0014]图2示出了多个层叠的塑料支承件；
[0015]图3是光伏模块的视图，
[0016]图4基于图1和图3中所示的元件以放大视图示出了用于在塑料支承件I上固定光伏模块的第一方法步骤；
[0017]图5示出了光伏安装系统的一个节段，其中光伏模块被闩锁在塑料支承件上。[0018]图1示出了塑料支承件I的上侧14的视图，下文中也称为托盘，其上用于安装光伏模块。在本发明的语境中，上侧14是塑料支承件I的附接有光伏模块的那一侧，且该侧一旦安装到屋顶表面中就面向上方。如图1中所例示，根据本发明的塑料支承件I被形成为一个具有长方形或正方形轮廓的一件式模制塑料元件。塑料支承件I的形式是一个平坦或平面部件，在该部件中，有多个结构从一个形成基座平面107的平坦板状区域中突起。沿着第一横向方向，塑料支承件I具有雨水排放元件10，当塑料支承件I处于倾斜位置时，雨水排放元件10沿着此横向方向或在梯度方向上引导雨水。特别地，它在提供沿着塑料支承件I的边缘110延伸并且从基座平面107突出的细长的雨水排放元件10方面是有用的。于是，雨水在沿着此边缘的方向上被引导。塑料支承件I则被适当地安装在屋顶上，以使得沿着此边缘110的梯度比相邻的边缘更陆，所述相邻的边缘在下文中称为横向边缘111。优选地，所述梯度方向沿着边缘110。此外，塑料支承件I还在其上侧14上具有形式为凸部12的形状，其中边缘120与塑料支承件I的边界11间隔开。凸部12上设有安装点18，以将紧固装置穿过塑料支承件I并且将所述紧固装置紧固到下部结构。此外，塑料支承件I具有用于扣合固定光伏模块的固位构件20、22。这些固位构件允许固定光伏模块，尤其是与匹配的光伏模块的固位构件相结合，无需任何其他要求工具的手段(诸如螺钉连接)。
[0019]安装点18的形式尤其可以是用于建立螺钉连接的通孔。处于该塑料支承件的中心的凸部12以及安装点在凸部12上的布置，确保雨水沿着该凸部的边缘120被引导，从而避开安装点18。因此，以一种非常简单的方式实现了对安装点18的雨水密封。
[0020]从图1中还可见，安装点18被布置成从边界11向内偏离。优选地，安装点18与边界11的间隔是塑料支承件I的宽度的至少六分之一，优选地是塑料支承件I的宽度的至少五分之一。与外围组件不同，其结果是当将该塑料支承件以并排关系布置在屋顶上时，使安装点18尽可能均匀分布，这在所安装的模块经受吸力矩和/或压力矩的情况下提供了更好的力分布。
[0021]为了更好地消散吸力和压力，如在图1中所示的实施方案中那样，尤其有意将适应竖直力的固位构件20布置为靠近安装点18。在图1中所示的实施方案中，固位构件20被布置成与安装点直接相邻。由此，该系统中的力的流通被配置为使得所发生的压力/吸力负载被直接传递到屋顶构造中——这是最佳的方式。相对比，在目前常见的屋顶上系统中，模块附接点通常位于外部模块框架处，从而远离将力传输到下部结构中的点。因此，为了提供对吸力和压力负荷到屋顶下部结构的最优传输，而不对图1中所示的本发明的具体实施方案进行任何限制，固位构件20被设置为在垂直于光伏模块3的上侧或垂直于塑料支承件I的上侧的方向上锁定，固位构件与最近的安装点18的间隔不大于塑料支承件I的最长横向尺寸的六分之一，优选地不大于塑料支承件I的最长横向尺寸的十分之一。
[0022]特别优选地，如图1中所示，凸部12的形式是在塑料支承件I内构建开口 16的凸卷边121。开口 16为光伏模块提供了良好的通风。此外，塑料支承件I的重量得以减轻，且材料得以节省。
[0023]换言之，塑料支承件I的优选的四个安装点18，尤其是旋拧点，如此被布置在位于水引导件之外的凸卷边处。尤其，可以将安装点18布置为使得它们被随后放置的光伏模块覆盖，从而最佳地防护雨水和溅水。
[0024]基本上，雨水排放元件10被形成为使得倾斜地流走的雨水在梯度方向上(即，在沿着该塑料支承件的一条边的方向上)被引导，从而不能横向地流走。因此，根据本发明的塑料支承件I允许实现防雨屋顶密封。
[0025]为了在将塑料支承件I并排放置时达成防雨水密封，在本发明的一个改型中，沿着塑料支承件I的边缘在该凸部的两侧提供作为雨水排放元件10的卷边100，所述卷边具有形状互补的上侧和下侧，以使得两个塑料支承件I可以通过互补的相互接合的卷边100以横向偏移关系而彼此叠置。卷边100不仅防止与梯度方向成一角度流走的水经由塑料支承件I的横向边缘流走，还防止所述水渗入屋顶。这样的卷边100，如果在两侧都被提供，也允许当安装在屋顶上时选择性的安装方向。这意味着，塑料支承件I可以在水平方向上以叠置关系放置，无论是从右到左还是从左到右，这减少了所涉及的安装努力。
[0026]因此根据本发明，水直接在该塑料支承件上被引导，无需额外的措施(诸如额外的排水沟或密封)。在水平方向上和竖直方向上的防雨是通过根据铺屋顶行业的规则的对应重叠来保证的。
[0027]为了保证在竖直方向上(即，屋顶梯度方向上)的水密性,且允许沿着此方向以重叠关系简单地放置该塑料支承件，根据本发明的另一个实施方案的塑料支承件I还在沿着横边111的上侧和下侧具有互补的模制形状。如从图1中可见，在所示的实施方案中，此改型也是通过卷边100和通过可选的另外的模制元件来实施的。
[0028]塑料支承件I的正面和背面的互补模制形状提供了塑料支承件I在屋顶上的容易且精确的并排放置。第一模块托盘(或第一塑料支承件I)可以通过适当的测量被定位在屋顶上。所有另外的塑料支承件I都通过横向和竖直重叠来自动定位，以使得测量努力被限制到最少。相对比，对于现今常见的屋顶上或屋顶内系统，测量努力要复杂得多。
[0029]塑料支承件I通常可被形成为相同的零件，即，每个塑料支承件I因此可以被安装在模块阵列的任何点处。这允许塑料支承件I的容易安装，且优化了包装方面(每个支承件I可以用相同的方式包装)和运输方面的物流。在运输方面，根据本发明的一个实施方案，塑料支承件I是可层叠的，从而被设计成在运输期间节省空间。在本发明的语境中，可层叠的塑料支承件I应被理解为如下具有模制形状的塑料支承件1，它具有至少局部互补的上表面和下表面，以使得当以边缘对齐方式将一个塑料支承件I的下侧放置在另一个塑料支承件I的顶上时，如此叠置的两个塑料支承件的总高度将小于单个塑料支承件I的高度的两倍。
[0030]图2示出其中一个实施例。在朝着横向边缘111的方向上观察，图2示意性地绘出了五个层叠的塑料支承件I。如从图2中可见，两侧的卷边100和凸部12都在其上表面和下表面被模制为互补，以使得塑料支承件I可以一个层叠在另一个顶上。
[0031]基本上，任何可热处理的聚合物均可用作根据本发明的方法中的塑料材料。因此，根据本发明的一个优选实施方案，该塑料支承件是由热塑性模制化合物制成的。特别合适的是从下列中选择的一种或多种塑料:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二醇酯二醇(PETG)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛(Ρ0Μ)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚(醚)砜、热塑性可加工聚氨酯(TPU)以及聚苯醚(ΡΡ0)。[0032]特别优选的聚合物是聚酰胺。
[0033]上述塑料可以用纯的形式使用，或者可以混合有常规的塑料添加剂。在一个优选的实施方案中，使用添加有纤维状或颗粒状填料的塑料。
[0034]已经发现，热塑性模制复合物在纤维状和/或颗粒状填料比例高达70重量％时，优选地在10到60重量％的范围内，更优选地在20到50重量％的范围内，仍然是可模制加工的，特别地是通过注塑模制或注塑压缩模制，以制造根据本发明的相对大面积的塑料支承件I。纤维和/或颗粒填料的高比例从而提高了塑料支承件I的强度和耐久性。
[0035]根据另一个实施方案，在该热塑性模制复合物中加入颜料和/或稳定剂，以改善耐气候性和防火性。这些颜料和/或稳定剂可以是上述纤维状或颗粒状填料的一部分，或者可以在纤维状或颗粒状填料之外另加。
[0036]特别合适的填料是玻璃纤维、玻璃珠、矿物填料或者所谓的纳米颗粒。
[0037]特别优选的塑料是玻璃纤维增强的聚酰胺。原则上，所有已知的聚酰胺都适合用作所述聚酰胺。这样的被考虑的聚酰胺的实例是任何种类的具有脂族、半结晶、或部分芳族结构或无定形结构的聚酰胺，和它们的混合物，包括聚醚酰胺(诸如聚醚嵌段酰胺)。
[0038]分子量(重均分子量)为至少5000的半结晶或无定形树脂是优选的，诸如在例如美国专利 2，071，250,2, 071，251,2, 130，523,2, 130，948,2, 241，322,2, 312，966,2, 512，606和3，393,210中描述的。
[0039]其实施例是从具有7到13个环元素的内酰胺(诸如聚己内酰胺、聚辛内酰胺和聚月桂基内酰胺)中得到的聚酰胺，以及通过二羧酸与二胺反应得到的聚酰胺。
[0040]可以使用的二羧酸是具有6到12个特别是6到10个碳原子的链烷二羧酸，以及芳族二羧酸。这样的酸包括但不限于:己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸(=癸烷二羧酸)以及对苯二甲酸和/或间苯二甲酸。
[0041]合适的二胺特别是具有6到12个尤其是6到8个碳原子的链烷二胺，以及m_间苯二甲胺、二(4-氨基苯基)甲烷、二(4-氨基环己基)甲烷、二(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、异佛尔酮二胺、1，5- 二氨基-2-甲基戍烧、2，2- 二(4-氨基苯基)丙烧或者2，2- 二(4-氨基环己基)丙烷。
[0042]优选的聚酰胺特别是聚己二酰六亚甲基二胺(PA66)、聚癸二酰六亚甲基二胺(PA610 )、聚己内酰胺(PA6 )和共聚酰胺6/66，特别是己内酰胺单元的比例为5至95重量％。
[0043]优选的是从PA6、PA66和共聚聚酰胺6/66中选择的聚酰胺；最优选的是PA6。
[0044]其他合适的聚酰胺可以通过所谓的有水存在的情况下的直接聚合反应得自ω-氨基烧基腈(omega-aminoalkyl nitriles),诸如胺己腈(PA6)和具有六亚甲基二胺的己二腈(PA66)，例如在专利申请DE10313681、EP1198491和EP922065中描述的。
[0045]此外，还要提到例如通过1，4- 二氨基丁烷在高温与己二酸缩合可得到的聚酰胺(聚酰胺46)。
[0046]这种结构的聚酰胺的制备过程例如在欧洲专利申请EP 38094、EP 38582和EP39524中进行了描述。
[0047]其他实例是通过两种或更多种上述单体的共聚或者通过几种聚酰胺的混合可得到的聚酰胺，其中混合比是任意的。[0048]此外，具有小于0.5重量％、优选地小于0.3重量％的三胺含量的部分芳族共聚酰胺(诸如PA 6/6T和PA 66/6T)已被证明是特别有利的(见EP 299444)。根据欧洲专利申请EP 129195和EP 129196中描述的方法，可以完成具有低三胺含量的部分芳族共聚酰胺的制备。
[0049]下面的非穷举性列表包括就本发明而言的上述及其他聚酰胺，和所包含的单体:
[0050]A-B 聚合物:
[0051]PA6 ε-己内酰胺
[0052]ΡΑ7 庚内酸胺(ethanolactam)
[0053]PA8 辛内酰胺
[0054]PA9 9-氨基壬酸
[0055]PAll ll-氨基^^一酸
[0056]PA 12 月桂基内酰胺。
[0057]AABB型聚合物:
[0058]PA 46 四亚甲基二胺、己二酸
[0059]PA 66 六亚甲基二胺、己二酸
[0060]PA 69 六亚甲基二胺、壬二酸
[0061]PA 610 六亚甲基二胺、癸二酸
[0062]PA 612 六亚甲基二胺、十二烷二酸
[0063]PA 613 六亚甲基二胺、十三烷二酸
[0064]PA 1212 1，12-十二烷二胺、十二烷二酸
[0065]PA 1313 1，13-十三烷二胺、十三烷二酸
[0066]PA 6T 六亚甲基二胺、对苯二甲酸
[0067]PA MXD6 m_间苯二甲胺、己二酸
[0068]PA 61 六亚甲基二胺、间苯二甲酸
[0069]PA 6-3-T 三甲基六亚甲基二胺、对苯二甲酸
[0070]PA 6/6T (见 PA 6 和 PA 6T)
[0071]PA 6/66 (见 PA 6 和 PA 66)
[0072]PA 6/12 (见 PA 6 和 PA 12)
[0073]PA 66/6/610 (见 PA 66、PA 6 和 PA 610)
[0074]PA 61/6T (见 PA 61 和 PA 6T)
[0075]PA 12 PACSVl 二氨基二环己基甲烷、月桂酸内酰胺
[0076]PA 61/6T/PACM PA 61/6T+二氨基二环己基甲烷
[0077]PA 12/MACMI 月桂基内酰胺、二甲基-二氨基二环己基甲烷、间苯二甲酸
[0078]PA 12/MACMT 月桂基内酰胺、二甲基-二氨基二环己基甲烷、对苯二甲酸
[0079]PAPDA-T 对苯二胺、对苯二甲酸。
[0080]所述聚酰胺和它们的制备方法可以例如从下列文献中得知:U1 ImannsEncykIOpad 16 der Technischen Chemie,第 4 版，第 19 卷，第 39-54 页，VerlagChemie, weinheim, 1980 年；Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry,第 A21卷，第 179-206 页，VCH Verlag, weinheim,1992 年；Stoeckhert Kunststofflexikon,第8版，第425-428页，Cal Hanser Verlag，慕尼黑，1992年(关键字“聚酰胺”及以下)以及Saechtling,Kunststoff-Taschenbuch,第 27 版，Carl Hanser Verlag,慕尼黑，1998 年，第465-478 页。
[0081]优选的聚酰胺PA 6,PA 66和共聚聚酰胺6/66的制造将在下面简要地讨论。起始单体到聚酰胺的聚合或缩聚优选地根据常规工艺来完成。例如，己内酰胺的聚合反应可以根据德国专利申请DE 1495198和DE 2558480中描述的连续工艺来完成。
[0082]为了制备PA 66而进行的AH盐聚合可根据常规的批处理工艺来完成(见:聚合工艺第424-467页，尤其是第444-446页，Interscience，纽约，1977年)，或者通过例如根据欧洲专利申请EP 129196的连续工艺来完成。
[0083]在聚合过程中，可以伴随地使用常规的链转移剂。合适的链转移剂是例如:三丙酮化合物(见WO 95/28443);—元羧酸，诸如乙酸、丙酸和苯甲酸；二元羧酸，诸如己二酸、癸二酸、环己烷-1，4-二羧酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸；以及基胺，诸如六亚甲基二胺、苄胺和1，4-环己基二胺。所获得的聚合物熔体被从反应器中排出、被冷却和被造粒。
[0084]所得到的颗粒可以经历后聚合，这通常花费2到24个小时。这是以常规的方式达成的，通过将颗粒加热到低于该聚酰胺的熔点Ts或结晶熔点Tk的温度T。通过这样的后聚合，设定了该聚酰胺的最终的分子量(作为粘度值VN被测量，见下文中进一步的VN细节)。合适的聚酰胺一般具有从50到250、优选地从70到200、更优选从80到150毫升/克的粘度值VN，如根据ISO 307EN在25°C对0.5重量％聚酰胺在96重量％的硫酸溶液确定的。这些粘度值对应于高分子量。
[0085]特别适合用于本发明的聚酰胺是玻璃纤维增强的、高流动性和高耐热性的聚酰胺，诸如在WO 2006/042705中描述的那些。特别适合的是BASF SE的Ultramid ?“Highspeed，，。
[0086]几种制造技术被认为是用于制造根据本发明的塑料支承件的生产方法，例如热成型或注塑模制。在热成型的情况下，首先，在挤出过程中用选定的聚合物产生板。然后将这些板在所谓的热成型过程中被加热(例如使用红外灯)，且在三维热成形工具中塑形。
[0087]为了用热塑性材料制造复杂的三维部件(诸如根据本发明的塑料支承件)，注塑模制已经被证明是特别适合的。由于部件尺寸，在此情况下优选地使用具有热流道系统的工具。
[0088]通过使用热流道歧管将塑料熔体分配给各个喷嘴，可以显著地减少填充模具所需的流路。
[0089]对于大面积部件，也可以采用具有级联控制的注塑模制工艺。在这种情况下，通过在塑料材料的流动方向上相继排列的多个喷嘴注入塑料材料。塑料材料的注入被控制，以使得只有当喷嘴被由相对于所注入的塑料材料的流动方向的上游喷嘴注入的塑料材料覆盖时，才通过该喷嘴注入塑料材料。这意味着，塑料材料的注入是交错的。由于以这种方式，塑料材料待行进的流路有限，故而即使壁厚小也可以生产较大部件。
[0090]另一个被证明有效(尤其是对大型部件有效)的特殊工艺是注塑压缩模制。
[0091]在这里，工具起初并不是完全闭合的。因此，塑料熔体不得不流过的工具间隙具有更大高度，这导致更低的压力损失。在此方法中，直到熔体已经局部或完全被注入模制工具，工具才完全关闭。压花步骤一方面可以由一个工具的一半的运动实现，或者另一方面可以被使用可移动的模制工具插入件(它们是例如通过液压控制的)实现。
[0092]根据另一专门工艺，将物理或化学发泡剂用于注塑模制或注塑压缩模制工艺，该专门工艺特别地在一方面使得能够降低所需要的注塑压力，另一方面使得能够减轻翘曲，尤其是对于大型部件。
[0093]根据本发明的一个实施方案，可以用本发明的塑料支承件实现自动的公差补偿。每个屋顶都表现出明显程度或多或少的不均匀性。在屋顶上模块的情况下，通常通过调整屋顶挂钩来补偿这一点；在常见的屋顶内系统的情况下，通过调整下部结构的水平高度来补偿这一点。
[0094]然而，根据本发明的塑料支承件可以特别被形成为可扭曲的。适合这一目的的是上述塑料材料，特别是纤维增强聚酰胺。聚酰胺与其他热塑性塑料的区别在于高弹性，这增强了扭曲能力。此外，优选地，如在图1中所示的实施方案中，沿着边缘或在边界11附近设置有具有平行或基本平行的纵向延伸部的模制形状。在图示的实施方案中，这些模制形状特别是通过平行延伸的卷边100提供的。以此方式，有助于绕一个沿着卷边100(或更一般地，雨水排放元件10)的纵向延伸部的轴线扭曲。这允许补偿塑料支承件I下方的下部结构多达IOmm的高度差。此数值涉及旨在用于1685mmX993mm的模块尺寸的塑料支承件I。
[0095]与屋顶成一体的光伏系统的一个主要风险因素是布缆以及与挤压线缆有关的风险。当安放模块时或直接在安装线缆期间，线缆可能会在下部结构与模块之间被挤压或挤破。为了防止这种情况，在本发明的一个实施方案中，塑料支承件I中集成了一个用于为线缆安排路线的凹陷。于是，可以将光伏模块3安全地彼此连接。如图1中所示，所述凹陷被设置成顶部开放的线缆槽道101，它被形成在卷边100内。然而，线缆槽道101仅中断卷边100的上部，因此它避免了径流雨水横穿线缆槽道101流走并且进入并排附接的叠置塑料支承件I下方并且渗入屋顶。换言之，线缆槽道101在流走水的塑料支承件的基底平面107上方延伸。因此，在本发明的一个实施方案中，塑料支承件I中设有至少一个线缆引导元件，优选地是在塑料支承件I的基底平面107上方延伸的半开放线缆槽道的形式。
[0096]现在将描述根据本发明的一个实施方案且旨在与塑料支承件I匹配的光伏模块。
[0097]通常，塑料支承件I允许使用无框架模块，尤其是被配置成双玻璃模块的无框架模块。
[0098]图3不出了根据本发明的一个实施方案的光伏模块3。图3不出了光伏模块3的正面30，即，光伏活性侧。光伏模块3包含玻璃片材32作为模块3的光活性层的基底或覆层。出于例示目的，玻璃片材32被透明地展示，以使得后部安装的紧固元件是可见的。
[0099]图3示出了连接线缆310，连接线缆310被连接到分线箱312。在将光伏模块3组装在该塑料支承件上期间，这些连接线缆310被插入线缆槽道101。因此，在接下来为了将光伏模块3锁定在塑料支承件I上而横向移位光伏模块3期间，避免了线缆310在该模块与塑料支承件I之间受到挤压和损伤。
[0100]根据本发明的光伏模块包含模块夹持器33，模块夹持器33附接到(优选地胶粘至IJ)该光伏模块的背侧31，模块夹持器33同时起到固定到塑料支承件I的作用。由于模块夹持器与固位构件的这种附接和配置方式，免去了对模块框架的需求，模块框架的典型任务(附接点以及模块强化)是由模块夹持器33和通过到塑料支承件I的固定来执行的，如下所述。[0101]每个模块夹持器33通过至少一个胶粘表面330被胶粘到背面31。优选地，背面31和正面30都是由玻璃片材形成的，光活性层被布置在玻璃片材之间。因此，光伏模块3是无框架的双玻璃模块。
[0102]目前的常规模块不得不在有些臃肿的模块框架上被处理。相对比，在本发明的实施方案中，在模块夹持器33上形成了手柄39，它允许容易且安全地处理光伏模块3。
[0103]光伏模块3具有固位构件35、37，它们相应于塑料支承件I的固位构件20、22。在图3中所示的实施例中，闩锁方向38沿着模块夹持器33的纵向延伸部。为了在垂直于该表面的方向上锁定光伏模块3，以固位凸耳的形式提供了固位构件35，该固位凸耳从模块夹持器33的基座主体向円锁方向38横向突出。为了竖直方向上的锁定，固位凸耳35具有固位表面350,固位表面350优选地平行于该光伏模块的正面30或背面31,且在任一,清况下都为塑料支承件I的对应的固位构件限定了接合点，所述对应的固位构件阻挡了在垂直于正面30的方向上的竖向位移。换言之，固位表面350的表面法线的一个分量平行于正面30或背面31的表面法线的方向，以在被支承件的固位构件接合时阻挡在此表面法线的方向上的运动。
[0104]另外的固位构件37是以弹性地安装的钩的形式被提供的。钩37具有相对于闩锁方向38横向延伸的锁定表面370,以及与円锁方向38成一角度从而也与背面31成一角度延伸的引导表面371。闩锁钩37被弹性地安装，使得它们可以在相对于背侧31为横向的方向上偏转。
[0105]每个模块夹持器33上设有一对钩37，所述钩在相反方向上对准，即，彼此镜像反转。所述固位构件的这种布置允许，通过将光伏模块3放置在该支承件上且接下来横向移动该模块，来将光伏模块3锁定在具有对应的固位装置的支承件(诸如特别是塑料支承件I)上，其中由于钩37的镜像对称布置，可以通过沿着两个相反的闩锁方向38的横向移位来选择性地实现锁定。为此，图3中的闩锁方向38被表示成双箭头。横向方向上的闩锁是通过如下方式实现的:将锁定表面370接合在各自的支承件的对应的相反的锁定表面处，以使得这对钩37的每一个锁定表面370阻挡在一个横向方向上的运动。因此，在平行于玻璃片材的表面的方向上或在平行于光伏模块3的正面或背面的表面的方向上的闩锁，可以通过将锁定表面370接合在固定的元件(例如支承件的对应的锁定表面)处来实现。
[0106]钩37及其引导表面371的弹性安装因此使得能够在闩锁期间，尾钩37相对于位移方向38凸起，同时倾斜的引导表面371在该支承件的一部分上方滑动，且可以在通过了该支承件的锁定表面之后弹性地弹回，以使得该钩的锁定表面与该支承件的锁定表面面彼此面对。
[0107]在图3中所示的实施方案中，钩37的弹性安装是通过片簧臂372提供的。作为优选，如果模块夹持器33由塑料制成，则可以通过简单的方式一体化地制造包括片簧臂372的固位构件35、37。不同于图3中所示的，还设想将钩37配置成在沿着正面30或背面31的方向上可偏转。
[0108]下文中将参考其他附图更详细地描述对塑料支承件I的这一安装和闩锁操作。在任一情况下，根据本发明的光伏模块3的上述特征都可以被概括如下，而不限于所示的实施方案:
[0109]光伏模块3是无框架的，且包括覆盖着光伏活性层的至少一个片材(优选地是玻璃片材)，所述片材形成了光伏模块3的正面，其中模块夹持器33被胶粘到光伏模块3的相对一面即背面，且其中每个模块夹持器33都在模块夹持器33的相对两端具有一对弹性地可偏转的固位构件(在图3中所示的实施方案中是钩37)，且其中这些固位构件具有面向相反方向的锁定表面370，且其中模块夹持器33如上所述具有另外的带有固位表面350的固位构件(在图3中特别是固位凸耳35)，其中固位表面350的表面法线的一个分量平行于该玻璃片材的正面或背面的表面法线的方向，以在与该支承件的固位构件接触时阻挡在此表面法线的方向上的运动。
[0110]优选地，如上所述，手柄39形成在该模块夹持器上，或者反过来表达，模块夹持器33被形成为手柄39。
[0111]图4以放大视图示出了，从图1和图3中示出的元件开始，用于在塑料支承件I上固定光伏模块3的第一方法步骤。
[0112]在本发明的第一实施方案中，塑料支承件I具有专门配置的模块定位装置，所述模块定位装置用于在实际紧固步骤之前安全地定位光伏模块3。一旦光伏模块3被定位，就可以无风险地将手移开。
[0113]这些装置与常规安装系统相比是有利的，因为常规安装系统往往需要两个安装器，一方面夹持模块，另一方面固定它。
[0114]相对比，对于根据本发明的组件，在实际安装操作之前，可以将光伏模块3的边缘300放置在支承表面105上，使边缘300接合与支撑表面105相邻的支撑边缘103。
[0115]支承边缘103被布置以使得，当光伏模块3接合此边缘且被放置在支承表面105上时，光伏模块3处在限定的开始位置，以沿着塑料支承件I横向移位该模块，从而将塑料支承件I的固位构件20、22、35、37与光伏模块3相互锁定。为了清楚起见，图1中也示出了支承边缘103和支承表面105。
[0116]如在图4中可见，在限定的开始位置，当在移位方向上考虑时，模块夹持器33的固位凸耳35被布置在塑料支承件I的对应的固位构件20前方。
[0117]对于将光伏模块3闩锁和紧固在塑料支承件上的步骤的更详细的图示，图5示出了光伏安装系统的一个区段，其中光伏模块3处于锁定状态。
[0118]固位构件20 (如从图4中也可见的)的形式是模制形状122的突起或凹陷，固位凸耳35当被移位进入锁定位置时则在固位构件20下方滑动，或滑入固位构件20内部。安装点18也被定位在模制形状122上。此外，在图5中可见固定螺钉180，固定螺钉180旋拧穿过安装点18并且进入屋顶结构。
[0119]在本发明的一个改进中，处于最终安装位置的光伏模块3通过弹簧被偏置，该弹簧防止以后在多风情况下发出碰撞声。为此目的，固定螺钉180下方布置有弹簧181，弹簧181将光伏模块3在竖直方向上偏置,从而防止以后在风压下发出碰撞声。
[0120]如上所述，在闩锁方向38或水平方向上的锁定是通过钩37的锁定表面370的接合来实现的，钩37相对于闩锁方向38横向地与塑料支承件I的一个对应的锁定表面对准。此对应的锁定表面形成了固位构件22，固位构件22用于在水平方向上锁定光伏模块3。如从图5中可见，此锁定表面可以简单地通过卷边100的侧壁1001来提供。为了锁定，将尾钩37相对于闩锁方向在卷边100上方移动，引导表面371在片簧臂372的弹性偏转下被卷边100抬起，以使得钩37在卷边100上方滑动。在该锁定位置，钩37已经通过了卷边100，从而片簧臂372的弹簧力将钩37返回到其如图5中所示的竖直起始位置，这就将锁定表面370带到与卷边100的侧壁1001相对的接合位置。由此，锁定表面370的钩37防止该模块在水平方向上移动，而图5中未示出的另一个对置的钩37防止在相对方向上运动，从而通过一个模块夹持器33的一对钩37与塑料支承件I的侧壁1001的协作，在平行于该玻璃片材的表面的方向上实现了水平锁定。
[0121]因此，根据本发明的包括塑料支承件I和光伏模块3的光伏安装系统的大致特征在于，塑料支承件I和光伏模块3处设有固位构件20、22、35、37，它们允许将光伏模块3锁定在塑料支承件I上，其中通过将光伏模块3放置在起始位置且将光伏模块3在塑料支承件I上横向移位到图5中所示的锁定位置，在沿着玻璃片材的表面或沿着正面或背面的水平方向上和与其垂直的方向上实现了光伏模块3的锁定，以使得实现光伏模块3在所有方向上的完全锁定。
[0122]在一个特别有利的方式中，可以将为了锁定目的进行的光伏模块3的水平移位用作一种防盗措施。通过将所述模块水平叠缩到下部结构来进行所述模块的组装，这允许了用于整个模块阵列的简化防盗措施。由于具有并排安装的塑料支承件，如果解锁光伏模块3所需的空间大于所述光伏模块之间的间隙的宽度，则光伏模块3之间的窄间隙防止了该模块阵列的单个模块的移位，这足以在各个外部模块处提供任何类型的防盗装置。
[0123]相对比，在目前常见的屋顶上或屋顶内系统中，每个个体模块都不得不配备有防盗装置。
[0124]因此，根据本发明的一个实施方案，提出在闩锁方向38上测量的光伏模块的宽度大于塑料支承件I在此方向上的宽度减去起始位置与锁定位置之间的移位路径。其结果是，当在塑料支承件上组装多个模块时，光伏模块3之间的间隙小于该移位路径。
[0125]本领域技术人员应理解，本发明不限于附图中描述的具体实施方案。特别地，示例实施方案的个体特征可以在所附权利要求的范围内进行组合和修改。例如，设置在模块夹持器33和塑料支承件I上的个体闩锁装置可以交换。再比如，也可以倒转钩37的方向，以使得锁定表面370面向模块夹持器33的中心。
[0126]附图标记列表:
[0127]I 塑料支承件
[0128]3 光伏模块
[0129]10 雨水排放元件
[0130]11 塑料支承件的边界
[0131]12 凸部
[0132]14 I的上侧
[0133]16 开口
[0134]18 I的安装点
[0135]20、22 I的固位构件
[0136]30 3的正面
[0137]31 3的背面
[0138]32 玻璃片材
[0139]33 模块支架[0140]35固位构件
[0141]37固位构件，3的钩
[0142]38闩锁方向
[0143]39手柄
[0144]100 卷边
[0145]101 线缆管
[0146]103 支承件边缘
[0147]105 支承件表面
[0148]107 I的基座平面
[0149]110 塑料支承件I的边缘
[0150]111 塑料支承件I的横向边缘
[0151]120 12 的边缘
[0152]121 凸卷 边
[0153]122 形状
[0154]180 固定螺钉
[0155]181 弹簧
[0156]300 3 的边缘
[0157]310 连接线缆
[0158]312 分线盒
[0159]330 胶合表面
[0160]350 35的固位表面
[0161]370 37的锁定表面
[0162]371 37的引导表面
[0163]372 片簧臂
【权利要求】
1.一种用于光伏模块(3)的塑料支承件(1)，其形式是具有长方形或正方形轮廓的一件式模制塑料元件，所述塑料支承件(I)具有沿着所述塑料支承件(I)的一个边缘(110 )延伸的细长的雨水排放元件(10)，所述雨水排放元件(10)在所述塑料支承件(I)的倾斜位置具有梯度并在所述梯度方向上沿着延伸方向引导雨水，其中所述塑料支承件(I)还在其上侧(14)包括凸部(12)形式的形状，所述凸部(12)的边缘(120)与所述塑料支承件(I)的边界(11)间隔开，并且其中安装点(18)被设置在所述凸部(12)上，用于使紧固装置穿过所述塑料支承件(I)以将所述紧固装置紧固到下部结构，并且其中所述塑料支承件(I)还包括用于扣合固定所述光伏模块(3)的固位构件(20，22)。
2.根据前述权利要求中所述的塑料支承件(I)，其中所述凸部(12)是以构成开口( 16)的凸卷边(121)的形式提供的。
3.根据前述两项权利要求中任一所述的塑料支承件(1)，包含卷边(100)作为所述雨水排放元件(10 )，所述卷边(100 )沿着所述边缘被布置在所述凸部(12 )的两侧，其中所述卷边(100)的上侧和下侧被成形为彼此互补，以使得两个塑料支承件(I)能够通过相互接合的卷边(100)以横向偏移关系彼此叠置。
4.根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(1)，其中所述塑料支承件(I)是由热塑模制化合物制成的。
5.根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(I)，其中所述热塑模制化合物是基于具有如下粘度值的聚酰胺:从50到250毫升/克，优选地从70到200毫升/克，更优选地从80到150毫升/克，如根据IS0307EN在25°C对96重量％的硫酸溶液中0.5重量％的聚酰胺确定的。
6.根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(1)，其中所述热塑模制化合物包含从O到70重量％的、优选地从10到60重量％的、更优选地从20到50重量％的纤维填料或颗粒填料。
7.根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(1)，其中所述热塑模制化合物包含颜料和/或稳定剂，以增进耐气候性和/或防火性。
8.根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(I)，其中所述塑料支承件(I)被配置为通过具有至少局部互补形状的上侧和下侧而可层叠，以使得当以边缘对齐方式将一个塑料支承件(I)的下侧放置在另一个塑料支承件(I)的顶上时，这样层叠的两个塑料支承件(I)的总高度小于单个塑料支承件(I)的高度的两倍。
9.根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(1)，其中所述塑料支承件(I)包括用于在垂直于所述塑料支承件(I)的上侧的方向上进行锁定的固位构件(20)，所述固位构件(20)与最近的安装点(18)的间隔不大于所述塑料支承件(I)的最长横向尺寸的六分之一，优选地不大于所述塑料支承件(I)的最长横向尺寸的十分之一。
10.根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(1)，包括至少一个线缆引导元件，其优选地是半开放线缆通道(101)的形式，该线缆引导元件在所述塑料支承件(I)的基座平面(107)的上方延伸。
11.一种用于制造根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(I)的方法，其中所述塑料支承件(I)是以注塑模制或 注塑压缩模制工艺制造的，并且其中使用具有多个热流道喷嘴的热流道系统来分配熔体。
12.一种光伏模块(3)，尤其是适于被固定到根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(I)的光伏模块(3)，其中所述光伏模块(3)优选地是无框架的，且包括覆盖着光伏活性层的至少一个玻璃片材，所述玻璃片材形成了所述光伏模块(3)的正面(30)，其中模块夹持器(33)被胶粘到所述光伏模块(3)的、与所述正面(30)相对的背面(31)，并且其中每个模块夹持器(33)都在所述模块夹持器(33)的相对两端具有一对弹性地可偏转的固位构件，并且其中这些固位构件中的每一个具有锁定表面(370)，所述锁定表面(370)的表面法线的一个分量平行于所述玻璃片材的表面，以使得通过将这些锁定表面(370)接合在固定的元件处，能够在平行于所述玻璃片材(32)的表面的方向上实现锁定，并且其中所述模块夹持器(33)还具有另外的固位构件(35)，所述另外的固位构件(35)具有固位表面(350)，所述固位表面(350)的表面法线的一个分量平行于所述正面(30)或所述背面(31)的表面法线的方向，以当与支承件的固位构件接触时阻挡在此表面法线的方向上的移位。
13.根据前述权利要求所述的光伏模块(3)，其中所述模块夹持器(33)被形成为手柄(39)。
14.一种光伏安装系统，具有塑料支承件(I)和光伏模块(3)，尤其是根据任一前述权利要求所述的塑料支承件(I)和光伏模块(3)，包括在所述塑料支承件(I)处和所述光伏模块(3)处的固位构件(20、22、35、37)，借助于所述固位构件(20、22、35、37)，通过将所述光伏模块(3)放置在起始位置并且将所述光伏模块(3)在所述塑料支承件(I)上横向移位到闩锁位置，所述光伏模块(3 )在所述塑料支承件(I)上的锁定既能在沿着所述光伏模块(3 )的正面或背面的水平方向上实现，又能在与该水平方向垂直的方向上实现，以使得能够在所有方向上实现所述光伏模块(3)的完全锁定。
15.根据前述权利要求所述的光伏安装系统，其中所述塑料支承件(I)具有支承表面(105)和与所述支承表面相邻的支承边缘(103)，它们被定位以使得当所述光伏模块(3)被接合在所述支承边缘(103 )处并且被放置在所述支承表面(105 )上时，所述光伏模块(3 )停靠在一个限定的起始位置，用于所述光伏模块(3)沿着所述塑料支承件(I)横向的移位，以将所述塑料支承件(I)的固位构`件和所述光伏模块(3)的固位构件(20、22、35、37)相互接口 ο
16.根据前述两项权利要求中任一所述的光伏安装系统，其中所述光伏模块(3)在闩锁方向(38)上测量的宽度大于所述塑料支承件(I)在此方向上的宽度减去在所述起始位置与所述闩锁位置之间的移位路径。
【文档编号】H02S30/10GK103620949SQ201280026935
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年5月3日 优先权日:2011年6月3日
【发明者】P·赫韦格, N·穆勒, S·弗莱肯施泰因, A·谢弗, M·普林茨, A·马格雷恩, M·迪特里希 申请人:巴斯夫欧洲公司