Устройство для крепления гибких солнечных панелей к кровельной ПВХ-мембране

Полезная модель относится к области строительства, а именно к устройствам, конструктивно связанным с кровлей, и может быть использована для крепления гибких солнечных панелей к кровельным мембранам.
Известен способ установки фотоэлектрической солнечной панели на крыше, патент США №7900413, включающий монтаж кровельной ПВХ-мембраны, закрепление на ней дополнительной ПВХ-мембраны, содержащей пластификаторы, совместимые с битумной мастикой, используемой для приклеивания непосредственно гибких солнечных панелей к кровельному покрытию. Способ позволяет существенно улучшить качество приклеивания гибких солнечных панелей за счет предотвращения взаимодействия пластификаторов кровельной ПВХ-мембраны с влагостойким клеящим составом и, тем самым, снизить скорость деградации его адгезионных свойств в сравнении с приклеиванием гибких солнечных панелей непосредственно на кровельную ПВХ-мембрану.
Существенным недостатком способа является невозможность демонтажа солнечной панели без нарушения целостности самой солнечной панели и кровельного покрытия.
Способ установки гибких солнечных панелей на гидроизоляционное кровельное покрытие, патентная заявка Японии №2013185336, также включает в себя использование устойчивой к атмосферным воздействиям защитной прослойки, вклеиваемой между кровельной мембраной и гибкой солнечной панелью. Согласно способу, в случае кровельного покрытия из ПВХ-мембраны в качестве защитной прослойки используется жесткий поливинилхлорид, приклеиваемый полиуретановым клеем, а солнечные панели приклеиваются битумной мастикой.
При этом в случае необходимости солнечная панель может быть демонтирована без нарушения целостности кровельного покрытия, однако дальнейшая эксплуатация демонтированной солнечной панели становится невозможна. Кроме того, использование жесткой защитной прослойки ограничивает область применения способа только на плоских участках кровли.
Известна система крепления объектов к полимерным мембранам, патент США №8499524, принятая за прототип, которая включает в себя монтажную пластину, приклеиваемую к полимерной мембране и обладающую выступом или отверстием для фиксации объекта, солнечной панели. Таким образом, солнечная панель закрепляется на монтажной площадке механически, что обеспечивает возможность ее свободного демонтажа с сохранением целостности, как кровельного покрытия, так и самой солнечной панели, не смотря на использование клеящих составов.
Однако даже высококачественные влагостойкие клеящие составы, обладающие сравнительно высокой стоимостью, склонны к постепенной деградации адгезионных свойств под воздействием атмосферных явлений, к которым относятся, в первую очередь, ультрафиолетовое излучение и перепады температуры.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка простого, ремонтопригодного устройства крепления гибких солнечных панелей к кровельной ПВХ мембране, конструкция которого применима как для плоских, так и для криволинейных форм поверхности кровли.
Для решения поставленной задачи с указанным техническим результатом в устройстве для крепления гибких солнечных панелей к кровельной ПВХ-мембране включающем кровельную ПВХ-мембрану, закрепленную на несущей поверхности кровли, металлический плоский монтажный элемент, содержащий, крепежный элемент в виде стержня с резьбой, ориентированный перпендикулярно его плоскости, уложенный крепежными элементами наружу и зафиксированный на поверхности кровельной ПВХ-мембраны, при этом устройство содержит множество металлических плоских монтажных элементов, которые уложены рядами вдоль как минимум двух противоположных сторон монтируемой солнечной панели и на расстоянии достаточном для размещения ее длины и/или ширины, сверху монтажные элементы укрыты армирующим материалом, а затем материал ПВХ таким образом, что крепежные стержни проникают сквозь оба материала, а края последующего материала выступают за края предыдущего, при этом выступающими краями ПВХ материал соединен сваркой с кровельной ПВХ-мембраной, на крепежные стержни насажены прижимные элементы посредством сквозных ответных отверстий, выполненных в них, и с помощью навинченных на крепежные стержни гаек зафиксированы края одной или двух соседних гибких солнечных панелей, расположенных между прижимными элементами и материалом ПВХ;
а также при этом:
- скрепление краев материала ПВХ с нижележащей кровельной ПВХ-мембраной, осуществляют путем термической или холодной сварки;
- металлический плоский монтажный элемент представляет собой пластину прямоугольной или иной правильной формы, из оцинкованной либо нержавеющей стали, а крепежный элемент в виде стержня с резьбой расположен в центре его плоскости;
- металлический плоский монтажный элемент представляет собой ленту, выполненную из сплошной или перфорированной оцинкованной либо нержавеющей стали, а крепежные элементы в виде стержней с резьбой расположены по всей длине, вдоль ее средней линии;
- крепежные элементы в виде стержней с резьбой, зафиксированы на металлическом плоском монтажном элементе сваркой;
- прижимной элемент может быть выполнен в виде ленты из металла или пластика.
- прижимной элемент может быть выполнен в виде отдельных пластин из металла или пластика;
- в качестве армирующего материала может быть использована стекловолоконная или металлическая гибкая сетка с мелкой ячейкой;
- между прижимным элементом и гибкой солнечной панелью расположена упругая уплотнительная прокладка.
За счет того, что крепежные элементы в виде стержней с резьбой расположены по всей длине вдоль средней линии металлической монтажной ленты или в центре отдельной монтажной пластины, предлагаемое устройство представляет собой симметричную конструкцию, и имеет ряд преимуществ, таких как, простота в изготовлении и удобство при сборочных операциях. Закрепляя одновременно края двух соседних панелей, можно быстро получать массив из солнечных панелей. Крепежный стержень с гайкой, прижимной элемент и монтажный элемент образуют разъемное механическое соединение, которое обеспечивает ремонтопригодность без нарушения целостности, как самой солнечной панели, так и кровельного мембранного покрытия. Применение слоя армирующего материала упрочняет конструкцию и сварной шов между кровельной ПВХ-мембраной и слоем ПВХ. Выполнение монтажного и прижимного элементов в виде отдельных пластин обеспечивает плотный прижим краев солнечной панели на криволинейных участках поверхности кровли.
Полезная модель наглядно иллюстрируется Фиг. 1, на которой схематично представлен фрагмент общего вида предлагаемого устройства.
На несущем основании 1 закреплена кровельная ПВХ-мембрана 2. Металлический плоский монтажный элемент в виде ленты или отдельных пластин 3, содержит крепежные элементы в виде стержней с резьбой 4, ориентированные перпендикулярно плоскости монтажного элемента. Плоский монтажный элемент 3 уложен на поверхности кровельной ПВХ-мембраны 2, крепежными стержнями 4 наружу и укрыт сверху армирующим материалом 5, края которого со всех сторон выступают за края плоского монтажного элемента 3, поверх армирующего материала 5 расположен материал ПВХ 6, таким образом, что крепежные элементы 4 проникают сквозь оба материала, а его края материала ПВХ 6 со всех сторон выступают за края нижележащего слоя армирующего материала 5. Материал ПВХ 6 скреплен сваркой с нижележащей кровельной ПВХ-мембраной 2. На крепежные стержни 4 насажен прижимной элемент 8 посредством сквозных ответных отверстий, выполненных в нем, и с помощью, навинченной на крепежный стержень 4 гайки 9, зафиксированы края двух соседних гибких солнечных панелей 7, расположенных между прижимным элементом 8 и материалом ПВХ 6.
Предлагаемую конструкцию собирают и монтируют на кровле следующим образом.
На плоских поверхностях кровли монтажный элемент 3 и прижимной элемент 8 используют в виде ленты, а на участках кровли с криволинейной поверхностью используют их виде отдельных пластин. Например, согласно проекту, для плоского участка кровли, берут отрезок ленты 3 из сплошной либо перфорированной оцинкованной стали. На крепежные стержни 4, зафиксированные сваркой вдоль средней линии ленты насаживают армирующий материал 5 из стекловолоконной сетки, затем на эти же выступающие крепежные стержни 4, насаживают ленту из ПВХ 6. Крепежные стержни проникают сквозь оба слоя материалов, и укрывают собой монтажную ленту. Слой ПВХ 6 может быть выполнен из материала, аналогичного материалу кровельной ПВХ-мембраны 2, или же отличного от него по структуре или составу, например, по содержанию пластификаторов, например марки LOGICROOF V-SR. Полученную таким образом сборку укладывают крепежными стержнями наружу на поверхность кровельной ПВХ-мембраны 2 в ряд по длине или ширине солнечной панели и скрепляют термической сваркой выступающие края материала ПВХ 6 с нижележащей кровельной ПВХ-мембраной 2.
Для криволинейных участков кровли вместо ленты берут требуемое количество монтажных элементов 3, в виде отдельных пластин, например, прямоугольной или круглой формы, по центру которых, перпендикулярно поверхности, зафиксированы сваркой крепежные стержни 4. На крепежных стержнях изготавливают сборку, аналогично предыдущей, укладывают ее на поверхность кровельной ПВХ-мембраны и приваривают к ней выступающие края материала ПВХ. Таким образом, на поверхности кровли получают первый ряд установленных крепежных стержней для фиксации одной боковой стороны гибкой солнечной панели. На расстоянии, достаточном для размещения ширины солнечной панели, монтируют вторую и последующие сборки, аналогично первой, для установки второго и последующих рядов крепежных стержней. При необходимости, для повышения прочности, монтируют такие же сборки для фиксации двух других сторон солнечной панели.
Между рядами выступающих на поверхности кровли установленных крепежных стержней 4 укладывают гибкие солнечные панели 7, края их боковых сторон оказываются расположенными на слое ПВХ, а с каждой стороны от крепежных стержней располагаются края двух соседних солнечных панелей. Далее на крепежные стержни 4, посредством сквозных ответных отверстий, насаживают прижимные элементы 8 из металла или твердого пластика. Под прижимными элементами, могут быть размещены упругие уплотнительные прокладки. На плоских участках используют прижимные элементы в виде ленты, отрезков ленты или отдельных пластин, а на криволинейных - в виде отдельных пластин. В частном случае на одну металлическую полосу 3 может приходиться несколько прижимных пластин 8. На крепежные стержни навинчивают гайки и окончательно фиксируют местоположение панелей.
Из приведенного примера реализации видно, что полезная модель представляет собой простую ремонтопригодную конструкцию, которая позволяет монтировать и демонтировать гибкие солнечные панели любой длины на кровле, геометрия которой включает в себя неровности, изгибы, перегибы, грани и т.п. Предлагаемая конструкция устройства закрепляется без нарушения целостность мембранной кровли, имеет небольшой удельный вес, обеспечивает прочный прижим гибкой солнечной панели.
Сборка устройства отличается простотой, не требует дополнительного оборудования, использования дорогостоящих клеящих составов, и высокой квалификации рабочих.