FR2948136A1 - Charpente pour modules photovoltaiques integres a une toiture - Google Patents

Abstract

Charpente (1 ) comprenant un platelage (9) destiné au support de modules photovoltaïques (3) et comportant des liteaux (10) pour porter des tuiles (4) ou des ardoises (4) et des planches horizontales (11) de renfort entre ces dits liteaux (10) et/ou recouvrant ceux-ci, caractérisée en ce que le platelage (9) comprend des planches verticales ou chevrons (13, 14) disposés dans le sens du rampant et formant des couloirs de circulation d'air (29) ainsi qu'une toiture (2) comportant une telle charpente (1).

Description

La présente invention a pour objet une charpente comprenant un platelage destiné au support de modules photovoltaïques ainsi qu'une toiture comprenant une telle charpente. Les modules photovoltaïques peuvent être fixés au dessus du toit 5 d'une construction ou bien intégrés dans la toiture. La présente invention a trait aux modules photovoltaïques intégrés dans la toiture. L'intégration en toiture de ces modules photovoltaïques rend difficile le refroidissement par ventilation de ceux-ci et complique la réalisation de l'étanchéité de la toiture. 10 Une ventilation des modules photovoltaïque est nécessaire pour éviter leur surchauffe, notamment en période estivale où une surchauffe entraine des pertes de production, le rendement d'un module photovoltaïque pouvant diminuer rapidement avec l'augmentation de sa température. La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie de ces 15 inconvénients. A cet effet, la présente invention a pour objet une charpente comprenant un platelage destiné au support de modules photovoltaïques et comportant des liteaux pour porter des tuiles ou des ardoises et des planches horizontales de renfort entre ces dits liteaux et/ou recouvrant ceux-ci, 20 caractérisé en ce que le platelage comprend des planches verticales ou chevrons disposés dans le sens du rampant de façon à décaler un module photovoltaïque posé sur la charpente par rapport à un plan formé par les liteaux et à former ainsi au moins une couche d'air entre le plan des liteaux et les modules photovoltaïques. 25 Selon un mode de réalisation, les planches verticales ou chevrons délimitent des couloirs de circulation d'air. La disposition de ces planches verticales ou chevrons dans le sens du rampant permet de former des couloirs de circulation d'air dont la circulation est assurée d'une part par l'action du vent s'engouffrant dans ces couloirs et 30 d'autre part par les mouvements de convection naturelle qui entraînent l'air chaud vers le haut. Selon un mode de réalisation, les planches verticales ou chevrons sont disposés par paires, chaque paire comprenant une planche verticale ou chevron supérieur disposé sur une planche verticale ou chevron inférieur. 35 Cette disposition permet de créer l'épaisseur nécessaire à la création des couloirs de circulation d'air et de créer des épaulements à l'extrémité de chaque paire permettant le maintien d'autres éléments de charpente tels que par exemple des étriers ou patte d'attache. L'invention a également pour objet une toiture comportant une telle charpente.

Selon un mode de réalisation, des modules photovoltaïques sont disposés sur le platelage de la charpente. Ces modules photovoltaïques se recouvrent partiellement de manière à ce que leur surface d'occupation soit complètement étanche à la pluie et à l'écoulement de celle-ci sur cette même surface.

Avantageusement, des abergements sont disposés entre les modules photovoltaïques et le reste de la toiture formé de tuiles ou d'ardoises. Cette disposition permet d'assurer l'étanchéité des éléments recouverts par les modules photovoltaïques, notamment des eaux de pluie qui par l'action du vent pourrait s'introduire dans la zone de charpente recouverte par les modules photovoltaïques. Selon le même mode de réalisation, l'abergement de la partie basse selon le rampant comprend un solin. Cette disposition permet d'assurer l'écoulement des eaux pluviales s'accumulant sur la surface des modules photovoltaïques qui ainsi ne pénétrent pas par la jonction entre la terminaison basse des modules photovoltaïques et les tuiles du toit se trouvant en aval de cette terminaison. Selon un mode de réalisation, l'abergement de la partie basse selon le rampant comprend un closoir équipé de prises d'air. Cette disposition permet un écoulement d'air tout en empêchant la pluie de pénétrer sous les modules photovoltaïques par l'action du vent. Selon le même mode de réalisation, le closoir est profilé en forme de U et comporte sur la base du U plusieurs séries de prises d'air formés par des trous oblongs orientés horizontalement. La forme des prises d'air en trous oblongs orientés horizontalement permet une bonne circulation d'air et limite fortement le passage des eaux de pluie. Les eaux de pluie pouvant passer au travers étant recueuillies par le solin qui passe sous le closoir et remonte vers l'intérieur du toit, assurant ainsi une garde de sécurité. Selon le même mode de réalisation, chaque série de prise d'air est 35 placé face à un couloir de circulation d'air.

Cette disposition permet une optimisation de la circulation d'air dans les couloirs de circulation d'air. Selon un mode de réalisation, des moyens de protection recouvrent les extrémités des planches verticales ou chevrons se trouvant du côté de 5 l'abergement de la partie basse selon le rampant. Cette disposition permet de protéger les planches verticales ou chevrons contre l'humidité et le passage éventuel d'eau de pluie au travers du closoir, cette humidité ayant pu se propager par capillarité sur des parties de planches verticales ou chevrons se trouvant aux extrémités. 10 Selon le même mode de réalisation, les moyens de protection sont des boites de protection. Selon un mode de réalisation, l'abergement de la partie haute selon le rampant comprend une chatière équipée d'une évacuation d'air. Cette disposition permet d'évacuer l'air chaud et l'humidité 15 transitant par les couloirs de circulation d'air. Selon le même mode de réalisation, la chatière est placée face à un couloir de circulation d'air. Cette disposition permet une optimisation de la circulation d'air dans les couloirs de circulation d'air. 20 De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, des formes de réalisation d'une telle charpente et d'une telle toiture. La figure 1 montre une vue éclatée en perspective d'un platelage 25 de charpente selon un premier mode de réalisation. La figure 2 montre une vue en coupe d'une toiture équipée du platelage de charpente de la figure 1. La figure 3 montre une vue éclatée en perspective d'un platelage de charpente selon un second mode de réalisation. 30 La figure 4 montre une vue en coupe d'une toiture équipée du platelage de charpente de la figure 3. La figure 5 détaille un closoir situé sur la partie basse de la toiture. La figure 6 montre une vue partiel d'un cloisoir et d'une boite installé sur la charpente de la toiture. 35 La figure 7 détaille un abergement situé sur la partie haute de la toiture.

Comme il est montré aux figures 1 à 4, une toiture 2 équipée d'un platelage 9 de charpente 1 selon l'invention comprend des chevrons principaux 8 ou fermettes orientés selon la direction du rampant du pignon (non illustré) de toit.

Transversalement à ces chevrons principaux 8, il est disposé des liteaux 10 ayant pour fonction de soutenir des tuiles 4. Ces liteaux 10 peuvent être substitués par des voliges dans le cas de toit recouvert d'ardoise. Ces liteaux 10 sont espacés d'une distance suffisante pour permettre le recouvrement des tuiles 4 du toit.

Sur une partie du toit idéalement orientée au sud, les tuiles 4 sont retirés afin de pouvoir intégrer au toit des modules photovoltaïques 3. Afin d'intégrer ces modules photovoltaïques 3 sur le toit, il est construit un platelage 9 disposé sur la charpente 1 et destiné à supporter les modules photovoltaïques 3.

Selon la toiture 2 préexistante, deux types de platelages 9 sont ici envisagés. Il est clair que la charpente avec son platelage ainsi que la toiture objets de l'invention ne se limitent pas à ces deux types de réalisation montrés ici à titre d'exemple. Les figures 1 et 2 montrent un premier type de platelage 9 de charpente 1 selon l'invention, dans le cas où un écran de sous-toiture 7 avait déjà été installé sur la toiture 2 préexistante avant l'intégration des modules photovoltaïques 3 sur le toit. Les figures 3 et 4 montrent un second type de platelage 9 de charpente 1 selon l'invention, dans le cas où un écran de sous-toiture 7 n'avait pas été installé sur la toiture 2 préexistante avant l'intégration des modules photovoltaïques 3 sur le toit. Un écran de sous-toiture 7 a plusieurs fonctions, notamment il protège les combles des infiltrations de neige poudreuse, de poussière, de suie ainsi que des intrusions d'insectes. Il recueille et conduit à l'égout les infiltrations d'eau dues à la fonte de neige poudreuse ou bien les condensats ayant pu se former au dos des modules photovoltaiques. Il permet également de limiter le risque de soulèvement des éléments de couverture discontinus sous l'effet du vent en équilibrant les pressions. Dans le premier type de platelage 9 présenté aux figures 1 et 2, 35 l'écran de sous-toiture 7 est disposé entre les chevrons principaux 8 de la charpente 1 du toit et des contre lattes 34; ce sont donc ces contre lattes 34 qui maintiennent en place cet écran de sous-toiture 7. Des planches horizontales ou voliges 11 sont disposées parallèlement aux liteaux 10 afin de renforcer le platelage 9 de la charpente 1, 5 notamment entre les chevrons principaux 8 de la charpente 1. Des paires 12 de planches verticales ou chevrons 13, 14 sont ensuite agencées sur les planches horizontales ou voliges 11. Ces paires 12 ont pour fonction de supporter directement les modules photovoltaïques 3. Ces paires 12 sont placées parallèlement les unes aux autres et 10 espacées de tel sorte que chaque colonne de module photovoltaïque soit supporté par au moins deux paires de planches verticales ou chevrons 13, 14. L'espacement entre ces paires 12 d'une part et l'espacement entre les planches horizontales ou voliges 11 et les faces arrières des modules photovoltaïques 3 une fois montés sur le platelage 9 forment des couches d'air 15 d'isolation et/ou de refroidissement. Dans les mode de réalisations présentés, ces couches d'air débouchent vers l'extérieur formant ainsi des couloirs de circulation d'air 29. Dans le second type de platelage 9 présenté aux figures 3 et 4, un écran de sous-toiture 7 est disposé entre les planches horizontales ou 20 voliges 11 et les paires 12 de planches verticales ou chevrons 13, 14. Chaque paire 12 de planches verticales ou chevrons 13, 14 comprend une planche verticale ou chevron de premier niveau 13 et une planche verticale ou chevron de second niveau 14. Ces deux planches ou chevrons 13, 14 sont fixées l'une sur l'autre, 25 la planche du dessus 14 étant plus longue que celle du dessous 13.. Ainsi, les planches ou chevrons de second niveau 14 vont au-delà de l'extrémité basse des planches ou chevrons de premier niveau 13 , les termes haut et bas étant toujours pris en relation avec le sens du rampant du pignon de toit. Comme illustré aux figures 2 et 4, les planches ou chevrons de 30 premier niveau 13 ne vont pas forcément au-delà de l'extrémité haute des planches ou chevrons de second niveau 14, elles peuvent avoir leur extrémité haute contiguë avec l'extrémité haute des planches ou chevrons de second niveau 14. Sur l'extrémité basse de chaque paire 12, il est disposé une 35 seconde hauteur de planches horizontales ou voliges 11 contigu à l'extrémité des planches ou chevrons de premier niveau 13 et à la surface infèrieure des parties en saillie des planches ou chevrons de second niveau 14 allant au-delà des extrémités basses des planches ou chevrons de premier niveau 13. L'extrémité d'un solin 15 en plomb plissé est bloqué au préalable entre cette seconde hauteur de planches horizontales ou voliges 11 et la surface infèrieure des parties en saillie des planches ou chevrons de second niveau 14. L'autre extrémité du solin 15 recouvre une rangée attenante de tuiles 4. De plus, comme cela apparait à la figure 6, il est agencé un moyen de protection 17 sur l'extrémité basse de chaque paire 12 de planches verticales ou chevrons 13, 14. Ce moyen de protection 17 est ici une boite de protection 17. Cette boite de protection 17 a une forme de parallélépipède ouvert sur sa face supérieure et sur sa face arrière. Elle est fixée aux extrémités basses des paires 12 de planches verticales ou chevrons 13, 14 à l'aide de pointes ou vis traversant sa face avant et clouées ou vissées sur les extrémités des planches verticales ou chevrons 13, 14. Cette boite de protection 17 possède aussi en face avant des petits trous d'évacuation afin d'éviter tout risque d'accumulation d'humidité ou d'eau à 20 l'interieur de ces boites 17. Ces boites de protection 17 peuvent différer dans leur forme et leur fixation suivant leur emplacement dans le platelage 9. On aura ainsi des boites de protection 17 différentes sur les paires 12 d'extrémité latérale du platelage 9 et sur les paires 12 se trouvant entre ces extrémités latérales. 25 Un closoir 16 tel que représenté à la figure 5 est ensuite placé sur la partie basse du platelage 9 en regard de l'ensemble des extrémités des paires 12 de planches verticales ou chevrons 13, 14 protégées avec de leurs boites de protection 17. Ce closoir 16 a une forme générale en U et comporte des 30 séries 21 de trous oblongs 22 agencés horizontalement sur la partie correpondante à la base du U . Le closoir 16 est orienté avec les branches du U dirigées vers le bas du rampant et fixé en clouant ou vissant la base du U sur les extrémités des paires 12 de planches verticales ou chevrons 13, 14. Ces 35 pointes ou vis retraverssent donc également les boites de protection 17.

Chaque série 21 de trous oblongs 22 du closoir 16 est séparée d'une distance correspondant sensiblement à la largeur d'une boite de protection 17 de telle sorte qu'une fois le closoir 16 en place, chaque série de trous oblongs 22 se retrouve en regard d'un couloir de circulation d'air 29.

Un étrier ou patte d'attache 18 est vissé sur la face supérieure de l'extrémité des planches ou chevrons de second niveau 14 afin de retenir les modules photovoltaïques 3 disposés sur la toiture 2. Les modules photovoltaïques 3 sont montés de bas en haut sur le platelage 9, les modules photovoltaïques 3 inférieurs étant partiellement recouvert par les modules photovoltaïques 3 adjacents supérieurs. Chaque module est retenu par un étrier ou patte d'attache 18 vissé sur la surface supérieure des planches ou chevrons de second niveau 14. Les modules photovoltaïques 3 les plus hauts sont quant à eux recouvert partiellement par l'extrémité d'un abergement haut 19 illustré à la 15 figure 7. Cet abergement haut 19 est divisé en plusieurs parties 31 comprenant chacune sur leur extrémité basse une surépaisseur 25 afin de pouvoir être prise par un étrier ou patte d'attache 18. Elles comprennent également une chatière 20 et une partie de jointure 23 située derrière la 20 chatière 20 permettant aux tuiles 4 se trouvant au dessus du platelage 9 de la charpente 1 du toit d'assurer un recouvrement sur l'abergement haut. Mis à part les deux parties 31 d'extrémité, chacune de ces parties 31 possède un bord latéral (32) spécifique en forme de U selon un mode de réalisation permettant à l'aide d'une pièce complémentaire appelée 25 coulisse (non illustrée) selon le même mode de réalisation, de faire une jointure étanche avec une autre partie 31 adjacente. La partie de jointure 23 de chaque partie 31 possède sur sa face inférieure un renfort 24 en forme de U permettant de maintenir chacune des parties 31 de l'abergement haut 19 sur une planche horizontale 11 comme cela 30 est illustré aux figures 2 et 4. La chatière 20 quant à elle, fait saillie sur la face supérieure de chaque partie 31 de l'abergement haut 19. Elle comporte un profil triangulaire s'étandant sur presque toute la largeur de chaque partie de l'abergement haut 19. Il est bien évident que la forme de ce profil est donné ici à titre 35 d'exemple et que la chatière 20 n'est nullement limitée à cette forme de profil.

Cette chatière 20 comprend une ouverture d'entrée d'air 26 traversant la face supérieure de chaque partie 31 de l'abergement haut 19 et débouchant sur sa face inférieure, et une ouverture de sortie d'air 27 débouchant selon le sens bas du rampant et constituée par des trous oblongs 30 agencés sur une paroi inclinée 28 sensiblement transversale à la direction du rampant. Ici encore, tout comme pour chaque série de trous oblongs 22 du closoir 16, les ouvertures d'entrée d'air 26 de la chatière 20 sont disposées de telle sorte qu'une fois les parties de l'abergement haut 19 en place, chaque ouverture d'entrée d'air 26 se retrouve en regard d'un couloir de circulation d'air 29. Enfin, la toiture 2 comprend deux abergements latéraux faisant interface entre les modules photovoltaïques 3 et les tuiles 4, ces abergements ayant une hauteur adaptée au recouvrement partiel des modules photovoltaïques 3 latéraux et des tuiles 4. Ainsi, par la mise en place d'une charpente 1 avec son platelage 9 selon l'invention, il est possible d'obtenir un support résistant au poids des modules photovoltaïques 3 tout en offrant des couloirs de circulation d'air 29 pour le refroidissement de ces mêmes panneaux photovoltaïques 3.

En effet, le vent peut pénétrer librement dans les couloirs de circulation d'air 29 par les trous oblongs 22 disposés sur le closoir 16. En pénétrant dans ces couloirs 29, l'air qui arrive plus froid absorbe des calories issues du chauffage des modules photovoltaïques 3 sous l'action du soleil et les évacuent par action du vent ou par convection en direction de l'ouverture d'entrée d'air 26 de la chatière 20 qui ensuite évacue l'air chaud par les trous 30 disposés sur son ouverture de sortie 27. En revanche, le vent ne pénètre pas librement dans les couloirs de circulation d'air par les trous 30 disposés sur l'ouverture de sortie 27 de la chatière 20 car celui serait immédiatement stoppé par la surpression qu'il génèrerait dans la chatière 20 et dans la partie haute des couloir de circulation d'air 29. De plus, l'invention offre également une toiture 2 étanche à l'eau de pluie en l'empêchant de pénétrer directement ou par écoulement au travers de la toiture 2.

En effet, le recouvrement de tous les éléments composant la toiture 2 empêche l'eau de pluie de rentrer directement ou par écoulement au contact de la charpente 1, en particulier le recouvrement des tuiles 4 sur les parties 31 de l'abergement haut 19, le recouvrement des parties 31 de l'abergement haut 19 sur les modules photovoltaïques 3, le recouvrement des modules photovoltaïques 3 entre eux et le recouvrement du solin 15 sur les tuiles 4. De plus, même si des vents violents se mêlent à la pluie, i l'eau de pluie ne pénétrera que peu par les trous oblongs 22 du closoir 16 ou par les trous de sortie d'air 30 aménagés sur l'ouverture de sortie d'air 27 de la chatière 20. L'eau ayant réussi à passer au travers les ouvertures 22 du cloisoir 16 sera reccueillie par la partie du solin 15 située à l'intérieur du toit 2 et évacuée en passant sous le closoir 16. Pour celle ayant réussi à passer au travers des trous de sortie d'air 30 de la chatière 20, elle sera reccueillie par un espace de garde entre les trous 30 et l'ouverture d'entrée 26, cette dernière comportant une lèvre périphérique 33 de manière à faire barrière à l'eau passant par les trous 30. L'eau ainsi reccueillie sera aussi évacuée par écoulement en passant par des trous (non illustrés) situés à la base de la partie 28 et prévus à cet effet. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux formes et mode de réalisations préférentiels décrite ci-dessus, à titre d'exemple non-limitatif ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Les paires 12 de planches verticales ou chevron comportant les planches de premier niveau 13 et de second niveau 14 peuvent par exemple être réalisées en une seule pièce de bois dans laquelle les extrémités sont adaptées à l'utilisation.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Charpente (1) comprenant un platelage (9) destiné au support de modules photovoltaïques (3) et comportant des liteaux (10) pour porter des tuiles (4) ou des ardoises (4) et des planches horizontales (11) de renfort entre ces dits liteaux (10) et/ou recouvrant ceux-ci, caractérisée en ce que le platelage (9) comprend des planches verticales ou chevrons (13, 14) disposés dans le sens du rampant de façon à décaler un module photovoltaïque (3) posé sur la charpente (1) par rapport à un plan formé par les liteaux (10) et à former ainsi au moins une couche d'air entre le plan des liteaux (10) et les modules photovoltaïques (3).
2. 2. Charpente (1) selon la revendication 1 dans lequel les planches verticales ou chevrons (13, 14) délimitent des couloirs de circulation d'air (29).
3. 3. Charpente (1) selon l'une des revendications précédentes dans laquelle les planches verticales ou chevrons (13, 14) sont disposés par paires (12), chaque paire (12) comprenant une planche verticale ou chevron supérieur (14) disposé sur une planche verticale ou chevron inférieur (13).
4. 4. Toiture (2) comportant une charpente (1) selon l'une des revendications 1 à 3.
5. 5. Toiture (2) selon la revendication 4 dans laquelle des modules photovoltaïques (3) sont disposés sur le platelage (9) de la charpente (1).
6. 6. Toiture (2) selon la revendication 5 dans laquelle des abergements sont disposés entre les modules photovoltaïques (3) et le reste de la toiture (2) formé de tuiles (4) ou d'ardoises (4).
7. 7. Toiture (2) selon la revendication 6 dans laquelle l'abergement de la partie basse selon le rampant comprend un closoir (16) équipé de prises d'air (21).
8. 8. Toiture (2) selon la revendication 7 dans laquelle le closoir (16) est profilé en forme de U et comporte sur la base du U plusieurs séries (21) de prises d'air .formés par des trous oblongs (22) orientés horizontalement.
9. 9. Toiture (2) selon la revendication 8 dans laquelle chaque série (21) de prise d'air est placée face à un couloir de circulation d'air (29).
10. 10. Toiture (2) selon l'une des revendications 6 à 9 dans laquelle des moyens de protection (17) recouvrent les extrémités des planches verticales ou chevrons (13, 14) se trouvant du côté de l'abergement de la partie basse selon le rampant.
11. 11. Toiture (2) selon la revendication 10 dans laquelle les moyens de protection (17) sont des boites de protection.
12. 12. Toiture (2) selon l'une des revendications 6 à 11 dans laquelle l'abergement de la partie haute selon le rampant comprend une chatière (20) équipée d'une évacuation d'air (27).
13. 13. Toiture (2) selon la revendication 12 dans laquelle la chatière (20) est placée face à un couloir de circulation d'air (29).