-1- La présente invention concerne un système pour l'intégration dans la toiture d'une surface active constituée par un matériel de type verre/plastique/modules photovoltaïques/ modules thermiques. En supposant que la surface active soit imperméable à l'eau et se présente sous la forme d'un rectangle plus petit que la taille de la toiture, l'intégration dans le toit suppose l'assemblage de plusieurs plaques rectangulaires de surface active de façon a remplir au moins deux fonctionnalités traditionnelles d'une toiture, l'étanchéité et la ventilation, sans interférer avec la fonctionnalité de la surface active. La première option parmi les solutions déjà existantes consiste à utiliser un quadrillage de rails porteurs équipés des gouttières pour la collecte de l'eau de pluie. La surface active est posée sur ce système de rails soit directement soit après avoir été encastrée dans un cadre protecteur formant des modules. Des plaques rectangulaires de surface active ou les modules sont fixés sur les rails par un système de brides. Dans ce cas, la fonction d'étanchéité est assurée par les gouttières des rails porteurs qui sont indépendants mécaniquement de la surface active et qui doivent être montés d'abord sur la toiture. Dans certaines variantes, les plaques de surface active sont fixées aux rails par des pare-closes empêchant une infiltration massive de l'eau de pluie dans les gouttières. Le désavantage des systèmes dans lesquels la surface active est directement posée sur des rails est leur fragilité et le risque élevé de dommage pendant le transport et la manipulation, la surface active incluant dans la plus part des cas une couche de verre ou un matériel de fragilité similaire. Les systèmes où la surface activé est protégée par un cadre ont comme désavantage un coût élevé de mise en oeuvre résultant de la quantité de matériel et main d'ceuvre nécessaires pour mettre en place à la fois le cadre protecteur et le montage sur le système de rail porteurs. The present invention relates to a system for integrating into the roof of an active surface constituted by a glass / plastic type material / photovoltaic modules / thermal modules. Assuming that the active surface is impervious to water and is in the form of a rectangle smaller than the size of the roof, the integration into the roof assumes the assembly of several rectangular plates of active surface so to fill at least two traditional features of a roof, waterproofing and ventilation, without interfering with the functionality of the active surface. The first option among the existing solutions is to use a grid of load-bearing rails equipped with gutters for the collection of rainwater. The active surface is placed on this rail system either directly or after being embedded in a protective frame forming modules. Rectangular plates of active surface or the modules are fixed on the rails by a system of flanges. In this case, the sealing function is provided by the gutters of the carrier rails which are mechanically independent of the active surface and which must be mounted first on the roof. In some variants, the active surface plates are fixed to the rails by baffles preventing massive infiltration of rainwater into the gutters. The disadvantage of systems in which the active surface is directly placed on rails is their fragility and the high risk of damage during transport and handling, the active surface including in most cases a layer of glass or a material of fragility similar. Systems where the activated surface is protected by a frame have the disadvantage of a high cost of implementation resulting from the amount of material and labor needed to set up both the protective frame and mounting on the system. rail carriers.
La deuxième option existante dans l'état de l'art consiste à utiliser un cadre mécaniquement solidaire à la surface active permettant l'emboitement des modules ainsi obtenues, de façon à assurer l'étanchéité de la toiture. L'emboitement des modules est typiquement réalisé en utilisant deux techniques. Sur les cotés verticaux l'étanchéité est réalisée en utilisant un système male/femelle. Sur les cotés horizontaux l'étanchéité est réalisée par la superposition de la totalité du cadre du module supérieur sur le cadre du module inférieur. Cette superposition contraint l'épaisseur du cadre à être faible ce qui 2965830 -2- entraine une ventilation non-adéquate de la surface active surtout quant celle-ci est placée immédiatement en dessus d'un écran sous-toiture. Un autre désavantage de ce système est sa faible étanchéité dans le cas des toitures à faible pente, équipées de tuiles canal. Le dispositif selon cette invention permet de remédier les inconvénients des systèmes existants en utilisant un nouveau type de cadre mécaniquement solidaire à la surface active réalisant ainsi des modules s'emboitant de façon à obtenir une meilleure étanchéité à l'eau, une meilleure prise mécanique entre les modules et avec la charpente, un coût de mise en oeuvre total moins important et une meilleure ventilation. Les modules utilisant ce cadre forment une couverture de toiture en s'emboitant de la façon suivante : Un premier module est fixé dans le coin droit en bas de l'installation ; Le restant des modules seront installés de façon à former des rangées et des 45 colonnes ; Dans une rangée, tout module s'emboite dans le module situé à sa droite sauf pour le module le plus à droite ; Dans une colonne, tout module s'emboite par superposition d'une partie de son cadre sur le module inférieur de la même colonne, sauf pour le module le plus en 50 bas de la colonne. Le cadre faisant objet de cette invention consiste en quatre profils correspondant au quatre arrêtes d'une surface active de forme rectangulaire : supérieure, verticale droite, verticale gauche et inférieure. La surface active est fixée dans de cannelures spécialement prévues à cet effet. Les 55 quatre profils sont sertissés afin de former un cadre mécaniquement solidaire à la surface active. Les profils présentent des éléments de prolongation situés dans le plan de la surface active qui permettront l'emboitage des modules. La mise ensemble de ces éléments de prolongation est faite de façon à prévenir l'infiltration de l'eau via leurs interfaces. Les éléments de prolongation latérale du profil supérieur sont superposés sur 60 les éléments de prolongation supérieure des profils verticaux droit et gauche. Les 2965830 -3- éléments de prolongation inférieure des profils verticaux droit et gauche sont superposés sur les éléments de prolongation latérale du profil inférieur. Les profils horizontaux utilisent un mécanisme double pour l'étanchéité. Quand deux modules forment une colonne, un des éléments de prolongation du profil horizontal bas 65 du module supérieur recouvre l'élément de prolongation du profil horizontal haut du module inférieur. Ce recouvrement doit permettre l'écoulement naturel de l'eau dans le sens de la pente de la toiture depuis la surface du module supérieur sur la surface du module inférieur. Le profil horizontal haut du module inférieur doit présenter également une gouttière horizontale afin de collecter l'eau pouvant s'infiltrer par remontée.The second option existing in the state of the art is to use a frame mechanically secured to the active surface allowing the interlocking of the modules thus obtained, so as to ensure the tightness of the roof. The nesting of the modules is typically achieved using two techniques. On the vertical sides sealing is achieved using a male / female system. On the horizontal sides sealing is achieved by the superposition of the entire frame of the upper module on the frame of the lower module. This superposition forces the thickness of the frame to be low which leads to inadequate ventilation of the active surface especially when it is placed immediately above an under-roof screen. Another disadvantage of this system is its poor sealing in the case of low slope roofs, equipped with channel tiles. The device according to this invention makes it possible to overcome the drawbacks of existing systems by using a new type of frame mechanically secured to the active surface thus making modules interlocking so as to obtain a better watertightness, a better mechanical grip between modules and with the frame, a lower total implementation cost and better ventilation. Modules using this frame form a roof covering by fitting as follows: A first module is fixed in the right corner at the bottom of the installation; The remainder of the modules will be installed to form rows and 45 columns; In a row, any module fits into the module on its right except for the rightmost module; In a column, any module fits by superimposing part of its frame on the lower module of the same column, except for the lowest module of the column. The frame forming the subject of this invention consists of four profiles corresponding to the four edges of an active surface of rectangular shape: upper, vertical right, vertical left and lower. The active surface is fixed in splines specially designed for this purpose. The four profiles are crimped to form a frame mechanically secured to the active surface. The profiles have extension elements located in the plane of the active surface that will allow the modules to be inserted. The set of these extension elements is made to prevent the infiltration of water via their interfaces. The lateral extension elements of the upper profile are superimposed on the upper extension members of the right and left vertical profiles. The lower extension members of the right and left vertical profiles are superimposed on the lateral extension elements of the lower profile. Horizontal profiles use a double mechanism for sealing. When two modules form a column, one of the extension elements of the low horizontal profile 65 of the upper module covers the extension element of the high horizontal profile of the lower module. This covering must allow the natural flow of water in the direction of the slope of the roof from the surface of the upper module on the surface of the lower module. The high horizontal profile of the lower module must also have a horizontal gutter to collect the water that may seep up.
70 Les deux profils horizontaux présentent également des fentes permettant le passage d'un courant d'air en dessous de la surface active. Sur le profil inférieur les fentes de ventilation sont disposées en dessous de la gouttière de façon à ne pas interférer avec sa fonction. Les profils verticaux utilisent un mécanisme triple pour réaliser l'étanchéité.The two horizontal profiles also have slots allowing the passage of a stream of air below the active surface. On the lower profile the ventilation slots are arranged below the gutter so as not to interfere with its function. Vertical profiles use a triple mechanism to seal.
75 Premièrement, les deux profils présentent chacun une cannelure permettant le montage d'un pare-close par simple clipsation sur des cannelures dans la surface des profils de façon à recouvrir l'interface des deux modules. Deuxièmement, l'étanchéité de l'interface verticale est assurée par un mécanisme male/femelle réalisé à l'aide des éléments de prolongation latérale faisant partie des profils. Troisièmement, un des deux 80 profils verticaux présente une gouttière destinée à capter toute éventuelle infiltration d'eau à travers les premiers deux mécanismes ainsi que à évacuer l'eau captée par la gouttière horizontale du profil horizontal supérieur du même module. La jonction des deux modules disposés en colonne est faite par un raccord dont la partie supérieure entoure la gouttière du module supérieur et dont la partie inférieure est 85 insérée dans la gouttière du module inférieur. Les modules sont fixés sur les éléments de la charpente comme des liteaux ou planches verticales à l'aide des étriers, des vis ou les deux. Les dessins annexés présentent l'invention : -4- La figure 1 présente l'ensemble des quatre profils encastrant la surface active afin de 90 former un module. La figure 2 présente l'emboitage des profils horizontaux illustrant le double mécanisme d'étanchéité : superposition doublée d'une gouttière. La figure 3 présente l'emboitage des profils verticaux illustrant le triple mécanisme d'étanchéité: pare-close, système male-femelle et gouttière.Firstly, the two profiles each have a groove for mounting a close-fitting by simply clipping on grooves in the surface of the profiles so as to cover the interface of the two modules. Secondly, the vertical interface is sealed by means of a male / female mechanism made using the lateral extension elements forming part of the profiles. Thirdly, one of the two 80 vertical profiles has a gutter for capturing any possible infiltration of water through the first two mechanisms and for discharging the water captured by the horizontal gutter of the upper horizontal profile of the same module. The junction of the two modules arranged in a column is made by a connection whose upper part surrounds the gutter of the upper module and whose lower part is inserted into the gutter of the lower module. The modules are fixed on the elements of the framework such as vertical battens or planks using stirrups, screws or both. The accompanying drawings show the invention: FIG. 1 shows all of the four profiles embedding the active surface in order to form a module. Figure 2 shows the interlocking horizontal profiles illustrating the double sealing mechanism: superposition lined with a gutter. Figure 3 shows the interlocking vertical profiles illustrating the triple sealing mechanism: pare-close, male-female system and gutter.
95 La figure 4 présente le raccord de jonction entre les gouttières des deux modules disposés sur une colonne. La figure 5 présente le profil supérieur avec le système de fentes découpées dans afin d'assurer l'étanchéité. La figure 6 présente le profil inférieur avec le système des fentes de ventilation.Figure 4 shows the junction connection between the gutters of the two modules arranged on a column. Figure 5 shows the upper profile with the system of slots cut in to ensure tightness. Figure 6 shows the lower profile with the system of ventilation slots.
100 Un mode possible de réalisation de cette invention est montré dans la figure 1 et consiste dans la fabrication d'un module photovoltaïque en montant un (1) laminé photovoltaïque dans un cadre forme par quatre profils en aluminium (2),(3),(4),(5) réalisés en suivant le descriptif de cette invention. Le module photovoltaïque résulté ainsi peut être utilisé en tant que élément de couverture assurant la fonction d'étanchéité du toit en plus de la 105 génération du courant électrique. Le (4) profil supérieur est présenté en figure 2 à droite et consiste des éléments suivants : (6) une double paroi verticale de 45 mm, (7) une cannelure horizontale de 12 mm dans sa partie droite supérieure, (8) une bande de support de environ 35 mm dans la partie droite inférieure de la double paroi, (9) une prolongation latérale de 20 mm dans 110 la partie gauche supérieure de la double paroi présentant une remontée de 4 mm, (10) une prolongation latérale dans la partie gauche médiane de la double paroi formant une gouttière avec largeur d'environ 50 mm et hauteur d'environ 15 mm et (11) une deuxième bande de support dans la partie gauche du profil reliée à la gouttière par une paroi verticale simple. Le (4) profil supérieur présente (29) 3 découpages dans la paroi 115 verticale, en dessous de la gouttière, servant comme fentes de ventilation tel que montré en figure 5. 2965830 -5- Le (2) profil inférieur est présenté également en figure 2 et consiste des éléments suivants: (12) une double paroi verticale d'environ 49 mm, (13) une cannelure de 12 mm dans sa partie gauche supérieure, (14) une bande de support de environ 35 mm dans la 120 partie gauche inférieure,(15) une prolongation dans sa partie droite supérieure d'environ 50 mm. Le (2) profil inférieur présente (30) 3 découpages dans la paroi verticale, servant comme fentes de ventilation tel que montré en figure 6. Le profil vertical droit est présenté en figure 3 à gauche et consiste des éléments suivants: (16) une double paroi verticale de 47 mm, (17) une cannelure de 12 mm dans sa partie 125 gauche supérieure, (18) une bande de support de environ 35 mm dans la partie gauche inférieure, (19) une prolongation latérale de 30 mm dans sa partie droite supérieure présentant système de type male avec deux dents d'environ 10 mm, (20) une prolongation dans sa partie droite basse formant une gouttière avec largeur extérieure d'environ 50 mm et hauteur d'environ 15 mm.A possible embodiment of this invention is shown in FIG. 1 and consists in the manufacture of a photovoltaic module by mounting one (1) photovoltaic laminate in a frame formed by four aluminum profiles (2), (3), (4), (5) made according to the description of this invention. The photovoltaic module thus produced can be used as a roofing element providing the roof sealing function in addition to the generation of electric current. The (4) upper profile is shown in Figure 2 on the right and consists of the following elements: (6) a vertical double wall of 45 mm, (7) a horizontal groove of 12 mm in its upper right part, (8) a strip of a support of about 35 mm in the lower right part of the double wall, (9) a lateral extension of 20 mm in the upper left part of the double wall with a rise of 4 mm, (10) a lateral extension in the middle left part of the double wall forming a gutter with width of about 50 mm and height of about 15 mm and (11) a second support strip in the left part of the profile connected to the gutter by a single vertical wall. The (4) upper profile has (29) 3 cutouts in the wall 115 vertical, below the gutter, serving as ventilation slots as shown in Figure 5. The (2) lower profile is also shown in FIG. Figure 2 and consists of the following elements: (12) a vertical double wall of about 49 mm, (13) a 12 mm groove in its upper left part, (14) a support band of about 35 mm in the 120 part lower left, (15) an extension in its upper right part of about 50 mm. The (2) lower profile has (30) 3 cutouts in the vertical wall, serving as ventilation slots as shown in Figure 6. The right vertical profile is shown in Figure 3 on the left and consists of the following elements: (16) a 47 mm double vertical wall, (17) a 12 mm groove in its upper left-hand part, (18) a support band of about 35 mm in the lower left-hand part, (19) a 30-mm lateral extension in its upper right side presenting male-type system with two teeth of about 10 mm, (20) an extension in its lower right part forming a gutter with an outer width of about 50 mm and a height of about 15 mm.
130 Le profil vertical gauche est présenté également en figure 3 à droite et consiste des éléments suivants : (21) une double paroi verticale d'environ 49 mm, (22) une cannelure de 12 mm dans sa partie droite supérieure, (23) une bande de support de environ 35 mm dans la partie droite inférieure, (24) une prolongation latérale de 40 mm dans sa partie gauche supérieure présentant système de type femelle.130 The left vertical profile is also shown in Figure 3 on the right and consists of the following elements: (21) a vertical double wall of approximately 49 mm, (22) a 12 mm groove in its upper right part, (23) a support band about 35 mm in the lower right part, (24) a lateral extension of 40 mm in its upper left side exhibiting female-type system.
135 Apres l'installation, l'interface des deux profils verticaux droit et gauche des deux modules adjacents est couverte par une (25) pare-close. Le raccord servant à faire la jonction de deux modules est présenté en figure 4. Quand deux modules sont disposés en colonne, (26) le raccord rentre dans la gouttière du (27) module inférieur sur une longueur de 150 mm et entoure la gouttière du (28) module 140 supérieur sur une longueur de 150 cm également. Les dimensions des éléments composants les profils sont donnés à titre d'exemple sans être limitatifs. Le système selon l'invention est particulièrement destiné à l'intégration des modules photovoltaïques dans une toiture. After installation, the interface of the two right and left vertical profiles of the two adjacent modules is covered by a (25) bumper. The connection used to join two modules is shown in Figure 4. When two modules are arranged in column, (26) the fitting enters the gutter of the (27) lower module over a length of 150 mm and surrounds the gutter of (28) module 140 superior over a length of 150 cm also. The dimensions of the components of the profiles are given by way of example without being limiting. The system according to the invention is particularly intended for the integration of photovoltaic modules in a roof.