FR2979365A1

FR2979365A1 - Dispositif d'integration et de fixation d'un panneau photovoltaique a une toiture.

Info

Publication number: FR2979365A1
Application number: FR1157664A
Authority: FR
Inventors: Patrice Canet; Jose Delpeyrou
Original assignee: INTEGRASOL
Current assignee: Groupe Bacacier SAS
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-03-01
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: FR2979365B1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif (4) d'intégration et de fixation d'un panneau photovoltaïque (1) à une toiture (2), comprenant, d'une part, des moyens d'étanchéité avec ladite toiture (2) et, d'autre part, au moins une plaque (5) support destinée à recevoir en partie supérieure ledit panneau (1), caractérisé par le fait que ladite plaque (5) comprend le long de chacun de ses bords longitudinaux une nervure crénelée (9) d'emboîtement avec lesdits moyens d'étanchéité.

Description

La présente invention entre dans le domaine de la construction, plus particulièrement dans la réalisation de toiture et de couverture de toiture. L'invention concerne particulièrement l'intégration sur 5 une toiture d'un panneau de couverture au sein des autres éléments de couverture, notamment des tuiles. L'invention trouvera une application préférentielle, mais aucunement limitative, dans l'intégration et la fixation à une toiture d'au moins un panneau pour la captation d'énergie 10 solaire et la génération d'électricité, tels des panneaux photovoltaïques. De plus, l'invention se veut à même d'intégrer et de fixer un tel panneau sur une toiture recouverte de tuiles ou d'ardoises et supportée par une charpente en bois ou 15 métallique, notamment de type « fermette industrielle ». De manière connue, un panneau photovoltaïque est implanté sur une toiture au-dessus des éléments de couverture, notamment des tuiles. La fixation d'un tel panneau nécessite donc des moyens spécifiques qui viennent l'assujettir sur lesdites 20 tuiles ou bien sur la charpente par dessus ces tuiles. De nombreuses solutions ont été imaginées, sous forme de pattes ou de profilés supportant le panneau et fixés au travers des tuiles, directement sur la charpente de la toiture. Un exemple de ce type de fixation est décrit dans le 25 document EP 2 328 181. Un premier inconvénient réside dans le fait de traverser les tuiles existantes, entrainant des problèmes d'étanchéité de la couverture et diminuant la résistance des matériaux percés. De plus, une telle solution ne permet pas d'intégrer le panneau à la toiture, provoquant des 30 risques d'arrachement en cas de fortes intempéries, notamment par vent fort. C'est pourquoi il a été imaginé d'implanter directement les moyens supportant le panneau photovoltaïque sur la charpente de la toiture, le panneau venant alors remplacer 35 l'élément de couverture sur la zone qu'il recouvre. Toutefois, il est alors nécessaire d'assurer une parfaite étanchéité au niveau dudit panneau, pour conserver l'intégrité du ruissellement le long de la pente, entre les éléments de couverture et les panneaux ainsi implantés. De plus, l'implantation directe de panneaux sur la 5 charpente pose un problème de ventilation de ces derniers en face inférieure. En effet, en fonctionnement, la hausse de température due à l'ensoleillement diminue le rendement d'un panneau photovoltaïque. Une solution alternative a été imaginée sous la forme de 10 tuiles intégrant dans leur matériau des capteurs photovoltaïques. Des exemples de ces tuiles photovoltaïques sont décrits dans les documents FR 2 947 099, EP 2 169 727 et EP 2 180 525. Si ces tuiles offrent une pose aisée et traditionnelle, dans la continuité des autres tuiles, leur 15 connexion électrique nécessite un réseau complexe à mettre en place au niveau de la toiture. De plus, le coût de ces tuiles est nettement plus élevé pour un rendement qui n'atteint pas celui d'un panneau photovoltaïque de plus grande surface. Enfin, le fait d'enfermer le capteur solaire au sein de la 20 tuile rend plus difficile son refroidissement. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique, en proposant un dispositif de fixation et d'intégration à une toiture d'au moins un panneau photovoltaïque. En particulier, un tel 25 dispositif permet d'implanter directement ledit panneau sur la charpente au sein même des éléments de couverture, notamment les tuiles, en assurant une parfaite étanchéité dans la continuité du ruissellement. De plus, cette intégration s'effectue dans l'épaisseur de la couverture de toiture 30 existante, sans saillie ou débordement en partie supérieure au niveau de la pente du toit. Pour ce faire, le dispositif selon l'invention comprend, d'une part, des moyens d'étanchéité avec ladite toiture et, d'autre part, au moins une plaque support destinée à recevoir 35 en partie supérieure ledit panneau, caractérisé par le fait que ladite plaque comprend le long de chacun de ses bords longitudinaux une nervure crénelée d'emboîtement avec lesdits moyens d'étanchéité. Avantageusement, un tel dispositif assure aussi une ventilation et un refroidissement de la face inférieure dudit 5 panneau ainsi implanté, au travers de la circulation naturelle ou forcée d'un flux d'air laminaire. Selon d'autres caractéristiques, lesdits moyens d'étanchéité comprennent au moins deux profilés droit et gauche pourvus chacun d'une nervure complémentaire constituant une 10 partie femelle coopérant par emboîtement en recouvrement de ladite nervure de la plaque constituant une partie mâle. Préférentiellement, lesdits moyens d'étanchéité comprennent au moins un cache transversal conformé de manière à venir coopérer par emboîtement en recouvrement du bord 15 supérieur de ladite plaque et des extrémités supérieures desdits profilés droit et gauche. Selon un mode de réalisation, ledit cache comprend au moins deux fentes latérales conformées et dimensionnées de manière à venir coopérer par emboîtement sur lesdites nervures 20 et nervures complémentaires emboîtées. Selon un autre mode de réalisation, ledit dispositif comprend au moins une grille d'aération coopérant en fixation au niveau du bord supérieur de ladite plaque, ladite grille présentant une section crénelée parallélépipédique dont les 25 bords saillants en partie supérieure sont traversés d'orifices de circulation d'air. De manière additionnelle, ladite plaque comprend au moins une ouverture centrale ménagée traversante. Préférentiellement, ladite ouverture présente sur son 30 pourtour une collerette saillante en partie supérieure dont le chant supérieur constitue des moyens d'appui sur lesquels repose en rehaussement ledit panneau photovoltaïque. De plus, il est possible d'intégrer un tel dispositif lors de la réalisation d'une toiture, ou sur une toiture déjà 35 existante, des panneaux photovoltaïques, tout en respectant les normes et législations en vigueur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective d'une toiture au sein de laquelle sont implantés quatre panneaux photovoltaïques au moyen d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue éclatée en perspective d'un panneau lors de son montage en fixation sur un tel 10 dispositif ; et - les figures 3 à 8 représentent des vues en perspective des éléments séparés du dispositif selon l'invention. La présente invention concerne la fixation et l'intégration d'au moins un élément de couverture de toiture, 15 de type panneau photovoltaïque 1, au sein de la toiture 2 d'un bâtiment, offrant une implantation directement au niveau de la couverture de toiture, en particulier sur la charpente au sein et dans l'épaisseur des tuiles 3 recouvrant ladite toiture 2. Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif 4 de 20 fixation et d'intégration d'au moins un panneau photovoltaïque 1 au sein d'une toiture 2. Avantageusement, un tel dispositif 4 comprend au moins une plaque 5 support destinée à recevoir en partie supérieure ledit panneau 1. En somme, ladite plaque 5 est dimensionnée pour 25 recevoir en appui sur sa face supérieure 6 la face inférieure d'un panneau 1. En d'autres terme, ladite plaque 5 peut présenter des dimensions équivalentes, notamment supérieures, aux longueur et largeur du ou des panneaux 1 qu'elle supporte. Selon le mode préférentiel de réalisation, représenté sur 30 les figures, une unique plaque 5 reçoit un panneau 1. Selon un autre mode de réalisation, plusieurs plaques 5 peuvent être juxtaposées de manière à recevoir un unique panneau 1 ou plusieurs panneaux. De plus, ledit dispositif 4 comprend des moyens 35 d'étanchéité avec ladite toiture 2. De tels moyens assurent l'étanchéité entre la plaque 5, notamment ses bords, et les éléments de couverture, notamment les tuiles. Selon un mode particulier de réalisation, comme visible sur les figures 2 et 4, lesdits moyens d'étanchéité comprennent au moins deux profilés droit 7 et gauche 8. Ces deniers 5 viennent en recouvrement des bords latéraux de ladite plaque 5. On notera qu'à ce niveau, plusieurs profilés droits 7 et gauches 8 peuvent être positionnés bouts à bouts, alors alignés, le profilé supérieur recouvrant le profilé inférieur dans le sens de la pente afin, d'une part, d'assurer le 10 ruissellement de manière étanche et, d'autre part, de s'étendre sur au moins toute la longueur de ladite plaque 5. A ce titre, avantageusement, ladite plaque 5 comprend le long de chacun de ses bords longitudinaux une nervure crénelée 9 d'emboîtement avec lesdits moyens d'étanchéité. Une 15 telle nervure 9 est ménagée en saillie en face supérieure de la plaque 5 et peut être tronconique, présentant une face supérieure plane. Par ailleurs, un avantage majeur de la présente invention réside dans la possibilité d'emboîter deux plaques 5 côte à 20 côte par l'intermédiaire de leur nervure 9 respective, assurant ainsi une jonction étanche entre les deux dites plaques 5, l'une des plaques constituant alors lesdits moyens d'étanchéité précédemment évoqués. Selon le mode préférentiel de réalisation, chaque profilé 25 droit 7 et gauche 8 comprend une nervure complémentaire 10 constituant une partie femelle coopérant par emboîtement en recouvrement de ladite nervure 9 de la plaque 5 constituant une partie mâle. Dès lors, le crénelage des nervures complémentaires 10 et 30 des nervures 9 présentent une forme similaire afin d'autoriser réciproquement l'insertion par le dessus des unes au sein des autres. Selon le mode préférentiel de réalisation, ledit crénelage est tronconique. Cette forme spécifique facilite l'emboîtement et améliore l'étanchéité à l'eau et à l'air. En 35 effet, même avec des pentes sensiblement différentes, l'emboîtement reste possible et la différence de pente assure un contact et, par conséquent, l'étanchéité entre les éléments ainsi emboîtés. Par ailleurs, on notera que l'espacement entre les nervures 9 d'une plaque 5 peut être dimensionné en fonction de 5 la largeur du panneau 1 qui vient s'insérer entre elles, maintenu alors bloqué en translation entre elles. Selon des modes de réalisation spécifique, une fois emboîtées, lesdites nervures 9 et 10 peuvent être maintenues ensembles par le dessus au travers de pattes de fixation 17. 10 Ces dernières peuvent présenter deux formes distinctes, visibles sur les figures 6 et 7, si elles sont réciproquement placées entre deux plaques 5 emboîtées ou bien au niveau de la jonction en emboîtement d'une plaque 5 et d'un profilé 7 ou 8 (à savoir en bordure de l'implantation du dispositif 4). 15 De plus, des telles pattes 17 peuvent présente une embase creuse, conformée complémentaire au crénelage desdites nervures 7 et 8, afin de ménager un logement 23 pour leur emboîtement. Chaque pattes 17 est aussi traversée par un trou ou un taraudage 24 pour le passage d'une vis de fixation 170. Selon 20 le mode préférentiel de réalisation, de telles vis 170 peuvent être prévues autoforantes et viennent traverser les nervures 7 et 8 pour venir se ficher directement dans la charpente de la toiture 2, au niveau des liteaux, au travers de moyens d'accroches 25. 25 Selon une autre caractéristiques, chaque patte 17 présente des ailes latérales 27 destinées à maintenir les bords du panneau 1, alors solidarisé sur le dispositif 4. Ces ailes 27 peuvent être au nombre de deux ou une, en fonction de la patte 17 pour un positionnement, réciproquement, entre deux 30 panneaux 1 ou au niveau d'un bord d'un seul panneau 4 à maintenir. Par ailleurs, comme représenté sur la figure 2, lesdits moyens d'accroche 25 peuvent se présenter sous la forme de profilés transversaux 26, fixés directement sur la charpente, 35 parallèlement au faîtage, sous le dispositif 4 qui vient alors reposer dessus, en particulier la plaque 5. Ainsi, il est possible de positionner avec précision ces profilés 26, les ajustant en fonction des dimensions du panneau 1, définissant les endroits de vissage de vis 260, notamment en fonction des caractéristiques définies par le constructeur dudit panneau 1.

De plus, lesdits profilés transversaux 26 présentent une section de forme en U inversée ou en oméga, à savoir que leur section forme une onde arrondie ou crénelé en particulier avec une face supérieure plane destinée à servir de zone d'appui aux faces inférieures des autres éléments, notamment la plaque 5.

Ainsi, de tels profilés transversaux 26 peuvent venir recouvrir et s'emboîter sur les liteaux existants au niveau de la toiture 2 ou qui y seront spécifiquement fixés au préalable. Ils constituent alors une ossature supplémentaire, raidissant et renforçant la structure générale du dispositif 4 assemblé.

De plus, comme visibles sur les figures 2 et 4, les profilés droits 7 et gauches 8 peuvent se présenter sous une forme plane longitudinale, équipée sur leur bord intérieur de ladite nervure complémentaire 10 en saillie en face supérieure, tel un décroché vers le haut, et présentant au niveau du bord 20 opposé un bord 11 en saillie en face supérieure. Ainsi, entre la nervure complémentaire 10 et ledit bord 11, est ménagé un espace plan 12, telle une rigole ou une gouttière en vue du ruissellement de l'eau. De plus, ledit bord 11 et une partie de cet espace plan 12 viennent recevoir en recouvrement le bord 25 des éléments de couverture, notamment les tuiles. Selon une caractéristique additionnelle, comme visible sur les figures 2 et 8, lesdits moyens d'étanchéité peuvent aussi comprendre au moins un cache transversal 13 conformé de manière à venir coopérer par emboîtement en recouvrement du bord 30 supérieur de ladite plaque 5 et des extrémités supérieures desdits profilés droit 7 et gauche 8. En somme, un tel cache 13 assure la jonction étanche entre la partie haute de la toiture 2 et le dispositif 4, en particulier le haut de la plaque 5. De plus, ledit cache 13 comprend au moins deux fentes 14 35 latérales conformées et dimensionnées de manière à venir coopérer par emboîtement sur lesdites nervures 9 et nervures complémentaires 10 emboîtées. En somme, les fentes 14 ont une forme en V inversé tronqué et permettent d'introduire les nervures 9 et 10 au moment du positionnement en recouvrement par le cache 13.

On notera que ledit cache 13 présente un bord plan 15 rehaussé sur une hauteur sensiblement équivalente à l'épaisseur dudit panneau 1, lesdites fentes 14 étant ménagées au sein de la partie verticale d'un tel décroché 150. De plus, au niveau dudit bord plan 15, ledit cache est divisé de part et d'autre desdites fentes 14. Du côté opposé, le cache 13 présente une pente décroissante 151 depuis ledit rehaussement 150 vers la bord opposé audit bord plan 15 pour revenir sur une surface plane 16 au même niveau que ledit bord 15. On notera que cette surface vient recevoir en recouvrement les extrémités des éléments de couverture, notamment les tuiles, située au dessus de la zone où est implanté le dispositif 4. Ainsi, l'étanchéité de la pente de ruissellement est assurée à ce niveau. Selon une caractéristique additionnelle, comme visible sur les figures 2 et 5, ledit dispositif 4 comprend au moins une grille d'aération 18 coopérant en fixation au niveau du bord supérieur de ladite plaque 5, cette dernière présentant une section crénelée 19 parallélépipédique dont les bords verticaux 180 ou inclinés saillants en partie supérieure sont traversés d'orifices 20 de circulation d'air. En particulier, une telle grille 18 peut être positionnée sous le cache 13, au niveau du rehaussement, au dessus vers le haut de la pente. Ainsi, l'air peut circuler sous le cache 15 et surtout sous le panneau photovoltaïque 1, sous forme d'un flux laminaire, notamment naturel ascendant ou bien forcé par des moyens de ventilation (non représentés), assurant son refroidissement en face inférieure. De plus, elle assure un filtre pour les déchets et les 35 insectes. Selon une autre caractéristique additionnelle, ladite plaque 5 comprend au moins une ouverture centrale 21 ménagée traversante. Selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur les figures 2 et 3, la plaque 5 comporte deux ouvertures 21, prévues circulaires, ménagées au centre de ladite plaque 5. En outre, ces ouvertures 21 permettent d'accéder directement à la face inférieure du panneau 1. Elle permettent aussi une aération supplémentaire directement avec la charpente de la toiture 2 sous-jacente, tout en rendant la plaque 5 non étanché en son centre, lorsqu'elle n'est pas recouverte par un panneau 1, conformité nécessaire pour les législations en vigueur. De plus, chaque ouverture 21 peut présenter sur son pourtour une collerette 22 saillante en partie supérieure (un cerceau annulaire circulaire dans le cas d'une ouverture ronde ou ovale) dont le chant supérieur constitue des moyens d'appui sur lesquels repose en rehaussement ledit panneau photovoltaïque 1. Dès lors, autour de ladite collerette 22, est créé en espace entre la face supérieure de la plaque 5 et la face inférieure du panneau 1, améliorant la circulation du flux d'air de refroidissement. De plus, le chant supérieure de cette collerette 22 peut être surmonté d'un joint, assurant l'étanchéité avec la face inférieure du panneau 1 et une isolation électrique.

Selon le mode préférentiel de réalisation, tous les éléments constituant le dispositif 4 selon l'invention sont constitué en un matériau métallique, sous forme de tôle pliée, emboutie ou laminée. De plus, entre les différents éléments constituant le 30 dispositif 4 peuvent être ajoutés des joints, sous forme de bandes ou rondelles, notamment en caoutchouc synthétique ou naturel, positionnés au niveau des nervures 9 et 10, ou bien des pattes 17, ou encore des vis 170 et 260. Lors de l'implantation du dispositif 4, on retire les 35 éléments de couverture, notamment les tuiles ou les ardoises, sur la zone où sera placé ledit dispositif 4, ainsi que ceux situés en bordure. Dans le cas d'une implantation lors de la réalisation d'une toiture neuve, on délimite la zone de positionnement et les tuiles seront positionnées ensuite autour, en particulier en recouvrement des bords du dispositif 4. Tout d'abord, on vient fixer les profilés transversaux 26, directement sur les liteaux existants ou bien entre eux, en fonction des dimensions et caractéristiques dudit panneau 1. Ces profilés 26 sont fixé par vissage des vis 260, notamment au moyen de vis autoforantes, directement à la charpente, au niveau de leur bordures longitudinales latérales planes. Ensuite, la plaque 5 est positionnée sur lesdits profilés 26. Sont placées les profiles droits 7 et gauches 8 par emboîtement sur les nervures 9 respectives de la plaque 5, 15 ou bien de plusieurs plaques 5 adjacentes et emboîtées. Puis, ladite grille 18 est positionnée en partie haute de la plaque 5 située le plus haut. Le cache 15 est alors placé en recouvrement de ladite grille 18 et du bord haut de la plaque 5.

20 Enfin, le ou les panneaux 1 sont placés et insérés au centre de chaque plaque 5, entre les nervures 9. Finalement, cet assemblage est maintenu par les pattes 17 de fixation, avec vissage des vis 170 directement au travers des matériaux, jusqu'à venir perforer chaque profilé 25 transversal 26. Ainsi le dispositif 4 selon l'invention permet rapidement et aisément l'implantation de panneau photovoltaïque 1, en assurant l'étanchéité et la continuité du ruissellement de la toiture. De plus, une telle implantation est assurée dans 30 l'épaisseur de la toiture 2, en particulier au sein des éléments de couverture existants, sans saillie.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (4) d'intégration et de fixation d'un panneau photovoltaïque (1) à une toiture (2), comprenant, d'une part, 5 des moyens d'étanchéité avec ladite toiture (2) et, d'autre part, au moins une plaque (5) support destinée à recevoir en partie supérieure ledit panneau (1), caractérisé par le fait que ladite plaque (5) comprend le long de chacun de ses bords longitudinaux une nervure crénelée (9) d'emboîtement avec 10 lesdits moyens d'étanchéité.
2. Dispositif (4) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'étanchéité comprennent au moins deux profilés droit (7) et gauche (8) pourvus chacun d'une nervure complémentaire (10) constituant une partie femelle 15 coopérant par emboîtement en recouvrement de ladite nervure (9) de la plaque (5) constituant une partie mâle.
3. Dispositif (4) selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'étanchéité comprennent au moins un cache transversal (13) conformé de manière à venir coopérer par 20 emboîtement en recouvrement du bord supérieur de ladite plaque (5) et des extrémités supérieures desdits profilés droit (7) et gauche (8).
4. Dispositif (4) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit cache (13) comprend au moins deux fentes (14) 25 latérales conformées et dimensionnées de manière à venir coopérer par emboîtement sur lesdites nervures (9) et nervures complémentaires (10) emboîtées.
5. Dispositif (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins 30 une grille d'aération (18) coopérant en fixation au niveau du bord supérieur de ladite plaque (5), ladite grille (18) présentant une section crénelée parallélépipédique dont les bords saillants en partie supérieure sont traversés d'orifices (20) de circulation d'air.
6. Dispositif (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite plaque (5) comprend au moins une ouverture (21) centrale ménagée traversante.
7. Dispositif (4) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite ouverture (21) présente sur son pourtour une collerette (22) saillante en partie supérieure dont le chant supérieur constitue des moyens d'appui sur lesquels repose en rehaussement ledit panneau photovoltaïque (1).