FR2997171A1 - Dispositif de fixation de tuiles solaires pour une toiture solaire - Google Patents

Dispositif de fixation de tuiles solaires pour une toiture solaire Download PDF

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Jean Pierre Douche
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de fixation de tuiles solaires pour une toiture solaire (1), comprenant : - une pluralité de profilés longitudinaux (3) destinés à être positionnés parallèlement les uns aux autres, chaque profilé longitudinal (3) comprenant deux rainures (32) latérales, - une pluralité de joints tubulaires (4) comprenant chacun un corps (40) en forme de tube creux, chaque joint tubulaire (4) étant destiné à être emboîté dans une rainure latérale (32) d'un profilé longitudinal (3), et à supporter des tuiles solaires (20). L'invention permet de poser une toiture solaire quelles que soient les conditions climatiques et quelles que soit les dimensions des tuiles solaires.

Description

- 1 - DISPOSITIF DE FIXATION DE TUILES SOLAIRES POUR UNE TOITURE SOLAIRE L'invention concerne un dispositif de fixation de tuiles solaires photovol5 taïques pour une toiture solaire. On entend par tuile solaire photovoltaïque, un élément photovoltaïque plat assurant les fonctions communes de module photovoltaïque et de couverture pour un toit de construction à la manière d'une tuile usuelle ou ardoise ou autre élément de couverture similaire. La couverture de toit est assurée de manière connue par le recouvrement partiel des éléments entre 10 eux. Une tuile solaire est fabriquée à partir de cellules photovoltaïques qui peuvent être, notamment, des cellules photovoltaïques à couches minces dont la couche d'absorbeur est à base de silicium, amorphe ou microcristallin, à base de composé chalcopyrite, notamment de type CIS ou CIGS, ou encore à base de tel- 15 lurure de cadmium. En variante, les cellules photovoltaïques peuvent être constituées à partir de galettes (« wafers » en anglais) de silicium mono ou poly-cristallin formant une jonction p/n, ou des cellules photovoltaïques organiques. Quel que soit leur type, les cellules photovoltaïques sont feuilletées généralement entre deux substrats constituant les faces avant et arrière de la tuile, la face avant étant 20 classiquement formée d'un substrat transparent en verre agencé en regard du rayonnement solaire incident, et la face arrière faite d'un substrat polymérique. Actuellement, lorsqu'un toit intègre des panneaux solaires photovoltaïques, ceux-ci sont formés de modules qui sont rapportés par-dessus les éléments de couverture ou bien agencés de manière étanche dans des ouvertures aux dimen- 25 sions idoines établies après retrait des éléments de couverture existants du toit. Ces panneaux forment des surépaisseurs et ne sont pas particulièrement esthétiques. Aussi, le marché des dispositifs photovoltaïques a vu apparaître des produits de remplacement se présentant sous forme de tuiles solaires photovol30 taïques. Ces tuiles ont l'avantage de fournir des surfaces de couverture plates intégrant la fonction de production d'énergie solaire. Les tuiles utilisées actuellement sont faites à partir de substrats verriers de 6 mm d'épaisseur qui sont fixés à l'aide de systèmes tels que ceux décrits dans la demande US 6 877 287. De tels systèmes de fixation comprennent des rails de - 2 - support qui sont fixés aux pannes de la charpente, perpendiculairement à celles-ci. Des crochets dont la section est en forme de S sont également fixés sur les panes, entre deux rails adjacents, par une de leurs extrémités. L'autre extrémité des crochets présente un retour dans lequel est inséré par coincement le bord inférieur d'une tuile solaire. Les rails de support présentent une base plate sur laquelle sont présentes deux paires latérales de saillies formant rainure, ainsi qu'une saillie centrale permettant de séparer deux tuiles solaires adjacentes. Dans chaque rainure est collée une plaque avec un côté en dents de scie formant joint, la plaque étant per- pendiculairement à la base plate. Chaque tuile solaire est posée sur le bord d'une dent de la plaque avec un côté en dents de scie, la distance entre deux pointes de dents de la plaque en dents de scie étant un peu inférieure à la largeur d'une tuile solaire, permettant ainsi un chevauchement de 120 mm d'une tuile solaire sur la suivante afin d'assurer une étanchéité par recouvrement des tuiles solaires.
Toutefois, le collage d'une plaque avec un côté en dents de scie dans une rainure peut s'avérer difficile si la rainure est humide, froide, grasse ou poussiéreuse. De plus, chaque plaque avec un côté en dents de scie correspond à une taille bien définie de tuiles solaires. Il faut donc fabriquer différentes plaques avec un côté en dents de scie pour différents modèles de tuiles solaires. Enfin, les plaques avec un côté en dents de scie sont découpées pour former les dents, ce qui entraîne une perte de matière. Il y a donc un besoin pour un dispositif de fixation de tuiles solaires pour une toiture solaire qui permette d'opérer quelles que soient les conditions climatiques, qui soit universel quelles que soit les dimensions des tuiles solaires et dont la fabrication évite la perte de matière. Pour cela, l'invention propose un dispositif de fixation de tuiles solaires pour une toiture solaire, comprenant : - une pluralité de profilés longitudinaux destinés à être positionnés parallèlement les uns aux autres, chaque profilé longitudinal comprenant deux rainures latérales, - une pluralité de joints tubulaires comprenant chacun un corps en forme de tube creux, chaque joint tubulaire étant destiné à être emboîté dans une rainure latérale d'un profilé longitudinal, et à supporter des tuiles solaires. - 3 - Selon une autre particularité, chaque joint tubulaire comprend une nervure située sous le corps destinée à être insérée en force dans une rainure latérale d'un profilé longitudinal. Selon une autre particularité, la nervure est munie d'ailettes orientées vers le haut de façon à empêcher une sortie inopinée du joint tubulaire hors de la rai- nure latérale du profilé longitudinal. Selon une autre particularité, chaque joint tubulaire comprend en outre au moins une lèvre située sur un côté du corps et orientée vers le haut, formant gouttière.
Selon une autre particularité, chaque joint tubulaire comprend deux lèvres situées de chaque côté du corps et orientées vers le haut, formant gouttière. Selon une autre particularité, le corps de chaque joint tubulaire comprend sur sa face interne deux rainures longitudinales facilitant la déformation du joint tubulaire sous le poids des tuiles solaires.
Selon une autre particularité, chaque rainure latérale du profilé longitudinal est formée par une paire de saillies latérales. Selon une autre particularité, chaque profilé longitudinal comprend en outre une saillie centrale destinée à séparer deux tuiles solaires adjacentes. Selon une autre particularité, chaque profilé longitudinal comprend en outre une base plate sur laquelle sont disposées la saillie centrale et les deux paires de saillies latérales. Selon une autre particularité, le dispositif comprend en outre des crochets en forme de S de maintien des tuiles solaires dans la pente, les crochets en forme de S étant destinés à être fixés sur des pannes d'une toiture ou sur des barres transversales fixées aux profilés longitudinaux, perpendiculairement à ces der- niers. Selon une autre particularité, chaque joint tubulaire est destiné à être entail- lé transversalement au niveau de l'extrémité haute de chaque tuile solaire pour faciliter le recouvrement par la tuile solaire située au-dessus tout en conservant une fonction de gouttière. L'invention concerne également une toiture solaire comprenant un dispositif de fixation décrit plus haut et des tuiles solaires, chaque tuile solaire étant disposée sur deux joints tubulaires de deux profilés longitudinaux adjacents. - 4 - Selon une autre particularité, deux tuiles solaires adjacentes sont séparées par la saillie centrale d'un profilé longitudinal. Selon une autre particularité, deux tuiles solaires disposées l'une au-dessus de l'autre se chevauchent.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont à présent être dé- crits en regard des dessins sur lesquels : - La figure 1 représente une vue de dessus et en perspective d'une toiture comprenant des tuiles solaires photovoltaïques ; - La figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un profilé longitudinal du système de fixation selon l'invention ; - La figure 3 représente une vue en coupe transversale d'un joint tubulaire du système de fixation selon l'invention ; - Les figures 4 et 6 représentent une vue en coupe selon la pente d'une toiture solaire comprenant des tuiles solaires photovoltaïques montée avec le dispositif de fixation selon l'invention, la figure 4 se situant au niveau d'un joint tubulaire tandis que la figure 6 se situe au niveau d'un crochet ; - La figure 5 représente une vue en coupe selon le plan A-A de la figure 4, des tuiles solaires étant montées sur le côté droit de la figure seulement. Les numéros de référence qui sont identiques sur les différentes figures représentent des éléments similaires ou identiques. L'invention se rapporte à un dispositif de fixation de tuiles solaires pour une toiture solaire, comprenant une pluralité de profilés longitudinaux et une pluralité de joints tubulaires. Les profilés longitudinaux sont destinés à être positionnés pa- rallèlement les uns aux autres. Chaque profilé longitudinal comprend deux rainures latérales. Chaque joint tubulaire est destiné à être emboîté dans une rainure latérale d'un profilé longitudinal et à supporter des tuiles solaires. Le joint tubulaire est fixé mécaniquement dans la rainure, sans nécessité de collage. Ainsi, le dispositif de fixation n'est pas dépendant des conditions clima- tiques. De plus, le joint tubulaire a un diamètre constant, hors charge. Il est fabriqué par extrusion, ce qui évite la perte de matière. Enfin, le joint tubulaire s'écrase sous charge, ce qui lui permet de s'adapter aux dimensions des tuiles solaires qu'il supporte et de s'adapter aux flexions des tuiles dues aux charges climatiques - 5 - (positive pour la neige et négative pour le vent). Cela permet de conserver un contact constant entre les tuiles solaires et le joint tubulaire, ce qui garantit une étanchéité au ruissellement d'eau et aux projections de gouttes d'eau. La figure 1 représente une vue de dessus et en perspective d'une toiture 1 comprenant des tuiles solaires photovoltaïques. La toiture 1 comprend une char- pente 1A comprenant des pannes 12 perpendiculaires à la direction de la pente de la toiture. Les pannes 12 sont fixés sur des chevrons disposés transversalement aux pannes 12, dans la direction de la pente. La toiture 1 présente une face externe 10 en regard de l'environnement ex- térieur, destinée à recevoir l'énergie lumineuse, et une face interne 11 opposée, en regard de la charpente 1A. Elle présente une pente comme la plupart des toitures. La toiture 1 comporte une couverture 2 formée par l'association de tuiles solaires 20 planes. Les tuiles solaires, au contraire des modules photovoltaïques, 15 sont dépourvues de cadre. Les tuiles solaires sont disposées selon un motif dit « paysage » ou « portrait ». En portrait, la plus grande dimension est agencée dans la direction de la pente de la toiture tandis qu'en paysage, la plus grande dimension est transversale à la direction de la pente. 20 Deux tuiles solaires disposées l'une au-dessus de l'autre se chevauchent tandis que deux tuiles solaires disposées l'une à côté de l'autre ne se chevauchent pas. Le recouvrement des tuiles solaires dans la direction de la pente est de préférence de 120 mm, en particulier pour des tuiles dont la dimension dans la direc25 tion de la pente est de 962 mm, ou 1120 mm, ou 1278 mm. La figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un profilé longitudinal 3 du système de fixation selon l'invention. Chaque profilé longitudinal 3 comprend une base 30 plate surmontée d'une saillie centrale 33 et de deux paires de saillies latérales 31, disposées symétri- 30 quement par rapport à la saillie centrale 33. Chaque paire de saillies latérales 33 forme une rainure latérale 32 adaptée à accueillir une nervure 41 d'un joint tubulaire 4 (figure 3) destiné à supporter des tuiles solaires 20. La saillie centrale 33 est plus haute que les saillies latérales 31. Elle est destinée à servir de paroi de séparation entre deux tuiles solaires 20 adjacentes. - 6 - Le système de fixation selon l'invention comprend une pluralité de profilés longitudinaux 3 destinés à être fixés parallèlement les uns aux autres sur les pannes 12 de la charpente 1A. Chaque bord latéral de tuile solaire 20 est ensuite posé sur un joint tubulaire 4 inséré une rainure latérale 32 d'un profilé longitudinal.
Ainsi, une tuile solaire est posée entre deux saillies centrales 33 de deux profilés longitudinaux 3 adjacents. Le système de fixation selon l'invention comprend une pluralité de joints tubulaires 4, chacun étant inséré dans une rainure latérale 32 d'un profilé longitudinal.
La figure 3 représente une vue en coupe transversale d'un joint tubulaire 4 du système de fixation selon l'invention. Le joint tubulaire 4 est destiné à être emboîté dans une rainure latérale 32 d'un profilé longitudinal 3, et à supporter des tuiles solaires 20. Le joint tubulaire 4 sert de barrière d'étanchéité à l'eau pour la toiture.
Chaque joint tubulaire 4 comprend un corps 40 en forme de tube creux. La section du joint tubulaire 4 est constante hors charge. Une nervure 41 située sous le corps 40, et formant partie intégrante avec le corps 40, est destinée à être insérée en force dans une rainure latérale 32 d'un profilé longitudinal 3 pour un emboîtement ou un encliquetage. Pour cela, la largeur de la nervure 41 est légèrement supérieure à la largeur de la rainure latérale 32 pour permettre un bon maintien du joint dans la rainure latérale 32. Le corps 40 du joint tubulaire 4 forme une barrière d'étanchéité. La nervure 41 est de préférence munie d'ailettes orientées vers le haut de façon à renforcer le maintien du joint dans la rainure latérale 32 et ainsi éviter une sortie inopinée du joint tubulaire 4 hors de la rainure latérale 32 du profilé longitu- dinal 3. Chaque joint tubulaire 4 comprend également de préférence deux lèvres 42 situées de chaque côté du corps et orientées vers le haut, formant gouttière. Les lèvres permettent de renforcer l'étanchéité à l'eau de la toiture 1. En variante, chaque joint tubulaire ne comporte qu'une seule des deux lèvres, de préférence la lèvre extérieure. La lèvre extérieure stoppe l'énergie et la vitesse des gouttes d'eau et le ruissellement par capillarité de la face intérieure des tuiles solaires. La lèvre intérieure a un rôle de drainage des quelques gouttes qui pourraient passer la lèvre extérieure et le corps 40 dans des conditions extrêmes. - 7 - De préférence, le corps 40 de chaque joint tubulaire 4 comprend sur sa face interne deux rainures longitudinales 43 facilitant la déformation du joint tubulaire sous le poids des tuiles solaires. Par ailleurs, le corps 40 de chaque joint tubulaire 4 peut être entaillé trans- versalement sur sa moitié supérieure, au niveau de l'extrémité haute de chaque tuile solaire 20, pour faciliter le recouvrement par la tuile solaire 20 supérieure, par exemple au point d'inflexion identifié par la référence 45 sur la figure 4. Dans ce cas-là, la découpe est réalisée au-dessus des lèvres 42. Les lèvres 42 ne doivent pas être découpées pour assurer l'étanchéité à l'eau. La découpe est une entaille qui ne doit pas couper toute la section du corps 40 afin de conserver toujours une section centrale de gouttière drainante pour un écoulement gravitaire dans le sens de la pente de la toiture. Le joint tubulaire 4 est réalisé en matériau souple pour pouvoir absorber les différences de charges le long des profilés longitudinaux et pour pouvoir égale- ment absorber les charges dues aux conditions climatiques (vent, neige, etc...) et aux défauts de planéité de la charpente. Ainsi, le joint tubulaire 4 est réalisé en élastomère thermoplastique, de préférence en polypropylène, par exemple en EPDM. Il est réalisé par extrusion, ce qui autorise des épaisseurs variables de paroi suivant les exigences mécaniques et une simplicité de réalisation écono- mique. Le joint tubulaire a par exemple une dureté de 65 Shore A. Le joint tubu- laire a par exemple un allongement à la rupture de 500%. Il a une bonne tenue à la température dans une plage allant de -50°C à 100°C et une bonne tenue aux UV pour résister à tous types de conditions climatiques. Le joint tubulaire peut être bi-matière, réalisée par co-extrusion, avec une matière moins dure pour les deux lèvres 42 que pour la nervure 41 et le corps 40. Le montage des joints tubulaires 4 dans les rainures latérales 32 des profilés longitudinaux 3 peut être réalisée préalablement à l'installation de la toiture ou bien réalisée sur site. La figure 4 représente une vue de côté d'une toiture solaire comprenant des tuiles solaires photovoltaïques montée avec le dispositif de fixation selon l'invention. La figure 5 représente une vue en coupe selon le plan A-A de la figure 4, des tuiles solaires étant montées sur le côté droit de la figure seulement. La toiture solaire comprend un dispositif de fixation tel que décrit plus haut et des tuiles solaires 20. Chaque tuile solaire 20 est disposée sur deux joints tubu- - 8 - laires 4 de deux profilés longitudinaux 3 adjacents. Deux tuiles solaires 20 adjacentes sont séparées par la saillie centrale 33 d'un profilé longitudinal 3. Deux tuiles solaires 20 disposées l'une au-dessus de l'autre se chevauchent, par exemple d'une longueur de 120 mm.
On voit sur la figure 4 que le joint tubulaire 4 se déforme sous le poids des tuiles solaires, plus ou moins sur la longueur du joint pour compenser en fonction de la charge. Le joint est le plus comprimé au niveau de l'extrémité haute de chaque tuile solaire 20, représenté par la référence 45. C'est à ce niveau-là que le corps 40 du joint 4 peut être entaillé, transversalement et sur sa moitié supérieure, pour libérer la pression et ainsi permettre le meilleur affleurement entre le joint et les tuiles solaires et faciliter la fixation des modules solaires. La fixation des modules solaires est réalisée par des crochets (5 sur la figure 6) en forme de S qui maintiennent les tuiles solaires 20 dans la pente. Les crochets 5 en forme de S du dispositif de fixation sont destinées à être fixés sur des pannes 12 d'une toiture, comme représenté sur la figure 6, ou sur des barres transversales fixées aux profilés longitudinaux 3, perpendiculairement à ces derniers. Sur les côtés, la toiture est terminée par un demi-profilé longitudinal 3, coupé dans sa longueur, qui comporte la saillie centrale 33 et une seule rainure laté- rale 32. En effet, seule une moitié de profilé longitudinal suffit à supporter les tuiles de rive.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de fixation de tuiles solaires pour une toiture solaire (1), comprenant : - une pluralité de profilés longitudinaux (3) destinés à être positionnés parai- lèlement les uns aux autres, chaque profilé longitudinal (3) comprenant deux rainures (32) latérales, - une pluralité de joints tubulaires (4) comprenant chacun un corps (40) en forme de tube creux, chaque joint tubulaire (4) étant destiné à être emboîté dans une rainure latérale (32) d'un profilé longitudinal (3), et à supporter des tuiles solaires (20).
  2. 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, dans lequel chaque joint tubulaire (4) comprend une nervure (41) située sous le corps (40) destinée à être insérée en force dans une rainure latérale (32) d'un profilé longitudinal.
  3. 3. Dispositif de fixation selon la revendication 2, dans lequel la nervure (41) est munie d'ailettes orientées vers le haut de façon à empêcher une sortie inopi- née du joint tubulaire (4) hors de la rainure latérale (32) du profilé longitudinal.
  4. 4. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel chaque joint tubulaire (4) comprend en outre au moins une lèvre (42) située sur un côté du corps (40) et orientée vers le haut, formant gouttière.
  5. 5. Dispositif de fixation selon la revendication 4, dans lequel chaque joint tubulaire (4) comprend deux lèvres (42) situées de chaque côté du corps et orientées vers le haut, formant gouttière.
  6. 6. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le corps (40) de chaque joint tubulaire (4) comprend sur sa face interne deux rai- nures longitudinales (43) facilitant la déformation du joint tubulaire sous le poids des tuiles solaires.
  7. 7. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel chaque rainure latérale (32) du profilé longitudinal est formée par une paire de saillies latérales (31).- 10 -
  8. 8. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel chaque profilé longitudinal (3) comprend en outre une saillie centrale (33) destinée à séparer deux tuiles solaires adjacentes.
  9. 9. Dispositif de fixation selon la revendication 8, dans lequel chaque profilé longitudinal (3) comprend en outre une base plate (30) sur laquelle sont disposées la saillie centrale (33) et les deux paires de saillies latérales (31).
  10. 10. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 9, compre- nant en outre des crochets en forme de S (5) de maintien des tuiles solaires (20) dans la pente, les crochets en forme de S (5) étant destinés à être fixés sur des pannes (12) d'une toiture ou sur des barres transversales fixées aux profilés longi- tudinaux (3), perpendiculairement à ces derniers.
  11. 11. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 10, dans le- quel chaque joint tubulaire (4) est destiné à être entaillé transversalement au niveau de l'extrémité haute de chaque tuile solaire (20) pour faciliter le recouvre- ment par la tuile solaire (20) située au-dessus tout en conservant une fonction de gouttière.
  12. 12. Toiture solaire comprenant un dispositif de fixation selon l'une quel- conque des revendications 1 à 11 et des tuiles solaires (20), chaque tuile solaire (20) étant disposée sur deux joints tubulaires (4) de deux profilés longitudinaux (3) 20 adjacents.
  13. 13. Toiture solaire selon la revendication 12, dans laquelle deux tuiles solaires (20) adjacentes sont séparées par la saillie centrale (33) d'un profilé longitudinal (3).
  14. 14. Toiture solaire selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle deux 25 tuiles solaires (20) disposées l'une au-dessus de l'autre se chevauchent.
FR1259968A 2012-10-19 2012-10-19 Dispositif de fixation de tuiles solaires pour une toiture solaire Withdrawn FR2997171A1 (fr)

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