WO2009106698A1 - Dispositif de couverture à panneau photovoltaïque - Google Patents
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Abstract
Dispositif de couverture à panneau solaire disposé sur le toit ou la terrasse d'un bâtiment, permettant d'optimiser une inclinaison du panneau solaire par rapport à l'horizontale ou une orientation du panneau photovoltaïque par rapport aux points cardinaux, tout en ayant un panneau intégré au bâtiment, notamment grâce à un cadre comprenant une ouverture centrale fermée par le panneau solaire ledit cadre (21, 22, 23, 24) étant dimensionné, relativement à l'inclinaison ou à l'orientation du toit, de façon à ce que le panneau solaire disposé contre la bordure (S21, S22, S23, S24) supérieure du cadre aie : une inclinaison optimisée par rapport à l'horizontale se rapprochant de la perpendiculaire aux rayons du soleil ou une orientation optimisée par rapport aux points cardinaux se rapprochant du sud, ou respectivement du nord, si le bâtiment est situé dans l'hémisphère nord, ou respectivement dans l'hémisphère sud.
Description
Dispositif de couverture à panneau photovoltaïque
L'invention concerne le domaine du bâtiment. La présente invention concerne plus particulièrement la pose de panneaux photovoltaïques sur le toit d'un bâtiment.
Les panneaux photovoltaïques, également appelés panneaux solaires, posés, par exemple, sur le toit d'un bâtiment, permettent de produire de l'électricité grâce à l'énergie solaire. Le brevet EP 1 310 747 enseigne, par exemple, un ensemble de panneau solaire inséré dans le toit d'un bâtiment, le panneau solaire étant fixé sur une plaque comportant des gouttières qui créent des conduites de ventilation ainsi que des canaux d'évacuation d'eau. Un inconvénient est cependant que le panneau solaire de l'ensemble selon le brevet EP 1 310 747, est disposé dans l'alignement du toit et que son orientation par rapport aux points cardinaux, comme son inclinaison par rapport à l'horizontale, sont les mêmes que l'orientation ou l'inclinaison du toit. Pour avoir un rendement optimum, les panneaux solaires doivent en effet avoir une orientation déterminée par rapport aux points cardinaux et une inclinaison déterminée par rapport à l'horizontale en fonction de la latitude du bâtiment. Pour un bâtiment situé dans l'hémisphère nord, à la latitude du centre de la France par exemple, plus l'orientation s'écarte de l'orientation idéale plein sud, plus l'inclinaison revêt alors de l'importance pour améliorer les rendements. De préférence, de manière non limitative, le dispositif de couverture à panneau solaire est utilisé pouf des bâtiments situés dans l'hémisphère nord ou sud, en dehors des régions tropicales. De plus la hauteur du soleil variant au cours de la journée et au cours des mois de l'année, l'inclinaison d'un panneau solaire posé sur toiture, devrait pouvoir aussi s'adapter à ces variations pour pouvoir répondre au mieux aux attentes d'un producteur d'électricité d'origine photovoltaïque. Ainsi par exemple un producteur utilisant sa production pour ses propres besoins et ayant des besoins en particulier durant les mois d'hiver, aura besoin de maximiser sa
production en hiver et donc une inclinaison forte (autour de 60 °) sera privilégiée. Un producteur désirant revendre sa production, aura lui tendance à privilégier les mois d'été propices au forts ensoleillements et donc une faible inclinaison à 20° par rapport à l'horizontale, sera par exemple privilégiée.
La demande de brevet US 2004/007,260 enseigne un assemblage à panneau photovoltaïque à plusieurs positions comprenant une base sur laquelle est fixé un déflecteur supportant un côté d'un panneau photovoltaïque, le panneau photovoltaïque reposant d'autre part sur la base. Le panneau photovoltaïque est ainsi disposé selon un angle aigu par rapport à la base. Un déflecteur est, par exemple placé latéralement pour éviter une prise au vent. Même si une inclinaison par rapport à l'horizontale peut être réglée en fonction de la hauteur du soleil, un inconvénient de ce type d'assemblage est cependant que l'orientation du panneau solaire par rapport aux points cardinaux reste identique à l'orientation du bâtiment. De plus les panneaux solaires sont mal intégrés à la structure du bâtiment. L'intégration des panneaux photovoltaïques au bâtiment est, notamment, encouragée par des mesures financières. Le rachat de l'électricité est par exemple plus cher au kW si les panneaux photovoltaïques sont intégrés au bâtiment. A titre d'exemple non limitatif, le rachat du kW peut ainsi passer de 30 centimes à 56 centimes d'euro en France pour l'année 2008. Selon un critère déterminant, un panneau photovoltaïque est, par exemple, considéré comme intégré au toit si l'étanchéité du toit n'est plus assurée lorsque le panneau photovoltaïque est retiré. La présente invention a pour objet de pallier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur, en proposant un dispositif de couverture à panneau photovoltaïque permettant l'éligibilité aux critères d'intégration au bâtiment mais aussi de corriger une inclinaison du panneau photovoltaïque par rapport à l'horizontale et selon la latitude du bâtiment ou de corriger une orientation du panneau photovoltaïque par rapport aux points cardinaux, afin de se rapprocher des meilleurs conditions.
Cet objectif est atteint grâce à un dispositif de couverture à panneau solaire comprenant :
- une bordure supérieure supportant le panneau solaire et
- une partie de jonction en appui sur une charpente d'un toit d'un bâtiment ou sur des éléments de couverture du toit, la partie de jonction ayant un profil, compatible ou adaptable aux éléments de couverture, le toit étant disposé selon un plan ayant une inclinaison déterminée par rapport à l'horizontale et une orientation déterminée par rapport aux points cardinaux ou le toit ayant une inclinaison nulle par rapport à l'horizontale, caractérisé en ce que la partie de jonction est liée à la bordure supérieure par à au moins un cadre comprenant une ouverture centrale fermée par le panneau solaire, la partie de jonction étant liée à une bordure inférieure dudit cadre et disposée autour de cette bordure inférieure, ledit cadre étant agencé, relativement à l'inclinaison du toit ou à l'orientation du toit ou à l'orientation de la bordure inférieure, de façon à ce que le panneau solaire disposé contre la bordure supérieure ait :
- une inclinaison corrigée par rapport à l'horizontale en se rapprochant de la perpendiculaire aux rayons du soleil ou
- une orientation corrigée par rapport aux points cardinaux en se rapprochant du sud, ou respectivement du nord, si le bâtiment est situé dans l'hémisphère nord, ou respectivement dans l'hémisphère sud.
Selon une autre particularité, le cadre est formé par quatre éléments structurels dont deux éléments structurels latéraux disposés selon la ligne de plus grande pente du toit ou selon l'orientation de la bordure inférieure, au moins deux éléments structurels opposés du cadre étant biseautés, les éléments structurels étant liés entre eux par leurs extrémités, les extrémités jointes deux à deux étant de même hauteur, pour corriger l'orientation du panneau solaire par biseautage des éléments structurels latéraux ou pour corriger l'inclinaison du panneau solaire par biseautage des deux autres éléments structurels'.
- A -
Le panneau solaire peut être réalisé, de manière non limitative, en matériau photovoltaïque opaque comme par exemple le matériau photovoltaïque déposé sous la marque Tedlar ®.
Un autre objectif est de proposer un dispositif de couverture à panneau solaire permettant de réaliser la fonction de puits d'éclairage à l'intérieur du bâtiment.
Selon cet objectif, le panneau solaire est du type panneau photovoltaïque translucide ou semi transparent.
Un autre objectif est de proposer un dispositif de couverture à panneau solaire permettant une inclinaison variable correspondant à la hauteur du soleil dans le ciel.
Selon cet objectif, le dispositif comprend deux cadres dont un cadre supérieur formant la bordure supérieure et un cadre inférieur formant la bordure inférieure, le cadre supérieur étant lié au cadre inférieur par une articulation et un organe souple d'étanchéité ou par un ensemble de volets plastiques d'étanchéité plaqués les uns contre les autres et de rigidité déterminée, permettant une rotation du cadre supérieur par rapport au cadre inférieur, un organe de positionnement étant lié au cadre supérieur et réalisant un réglage de l'inclinaison du cadre supérieur par rapport à l'horizontale.
Selon une autre particularité, l'organe de positionnement est piloté par un dispositif de gestion informatique comprenant un composant de traitement, un composant de mémorisation et une interface de communication, transmettant à un actionneur de l'organe de positionnement, par une ligne de communication, au moins une commande d'inclinaison déterminée du cadre supérieur, la commande d'inclinaison déterminée étant calculée en fonction de données mémorisées représentatives d'une date ou d'une heure ou d'une période de l'année, correspondant à au moins une hauteur déterminée du soleil dans le ciel. Selon une autre particularité, l'organe de positionnement comprend une chambre de commande comprenant un fluide se dilatant sous l'effet de la chaleur, et chauffé selon une intensité proportionnelle à un échauffement
du panneau solaire, la chambre appartenant à un vérin comprenant un cylindre et un piston prolongé par une tige de vérin, le cylindre étant fixé au cadre inférieur et la tige de vérin sortant du cylindre vers le bas, étant liée par une articulation à une barre intermédiaire, la barre intermédiaire étant liée d'autre part, par une articulation, au cadre supérieur pour tirer le cadre supérieur et diminuer l'inclinaison de la bordure supérieure lorsque la température de la chambre augmente et provoque une dilatation du fluide.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux figures données à titre d'exemple non limitatif et référencées ci-dessous :
- les figures 1 et 2 représentent des vues en perspective d'exemples de dispositifs de couverture selon l'invention comprenant chacun un panneau photovoltaïque avec une orientation déterminée par rapport aux points cardinaux et une inclinaison déterminée par rapport à l'horizontale; - la figure 3 représente un schéma d'un exemple de dispositif de couverture selon l'invention ayant une inclinaison par rapport à l'horizontale, variable et commandée;
- la figure 4 représente une vue en perspective d'un exemple de dispositif de couverture selon l'invention ayant une inclinaison par rapport à l'horizontale, variable et commandée ;
- la figure 5 représente un procédé de dimensionnement d'un dispositif de couverture selon l'invention ;
- la figure 6 représente une vue en perspective d'un exemple de dispositif de couverture selon l'invention ayant une inclinaison variable et commandée ;
- la figure 7 représente une vue en perspective d'un exemple de dispositif de couverture en liaison avec d'autres éléments de couverture du toit.
L'invention va à présent être décrite en référence aux figures précédemment citées. Le dispositif de couverture comprenant au moins un cadre ouvert, est installé sur un toit d'un bâtiment. De manière non limitative, le toit du bâtiment peut être réalisé à l'aide de différents éléments (11 ) de
couverture, comme par exemple de la tôle ondulée ou des tuiles ou des ardoises ou de la membrane d'étanchéité ou d'autres éléments de couverture. Un dispositif de couverture à panneau (10) solaire en liaison avec des éléments de couverture (11 ) formés par des plaques de tôle ondulée, est notamment représenté à la figure 7.
Le dispositif de couverture comprend une partie (1 ) de jonction disposée selon le plan du toit et liée à une bordure inférieure (P21 , P22, P23, P24) d'un cadre. La partie (1 ) de jonction, par exemple en métal ou en fibre de verre, repose en appui, sur la charpente du toit ou sur un ou plusieurs éléments (11 ) de couverture du toit. La partie de jonction (1 ) comprend par exemple une zone en contact avec les éléments (11 ) de couverture, cette zone étant montée sur les éléments (11 ) de couverture ou sous les éléments (11) de couverture ou adjacente aux éléments de couverture. Cette zone de contact correspond, par exemple, à une surface de recouvrement permettant d'assurer l'étanchéité.
Une zone inférieure de la partie (1 ) de jonction vient par exemple sur les éléments (11 ) de couverture adjacents inférieurs. Une zone supérieure de la partie (1 ) de jonction vient par exemple sous les éléments (11 ) de couverture adjacents supérieurs. Les zones latérales de la partie (1 ) de jonction viennent par exemple en dessous ou au dessus des éléments (11 ) de couverture adjacents latéraux. La partie (1 ) de jonction du dispositif de couverture à panneau solaire a par exemple un profil complémentaire ou identique au profil des éléments (11 ) de couverture ou permet leur raccordement qui assurera un ensemble étanche. Un dispositif de couverture disposé, de manière non limitative, sur un toit en tôle ondulée, aura par exemple une partie de jonction avec un profil ondulé de même forme et de même dimension que la tôle ondulée utilisée. Un dispositif de couverture à panneau (10) solaire disposé, de manière non limitative, sur un toit avec des ardoises, aura par exemple une partie de jonction réalisant un raccordement, par exemple en zinc, de façon à s'adapter aux nombreux profils possibles d'ardoises et à la longueur de recouvrement entre les ardoises qui dépend de la pente du toit. Ainsi le dispositif de couverture à panneau (10) solaire
réalise une jonction étanche avec les éléments (11 ) de couverture adjacents réalisant ainsi un ensemble étanche avec les éléments (11 ) de couverture adjacents. De manière non limitative, le dispositif de couverture à panneau (10) solaire peut aussi comprendre des éléments de raccordement tels que des équerres de fixation de sa partie de jonction ou de la bordure inférieure (P21 , P22, P23, P24) de son cadre. La bordure (P21 , P22, P23, P24) inférieure du cadre (21 , 22, 23, 24) est par exemple fixée par soudage, par vissage, par collage ou par encastrement avec la partie (1 ) de jonction disposée autour de la bordure inférieure. Les côtés (21 , 22, 23, 24) du cadre du dispositif de couverture à panneau solaire, sont par exemple réalisés par des éléments structurels sous la forme de barre, de poutre ou de traverse. Les éléments structurels forment ainsi le cadre. Le dispositif de couverture à panneau solaire comprend ainsi au moins un cadre ouvert disposé en face d'une ouverture dans le toit. Les éléments structurels du cadre sont par exemple prolongés vers le haut jusqu'à la bordure (S21 , S22, S23, S24) supérieure du dispositif de couverture à panneau solaire. La bordure supérieure reçoit par exemple un panneau (10) solaire, également appelé panneau photovoltaïque, en appui sur la bordure supérieure (S21 , S22, S23, S24) et fermant l'ouverture du cadre. Le panneau (10) solaire est, par exemple, du type panneau photovoltaïque dit « Bi-verre » ou d'un autre type de panneau solaire semi transparent ou translucide, laissant passer une partie de la lumière ou un panneau photovoltaïque opaque ne laissant pas passer la lumière, comme le matériau photovoltaïque déposé sous la marque Tedlar®. De façon avantageuse, le dispositif de couverture à panneau solaire, équipé d'un panneau solaire translucide ou transparent, permet de cumuler les fonctions d'éclairage zénithal et de générateur électrique.
Le cadre (21 , 22, 23, 24) et la partie de jonction (1 ) du dispositif de couverture sont par exemple associés à des matériaux isolants réalisant une isolation thermique, tandis que le panneau photovoltaïque ferme l'ouverture du cadre de façon étanche. Le panneau photovoltaïque est par exemple collé ou plaqué contre un joint périphérique, sur la bordure supérieure.
Le panneau solaire peut aussi être encastré dans le cadre pour avoir une meilleure résistance au vol.
Un dispositif de stockage de l'énergie électrique ou de conversion en courant alternatif en vu d'être revendu ou de consommation d'énergie électrique est par exemple connecté au panneau photovoltaïque. De manière non limitative, des fils de connexion passent par exemple du panneau photovoltaïque par l'intérieur du bâtiment ou passent par l'extérieur du bâtiment. Le cadre ouvert facilite notamment une connexion du panneau solaire avec un dispositif utilisant l'énergie électrique disposé à l'intérieur du bâtiment.
De manière non limitative, les côtés du cadre sont réalisés perpendiculairement au panneau solaire d'inclinaison et d'orientation déterminées par rapport au toit. Les côtés du cadre peuvent aussi être prolongés au niveau de la bordure supérieure d'appui contre le panneau solaire, par une partie de serrage périphérique formée dans l'épaisseur du cadre et venant autour du panneau, la partie périphérique de serrage ayant un bord de serrage perpendiculaire au panneau.
De manière non limitative, selon un exemple de réalisation, l'inclinaison du panneau solaire peut être corrigée par rapport au toit, sans modification de sori orientation par rapport au toit. Selon un autre exemple de réalisation, l'orientation du panneau solaire par rapport au toit peut aussi être corrigée sans modification de son inclinaison par rapport au toit. Selon un autre exemple de réalisation, l'inclinaison et l'orientation du panneau solaire peuvent être corrigés par rapport au toit. Deux côtés opposés du cadre sont, par exemple, réalisés biseautés.
Un élément structurel du cadre formant un côté biseauté, a par exemple ses deux bords opposés, formant en partie les bordures inférieure et supérieure, inclinés l'un par rapport à l'autre selon un angle non nul. Le cadre peut aussi avoir tous ses côtés biseautés. D'autre part, les éléments structurels du cadre sont joints entre eux deux à deux par leurs extrémités pour former des arêtes du cadre. Deux
extrémités jointes entre elles sont réalisées de même hauteur permettant ainsi une jonction étanche et formant les arrêtes du cadre.
De manière non limitative, le repère utilisé sur les figures 1 et 2 correspond à la direction (x) de la ligne de plus grande pente du toit, la direction horizontale (y) et la direction (z) perpendiculaire au plan du toit. La ligne de plus grande pente sera par exemple prise comme référence pour déterminer l'inclinaison d'un plan par rapport à l'horizontale. L'orientation du plan du toit, par rapport aux points cardinaux sera, par exemple, prise selon sa ligne de plus grande pente. Selon l'exemple de la figure 1 , pour chaque côté du cadre, le bord supérieur est incliné par rapport au bord inférieur et les bords latéraux sont de longueurs différentes. De manière non limitative, un élément structurel biseauté du cadre du dispositif de couverture a quasiment une forme de trapèze dont les côtés parallèles sont formés par deux arêtes du cadre. La bordure supérieure est réalisée selon un plan déterminé parallèle au panneau solaire. La ligne (P1 ) de plus grande pente a notamment une orientation déterminée selon les points cardinaux et n'est pas parallèle aux côtés latéraux du cadre. La projection de la ligne (P1 ) de plus grande pente dans un plan (x,y) correspondant au plan du toit est notamment représenté par une droite (Dc), cette droite (Dc) de projection ayant une orientation (B1 ) déterminée par rapport à la direction (x) correspondant à l'orientation du toit. Ainsi un angle d'orientation (B1 ) du panneau relativement au toit, peut être ajouté ou supprimé à l'orientation du toit selon les points cardinaux, pour régler l'orientation du panneau par rapport aux points cardinaux. L'angle (B1 ) d'orientation du panneau va ainsi permettre la correction de l'orientation du toit pour se rapprocher d'une situation idéale voire atteindre la situation idéale. La situation idéale est, par exemple, une orientation plein sud pour un bâtiment de l'hémisphère nord ou une orientation plein nord pour un bâtiment de l'hémisphère sud. De plus la ligne (P1 ) de plus grande pente du panneau solaire a une inclinaison (A1 ) déterminée par rapport au plan (x, y) du toit. Ainsi une inclinaison peut être ajoutée ou supprimée par rapport à l'inclinaison du toit.
L'inclinaison du panneau relativement au toit, ajoutée ou supprimée à l'inclinaison du toit, permet de régler l'inclinaison du panneau par rapport à l'horizontale. L'angle (A1 ) d'inclinaison du panneau va ainsi permettre la correction de l'inclinaison du toit, pour se rapprocher d'une situation idéale voire atteindre la situation idéale. Une situation idéale est déterminée en fonction des besoins au cours de l'année, par exemple pour favoriser la production d'énergie en hiver ou en été.
Le réglage de l'inclinaison du panneau solaire par rapport à l'horizontale et le réglage de l'orientation du panneau solaire par rapport aux points cardinaux sont réalisés en déterminant les dimensions de chacun des côtés du cadre du dispositif de couverture.
De manière non limitative, comme représenté à la figure 2. le toit peut être réalisé avec l'orientation (x) de sa ligne (P1 ) de plus grande pente, optimisée par exemple orientée au sud pour un bâtiment de l'hémisphère nord. Le dispositif de couverture à panneau solaire réalise, par exemple uniquement une correction de l'inclinaison par rapport à l'horizontale. L'angle (A2) de correction peut être ajouté ou supprimé, par rapport au plan du toit. Le cadre du dispositif de couverture comprend, de manière non limitative, deux côtés latéraux biseautés et par exemple en forme de trapèze, un côté supérieur en forme de rectangle et un côté inférieur en forme de rectangle. Si les côtés du cadre sont inclinés selon un angle aigu par rapport au toit, les côtés biseautés du cadre ont alors une forme de trapèze déformé.
De manière non limitative la bordure inférieure forme un rectangle dont les petits côtés ou les grands côtés, correspondent aux éléments structurels latéraux du cadre. Les éléments structurels latéraux du cadre correspondront par exemple aux grands côtés du rectangle, ou respectivement aux petits côtés du rectangle, si la correction de l'orientation par rapport aux points cardinaux est faible, ou respectivement importante. L'embase du dispositif de couverture à panneau solaire est ainsi disposée en mode dit « paysage » ou en mode dit « portrait ». De manière non limitative, sur un versant orienté au nord ou au sud, où seule l'inclinaison doit être corrigée, les dispositifs à panneau solaire avec une embase rectangulaire
seront disposés avec les grands côtés de l'embase horizontaux. De manière non limitative, sur un versant orienté à l'ouest ou à l'est, les dispositifs de couverture à panneau solaire avec une embase rectangulaire seront disposés avec les petits côtés de l'embase horizontaux. De manière non limitative, dans le cas d'un toit disposé à l'horizontale, l'orientation de la bordure inférieure du cadre correspond, par exemple, à l'orientation des côtés latéraux d'un cadre rectangulaire. Les bords inférieurs des côtés latéraux sont par exemple rectangulaires et horizontaux, leur orientation correspondant à la direction du côté du rectangle de plus grande longueur.
Les côtés du cadre sont ainsi dimensionnés de façon à ce que la bordure supérieure soit disposée selon une surface d'appui du panneau solaire dont la ligne de plus grande pente pointe dans une direction déterminée optimisée, en se référant, par exemple aux points cardinaux. La pente de la surface supérieure, prise selon la ligne de plus grande pente, a d'autre part une inclinaison déterminée optimisée par rapport à l'horizontale. La direction déterminée optimisée pointe par exemple vers le sud, pour un bâtiment de l'hémisphère nord et l'inclinaison est, par exemple de 60° pour un bâtiment se trouvant à 50° de latitude nord. Selon les pans du toit disposés face au nord ou face au sud, et selon l'inclinaison des pans de toit, une pente sera ajoutée ou supprimée. Sur un versant orienté au nord avec un pente de l'ordre de 20%, les panneaux peuvent par exemple avoir une pente inverse à celle du versant et avoir ainsi une orientation au sud et une inclinaison optimisée. Une méthode pour déterminer les dimensions du cadre consiste, par exemple en utilisant une station de travail informatique équipée d'un programme de CAO (Conception Assistée par Ordinateur), à saisir l'orientation et l'inclinaison de la bordure inférieure, lors d'une étape (EtpO1 ) d'initialisation. Les dimensions de la bordure inférieure sont par exemple aussi saisies lors de l'étape d'initialisation.
Après la saisie et la mémorisation (cond01 ) de l'orientation et de l'inclinaison de la bordure inférieure, une étape (EtpO2) suivante consiste, par
exemple, à saisir l'inclinaison ou l'orientation de la bordure supérieure. L'inclinaison comme l'orientation du panneau solaire peuvent ainsi être corrigées.
Après la mémorisation (cond02) de l'inclinaison ou de l'orientation de la bordure supérieure ou la mémorisation des deux, une étape (EtpO3) suivante comprend, par exemple, le calcul des dimensions des côtés du cadre du dispositif de couverture à panneau solaire. Le calcul des dimensions des côtés du cadre produit par exemple les hauteurs des arrêtes pour chacun des côtés du cadre. Après le calcul des dimensions des côtés du cadre, les dimensions calculées et mémorisées sont par exemple présentées à l'utilisateur L'utilisateur peut choisir de conserver les dimensions calculées qui sont alors archivées dans un fichier de résultats ou l'utilisateur peut aussi exécuter à nouveau l'étape (EtpO2) de saisie de l'inclinaison ou de l'orientation de la bordure supérieure, pour ensuite relancer le calcul des dimensions et analyser de nouvelles dimensions du cadre. Ainsi l'utilisateur peut ajuster les dimensions du cadre en fonction pour avoir une inclinaison et une orientation correspondant au meilleur compromis sans avoir un cadre trop haut.
De manière non limitative, une hauteur maximale peut aussi être mémorisée dans la station de travail. Après le calcul (cond03) des dimensions du cadre, les hauteurs calculées et mémorisées des arrêtes sont par exemple comparées à la hauteur maximale mémorisée, lors d'une (EtpO4) étape suivante. Si (cond041 ) la hauteur maximale n'est pas dépassée, les dimensions sont par exemple mémorisées comme le résultat final.
Si (cond042) la hauteur maximale est dépassée par une ou plusieurs arêtes, une étape (EtpO5) d'ajustement des données mémorisées correspondant à l'inclinaison ou à l'orientation de la bordure supérieure, est par exemple exécutée. L'orientation mémorisée ou l'inclinaison mémorisée est par exemple réduite selon un angle d'incrémentation déterminé. Cet angle d'incrémentation est par exemple de 1 ° ou de quelques degrés pour avoir un ajustement précis.
Après (cond05) la mémorisation de l'inclinaison ou de l'orientation ajustées, l'étape (EtpO3) de calcul des dimensions est, par exemple, de nouveau exécutée en prenant en compte les données mémorisées ajustées représentatives de l'inclinaison et de l'orientation de la bordure supérieure. Le calcul est, par exemple, suivi d'une nouvelle étape d'ajustement ou d'une étape (EtpO6) de mémorisation du résultat final.
Selon un exemple non limitatif de réalisation, un dispositif de couverture à panneau solaire, disposé sur le versant nord d'un bâtiment de l'hémisphère nord, peut aussi être corrigé selon son inclinaison. La pente du panneau solaire sera par exemple inverse à la pente du toit sur lequel est disposé le panneau solaire. Pour ne pas être gêné par le faîtage, le panneau dépasse par exemple au dessus du faîtage.
A titre d'exemple non limitatif, pour un versant du toit orienté au nord selon une pente à 20%, le dispositif de couverture, disposé par exemple « en paysage » aura son élément du cadre disposé vers le faîtage d'une hauteur de 30cm et son élément de cadre opposé et disposé vers le bas de la pente d'une hauteur 65cm. La hauteur de 65cm permet par exemple de prendre en compte :
- la hauteur de l'élément de cadre opposé, par exemple compensée avec une hauteur de 30cm,
- la pente du versant nord, par exemple à 20% et compensée avec une hauteur de 10cm et
- la pente souhaitée pour le panneau solaire, obtenue par exemple avec une hauteur de 25cm. Les aspects esthétiques ou pratiques ou de résistance mécanique peuvent notamment rentrer en compte pour déterminée les dimensions maximales.
Les côtés du cadre du dispositif de couverture peuvent notamment être dimensionné pour avoir des dimensions optimisées pour se rapprocher au plus d'une orientation optimale selon les points cardinaux et se rapprocher au plus d'une inclinaison optimale par rapport à l'horizontale. Une inclinaison optimale non variable correspond, par exemple, à l'inclinaison
fixée à 30 ° qui permettrait au producteur d'énergie photovoltaïque de tirer le meilleur rendement de son installation au cours des mois d'été.
Le dispositif de couverture à panneau photovoltaïque permet ainsi une génération d'énergie électrique avec un rendement optimisé. De façon avantageuse un panneau photovoltaïque de type verre translucide ou transparent, disposé en face d'une ouverture dans le toit et laissant passer la lumière, est utilisé pour réaliser l'éclairage zénithal. Le dispositif à panneau solaire est ainsi parfaitement intégré au toit du bâtiment et assure la fonction de production d'électricité, la fonction d'étanchéité et la fonction d'éclairage. Les côtés du cadre du dispositif de couverture à panneau solaire sont, par exemple, réalisés en polyester chargé fibre de verre ou en métal. Des éléments de fixation rapportés comme par exemple de la colle, des joints ou des fixations métalliques empêchent par exemple l'enlèvement du panneau. Les profils de la partie (1 ) de jonction compatibles avec les éléments de couverture du toit, permettent notamment de substituer le dispositif à panneau photovoltaïque à au moins une partie des éléments de couverture, sans qu'une modification de la charpente soit nécessaire. De manière non limitative, la bordure (P21 , P22, P23, P24) inférieure peut aussi avoir un profil adapté au profil de la partie (1 ) de jonction. Le toit peut être réalisé avec une charpente bois ou acier, avec ou sans chevronnage et le dispositif de couverture est posé directement sur le toit avec ou sans ajout d'élément' de raccordement ou d'étanchéité supplémentaire. C'est notamment le panneau photovoltaïque, comme par exemple un panneau dit « Bi-verre » ou matériau photovoltaïque déposé sous la marque Tedlar ®, qui assure la fermeture du cadre ouvert.
Comme représenté aux figures 3 et 4, un organe (52) de positionnement peut être lié à un cadre (41 ) supérieur articulé par rapport à un cadre (42) inférieur fixé sur le toit. De manière non limitative les éléments structurels de chacun des deux cadres articulés sont réalisés droits ou biseautés. Les éléments structurels réalisant les côtés du cadre inférieur (42) sont par exemple droits et deux éléments structurels réalisant les côtés du cadre supérieur (41 ) sont par exemple biseautés. Le panneau solaire (10)
représenté sur la figure 3, supporté par le cadre supérieur articulé a ainsi une inclinaison variable. Les cadres peuvent ainsi être plaqués l'un contre l'autre ou écarté l'un de l'autre. De manière non limitative, l'articulation (3) entre les cadres est réalisée par un pivot ou par une rotule. Pour conserver une étanchéité, une membrane (43) souple ou un ensemble de volets déformables élastiques est par exemple disposée entre les deux cadres (41. 42). De manière non limitative, l'organe de commande du positionnement peut être commandé par un actionneur piloté par un dispositif de gestion.
De manière non limitative un ou plusieurs vérins ou moteurs permettent une rotation pour régler l'inclinaison vers le soleil. L'actionneur (6) est par exemple une unité centrale d'alimentation en liquide ou en air pour l'alimentation d'un vérin hydraulique ou pneumatique. Le vérin (52) est par exemple fixé à ses deux extrémités (53, 51 ) par une liaison de type pivot, une extrémité (51 ) étant fixe par rapport au toit et l'autre extrémité (53) étant liée au cadre (41 ) supérieur. Le vérin comprend par exemple un piston lié par une articulation et un cylindre lié par une articulation.
De manière non limitative, l'actionneur (6) peut aussi être un circuit électrique fournissant une commande de puissance à l'organe (52) de positionnement comprenant par exemple un moteur électrique agissant sur une roue dentée, la roue dentée entraînant, par exemple, une crémaillère. Un vérin peut aussi être commandé électriquement.
De manière non limitative, selon un autre exemple de réalisation, l'organe (52) de positionnement peut être réglé manuellement par un utilisateur, dans une position de blocage parmi plusieurs positions de blocage déterminées.
Selon un mode de réalisation représenté à la figure 6, l'organe de positionnement peut aussi comprendre un vérin hydraulique comprenant un fluide liquide ou gazeux dans une chambre en liaison, par un pont thermique, avec l'environnement de l'organe de positionnement. La chambre est, par exemple, disposée dans un cylindre métallique exposé aux rayons lumineux traversant le panneau photovoltaïque et se trouvant dans l'air chauffé dans l'environnement du panneau photovoltaïque. Ainsi l'organe de
positionnement est plus ou moins chauffé en même temps que le panneau photovoltaïque et positionne le panneau photovoltaïque selon son réchauffement. Un vérin disposé vers le bas comprend, par exemple un piston mobil lié par un pivot avec une barre (55) intermédiaire remontant vers le panneau solaire pour réaliser une liaison pivot avec le cadre supérieur. Le cylindre du vérin est par exemple fixé au cadre (42) inférieur. Ainsi le vérin exerce, par exemple un effort de traction entraînant le panneau solaire vers la toiture, lors de la sortie de son piston. La sortie du piston qui correspond à un échauffement du fluide de la chambre du vérin permet ainsi d'abaisser le panneau solaire, lorsque le rayonnement est le plus intense, par exemple en milieu de journée, le soleil étant haut dans le ciel. Ce vérin tend d'autre part à relever le panneau solaire lorsque le rayonnement est moins important, par exemple en fin de journée lorsque le soleil devient rasant, pour augmenter la surface d'exposition. Ainsi l'inclinaison de la bordure (S21 , S22, S23, S24) supérieure par rapport à l'horizontale, peut être réalisée variable. Une inclinaison variable peut notamment être commandée tout au long de la journée afin de suivre les déplacements du soleil. La ligne de plus grande pente du panneau solaire étant, par exemple, orientée vers le sud, le bâtiment étant situé dans l'hémisphère nord, une inclinaison variable du panneau solaire permet d'optimiser le rendement du panneau solaire, pour positionner la ligne (P1 ) de plus grande pente selon une inclinaison déterminée par rapport à l'horizontale. L'inclinaison variable permet notamment de positionner le panneau, de façon continue, au plus proche de la perpendiculaire aux rayons du soleil en s'adaptant à la hauteur du soleil dans le ciel. De manière non limitative, la variation maximale de l'inclinaison correspond à une course (54) maximale de l'organe (52) de positionnement du cadre (41 ) supérieur. De manière non limitative, la partie supérieure peut être inclinée, selon une rotation d'axe horizontal, cet axe étant orienté selon les directions Est et Ouest. De manière non limitative, la membrane d'étanchéité peut être liée à trois côtés du cadre, ou respectivement quatre côtés du cadre, pour
une liaison pivot disposée le long d'un côté du cadre, ou respectivement pour une liaison rotule disposée dans un coin du cadre.
La membrane d'étanchéité peut aussi, de manière non limitative, être remplacée par un ensemble de plaques se chevauchant et se translatant l'une par rapport à l'autre en restant plaquées l'une sur l'autre pour réaliser une liaison étanche. Les plaques chevauchées, par exemple en plastique, comprennent par exemple une partie affinée permettant une inclinaison des plaques. Les plaques supérieures sont par exemple serrées entre des doubles plaques inférieures. Les plaques supérieures liées entre elles comprennent par exemple des zones affinées permettant une déformation de l'ensemble des plaques supérieures afin de conserver une étanchéité quelles que soient leurs positions. De même les plaques inférieures liées entre elles peuvent aussi légèrement se déformer pour conserver une étanchéité. Grâce à ces plaques ou à des volets utilisés de la même façon, le dispositif de couverture à panneau solaire conserve l'étanchéité du toit et peut ainsi être utilisé pour des bâtiments nécessitant une étanchéité au froid ou à la pluie, comme des habitations ou des hangars.
De manière non limitative, la rotation peut être commandée automatiquement, l'inclinaison du panneau photovoltaïque étant, par exemple, réalisée en fonction de la hauteur du soleil tout au long de la journée. Le dispositif (7) de gestion comprend, par exemple des données mémorisées représentatives des différentes hauteurs du soleil dans le ciel, en fonction de la date et en fonction de l'heure de la journée. Le dispositif (7) de gestion peut aussi comprendre un programme de calcul de la hauteur du soleil, à partir de données mémorisées correspondant à la latitude et à la longitude du bâtiment. Un utilisateur saisit par exemple dans le système des données représentatives de là longitude et de la latitude lors d'une phase d'initialisation du dispositif de gestion. La phase d'initialisation comprend, par exemple, aussi la saisie et la mémorisation de la date et de l'heure. Le dispositif de gestion calcule par exemple une inclinaison optimum pour positionner le panneau solaire, au plus proche d'un plan perpendiculaire aux rayons du soleil. Les données d'inclinaison calculées et mémorisées sont par
exemple exploitées pour produire une commande (C6) d'une inclinaison déterminée correspondant à l'inclinaison calculée. De cette façon le dispositif de couverture à panneau solaire peut ainsi être un dispositif suiveur du soleil. Le rendement du panneau solaire est ainsi encore amélioré. II doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes.
Claims
1. Dispositif de couverture à panneau solaire comprenant :
- une bordure supérieure (S21 , S22, S23, S24) supportant le panneau solaire et
- une partie (1 ) de jonction en appui sur une charpente d'un toit d'un bâtiment ou sur des éléments (1 1 ) de couverture du toit, la partie de jonction ayant un profil, compatible ou adaptable aux éléments de couverture, le toit étant disposé selon un plan ayant une inclinaison déterminée par rapport à l'horizontale et une orientation déterminée par rapport aux points cardinaux ou le toit ayant une inclinaison nulle par rapport à l'horizontale, caractérisé en ce que la partie de jonction est liée à la bordure supérieure par à au moins un cadre (21 , 22, 23, 24) comprenant une ouverture centrale fermée par le panneau solaire, la partie (1 ) de jonction étant liée à une bordure (P21 , P22, P23, P24) inférieure dudit cadre et disposée autour de cette bordure inférieure, ledit cadre étant agencé, relativement à l'inclinaison du toit ou à l'orientation du toit ou à l'orientation de la bordure inférieure, de façon à ce que le panneau solaire disposé contre la bordure supérieure ait : - une inclinaison corrigée par rapport à l'horizontale en se rapprochant de la perpendiculaire aux rayons du soleil ou
- une orientation corrigée par rapport aux points cardinaux en se rapprochant du sud, ou respectivement du nord, si le bâtiment est situé dans l'hémisphère nord, ou respectivement dans l'hémisphère sud.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le cadre est formé par quatre éléments structurels (21 , 22, 23, 24) dont deux éléments (23, 24) structurels latéraux disposés selon la ligne de plus grande pente du toit ou selon l'orientation de la bordure inférieure, les éléments structurels étant liés entre eux par leurs extrémités, les extrémités jointes deux à deux étant de même hauteur, au moins deux éléments structurels opposés du cadre étant biseautés pour corriger l'orientation du panneau solaire par biseautage des éléments (23, 24) structurels latéraux ou pour corriger l'inclinaison du panneau solaire par biseautage des deux autres éléments (21 , 22) structurels.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le panneau solaire est du type panneau photovoltaïque translucide ou semi transparent.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif comprend deux cadres dont un cadre (41 ) supérieur formant la bordure supérieure et un cadre (42) inférieur formant la bordure inférieure, le cadre supérieur étant lié au cadre inférieur par une articulation (3) et un organe (43) souple d'étanchéité ou par un ensemble de volets plastiques d'étanchéité plaqués les uns contre les autres et de rigidité déterminée, permettant une rotation du cadre supérieur par rapport au cadre inférieur, un organe (52) de positionnement étant lié au cadre supérieur et réalisant un réglage de l'inclinaison du cadre supérieur par rapport à l'horizontale.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe (52) de positionnement est piloté par un dispositif de gestion (7) informatique comprenant un composant de traitement, un composant de mémorisation et une interface de communication, transmettant à un actionneur (6) de l'organe de positionnement, par une ligne de communication, au moins une commande (C6) d'inclinaison déterminée du cadre supérieur, la commande d'inclinaison déterminée étant calculée en fonction de données mémorisées représentatives d'une date ou d'une heure ou d'une période de l'année, correspondant à au moins une hauteur déterminée du soleil dans le ciel.
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe (52) de positionnement comprend une chambre de commande comprenant un fluide se dilatant sous l'effet de la chaleur, et chauffé selon une intensité proportionnelle à un échauffement du panneau solaire, la chambre appartenant à un vérin comprenant un cylindre et un piston prolongé par une tige de vérin, le cylindre étant fixé au cadre inférieur et la tige de vérin sortant du cylindre vers le bas, étant liée par une articulation à une barre intermédiaire, la barre (55) intermédiaire étant liée d'autre part, par une articulation, au cadre supérieur pour tirer le cadre supérieur et diminuer l'inclinaison de la bordure supérieure lorsque la température de la chambre augmente et provoque une dilatation du fluide.
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