WO2016189342A1 - Dispositif de connexion électrique d'installation photovoltaïque - Google Patents

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WO2016189342A1
WO2016189342A1 PCT/IB2015/000754 IB2015000754W WO2016189342A1 WO 2016189342 A1 WO2016189342 A1 WO 2016189342A1 IB 2015000754 W IB2015000754 W IB 2015000754W WO 2016189342 A1 WO2016189342 A1 WO 2016189342A1
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electrical
connection box
panel
side wall
photovoltaic module
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PCT/IB2015/000754
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Inventor
Renaud VIGNAL
Laurent Geron
Lionel FOURDRINIER
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Arcelormittal
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R25/00—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits
    • H01R25/16—Rails or bus-bars provided with a plurality of discrete connecting locations for counterparts
    • H01R25/161—Details
    • H01R25/162—Electrical connections between or with rails or bus-bars
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/23—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings specially adapted for roof structures
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connection box for building exterior facing panel carrying at least one photovoltaic module.
  • a panel is intended primarily for the realization of photovoltaic roofs without being limited thereto.
  • JP10102708 It is known from JP10102708 to avoid the use of cables using, on the one hand, a male electrical connector located near the lower end of the panel and face-down and, on the other hand, a female electrical connector located near the upper end of the panel and on the upper face.
  • the male electrical connector of the top panel is inserted into the female electrical connector of the bottom panel, which electrically connects the photovoltaic module of the top panel to the photovoltaic module of the bottom panel.
  • Such an arrangement does not, however, make it possible to adjust the wiring diagram of the photovoltaic installation in the event of roofing accidents, such as, for example, a chimney stump, a ventilation bushing, a flap, a skylight, a access hatch.
  • the use of electrical cables to circumvent the roof accident is indeed not compatible with male and female electrical connectors.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned problems by providing an electrical connection box facilitating the assembly of the panels and the wiring of the photovoltaic modules.
  • the first object of the invention is an electrical connection box for a building exterior facing panel carrying at least one photovoltaic module comprising an electrical pole at one of its longitudinal ends and an electrical pole of inverse polarity. at the other end, the connection box comprising:
  • a cable outlet situated in the part of the connection box located above the peripheral rim, intended to connect the electrical connection box to an electrical pole of the photovoltaic module carried by the panel
  • connection box may also comprise the following optional characteristics, taken separately or in combination:
  • the peripheral rim is located in the upper third of the lateral wall
  • the peripheral rim is continuous on the periphery of the lateral wall
  • the cable outlet is adjacent to the peripheral rim
  • the cable outlet is in the form of an electrical terminal adapted to connect an electrical plug
  • the removable electrical switch comprises an electrical conductor provided with two ends, each end being in electrical contact with the electrical terminal and the cable outlet respectively;
  • the electrical terminal and the cable outlet are each in electrical contact with an electrical outlet, the two electrical outlets being made accessible by the removal of the removable electrical switch of the connection box.
  • a second object of the invention is constituted by an exterior cladding panel of a building comprising:
  • an upper transverse edge comprising an upper overlap zone intended to be covered by an adjacent panel
  • a lower transverse edge comprising a lower overlapping zone intended to cover an adjacent panel
  • At least one photovoltaic module comprising an electrical pole at one of its longitudinal ends and an electrical pole of inverse polarity at the other end
  • connection box connected to the other pole photovoltaic module electrical via an electrical cable, the connection box comprising:
  • a side wall surrounding the bottom and extending perpendicular thereto, the lateral wall comprising, on its outer face, a peripheral rim for holding the housing in place in the opening,
  • a cable outlet located in the part of the connection box located above the peripheral rim, for connecting the electrical connection box to the other electrical pole of the photovoltaic module
  • a removable electrical switch connecting the electrical terminal to the cable outlet and located on the side wall of the connection box.
  • the panel according to the invention may also include the optional feature that it comprises a recess surrounding the opening.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exterior cladding panel of a building carrying at least one photovoltaic module
  • FIG. 2 is a perspective view of the upper part of the panel of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a perspective view of the lower part of the panel of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a perspective view of an exterior cladding panel of a building carrying at least one photovoltaic module
  • FIG. 5 is a perspective view of the back face of the lower part of the panel of FIG. 4,
  • FIG. 6 is a perspective view of an electrical connection box according to a first embodiment
  • FIG. 7 is a perspective view of a removable electrical switch
  • FIG. 8 is a perspective view of an electrical connection box
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of a roof comprising two exterior cladding panels carrying at least one photovoltaic module,
  • FIG. 10 is a perspective view of an electrical connection box according to a second embodiment.
  • panel will mean a flat-shaped element, that is to say of small thickness compared to its other dimensions.
  • the panel may be in the form of a plate or sheet made of a single material or a composite assembly. In the latter case, the panel is a superposition of several layers of the same material or different materials.
  • the material in question may be, inter alia, a metallic material, a polymer or a ceramic.
  • metal materials mention may be made of steel, aluminum, copper and zinc.
  • the panel is a metal sheet.
  • it is previously galvanized steel and pre-painted to protect it from corrosion.
  • the panel may optionally be foamed on the underside and thus constitute the outer face of a sandwich panel.
  • the panel has preferably been previously shaped by means of any known shaping process among which will be mentioned by way of non-limiting example the folding, profiling, stamping, molding.
  • the panels are assembled by marginal overlapping of their longitudinal edges and their transverse edges and fixed to the load-bearing structure of the building by means of fastening means such as only screws, nails or rivets.
  • photovoltaic module a set of photovoltaic cells interconnected, preferably in series, and isolated from the outside by a protective barrier. It may be, by way of non-limiting example, a module in the form of a flexible tape bonded to the central part of the panel or a module made directly on the central part of the panel by successive layers of layers of nature suitable by vacuum deposition or atmospheric pressure methods.
  • the layout and organization of the photovoltaic cells is not limiting.
  • the cells may be arranged one below the other in a single row or may be arranged in several rows, the rows being connected to each other so as to form a kind of folded tape.
  • the cells are arranged in a single row.
  • the photovoltaic module comprises an electrical pole at one of its longitudinal ends and an electrical pole of inverse polarity at the other end.
  • the exterior cladding panel 1 consists mainly of a first longitudinal edge 2, a second longitudinal edge 3, an upper transversal edge 4, a lower transverse edge 5, the four edges being connected by a central portion 6 covered with at least one photovoltaic module 7.
  • the upper transverse edge 4 comprises an upper covering zone 41 intended to be covered by an adjacent panel during the assembly of the roof.
  • This upper covering zone generally has a width of between 150 and 500 mm depending, among other things, on the slope of the roof.
  • the lower transverse edge 5 comprises a lower covering zone 51 intended to cover an adjacent panel during the assembly of the roof.
  • This lower covering zone generally has a width of between 150 and 500 mm depending, among other things, on the slope of the roof.
  • the upper cover area 41 of the panel 1 comprises an opening 8 for embedding an electrical connection box.
  • the dimensions of the opening are adapted to the electrical connection box provided for this purpose. In particular, the dimensions are adjusted taking into account the thermal expansions and loads that can be exerted on the panel during use.
  • the opening 8 may be obtained by any cutting technique known to those skilled in the art, among which, by way of non-limiting examples, punching, milling, mechanical cutting, laser cutting, cutting with water, oxycutting.
  • the upper overlap zone 41 of the panel 1 also comprises a recess 9 surrounding the opening 8.
  • This recess makes it possible to lower the connection box compared with the periphery of the recess and to integrate the electrical cables connecting the connection box. 7.
  • the recess 9 can be obtained by stamping the panel or by any other shaping technique known to those skilled in the art and adapted to the situation.
  • the lower covering zone 51 comprises a piercing 10, that is to say an opening made in the thickness of the panel.
  • the piercing 10 makes it possible to pass on the rear face of the panel an electric cable connected to the photovoltaic module 7.
  • Piercing 10 may be obtained by any cutting technique known to those skilled in the art, among which, by way of non-limiting examples, punching, milling, mechanical cutting, laser cutting, cutting may be mentioned. with water, oxycutting.
  • the panel 1 also comprises a connection box 11 inserted into the opening 8 made in the panel 1 in the upper covering zone 41.
  • the connection box 1 is connected to the photovoltaic module 7, and particular to its electrical pole located at its upper end, by means of an electric cable 12.
  • the panel 1 also comprises an electrical plug 13 located on the backside of the panel in the lower covering area 51.
  • the electrical plug 13 is connected to the photovoltaic module 7 (not visible in FIG. 5), and in particular at its electrical pole located at its lower end, via an electric cable 14.
  • the electric cable 14 through the panel 1 at the piercing 10 (not visible in the figure).
  • the electrical plug 13 is intended to be connected to the connection box of an adjacent panel 1, when the lower covering area 51 of the electrical plug carrying panel covers the upper covering area 41 of the adjacent panel. In this way, the photovoltaic modules carried by these two panels are electrically connected.
  • connection box 11 is described according to a first embodiment.
  • the connection box comprises, firstly, a bottom 15 bordered by a side wall 16 which rises perpendicular to the bottom.
  • the bottom 15 has no opening to facilitate the good watertightness of the connection box.
  • the bottom 15 is flat in order to minimize the bulk of the connection box and allow its good insertion at the level of the overlap zone between two adjacent outer facing panels.
  • the side wall 16 is of rectangular section and is therefore formed of four lateral sides of the wall.
  • other wall sections are however possible.
  • the bottom and the side wall are preferably made of insulating material, for example by molding a synthetic material, in particular plastic.
  • the side wall 16 comprises, on its outer face, a peripheral rim
  • the peripheral rim 17 makes it possible to press the connection box abutting against the external facing panel when the housing, and in particular the side wall, is inserted into the opening 8 made in the outer facing panel.
  • the peripheral rim 17 consists of a bead of the same material as the side wall of the connection box.
  • the flange can thus be manufactured at the same time as the side wall, for example by molding.
  • the peripheral flange 17 is located in the upper third of the side wall, and more preferably at the upper edge of the side wall, so that the connection box protrudes as little as possible in the upper face of the exterior cladding panel. .
  • Such a configuration makes it possible to ensure a good overlap of two longitudinally adjacent outer facing panels.
  • the peripheral rim 17 is continuous on the periphery of the side wall. This facilitates the achievement of watertightness between the connection box and the outer facing panel. It is however possible to provide a discontinuous peripheral rim if a good seal is not necessary at this level. For these same reasons of watertightness, it is possible to provide, on the underside of the peripheral rim, a seal. This seal will be crushed between the case and the panel when placing the case on the panel. This seal may consist of an adhesive ensuring the bonding of the connection box on the outer facing panel.
  • the bottom 15 and the side wall 16 define an internal cavity 22.
  • the inner cavity 22 comprises an electric terminal 23 of axis perpendicular to the bottom.
  • the electrical terminal 23 makes it possible to electrically connect the connection box of a first panel 1 to the electrical plug 13 of a second panel 1 during the assembly of two adjacent panels.
  • the electrical terminal 23 of the bottom panel connection box and the electrical plug 3 of the top panel fit together.
  • the electrical terminal 23 may be indifferently a male terminal or a female terminal. The kind of plug 13 will simply be adjusted accordingly.
  • the inner cavity 22 may be partially closed by a cover (not shown) closing the cavity with the exception of the upper end of the electrical terminal 23.
  • connection box furthermore comprises a cable outlet 21 situated in the part of the connection box that is above the peripheral rim 17, in other words in the part of the box. accessible from the upper face of the panel 1 once the connection box 11 is inserted into the opening 8 of the panel.
  • This cable outlet 21 makes it possible to connect the upper electrical pole of the photovoltaic module to the connection box via the electric cable 12.
  • the cable outlet 21 is adjacent to the peripheral rim.
  • This arrangement allows the electrical cable 12 to be flush with the panel 1.
  • the cable can thus be glued to the panel and its small size facilitates the covering of the panel by an adjacent panel.
  • the cable outlet 21 is in the form of an electrical terminal, with an axis perpendicular to the bottom, located in the internal cavity 22.
  • This electrical terminal is suitable for plugging a plug electric disposed at the end of the electric cable 12 for connecting the upper electrical pole of the photovoltaic module 7 to the connection box 1.
  • the electrical terminal can be indifferently a male terminal or a female terminal. The kind of electrical plug of the electric cable 12 will simply be adjusted accordingly.
  • the cable outlet 21 allows the passage of an electric cable directly connected to the inside of the connection box.
  • connection box 11 further comprises a removable electrical switch 24 located on the side wall of the connection box.
  • the removable electrical switch 24 connects, by default, the electrical terminal 23 to the cable outlet 21 and opens the electrical circuit between the electrical terminal 23 and the cable outlet 21. In case of opening of the electrical circuit, the electrical connection between two photovoltaic modules 7 carried by two adjacent panels 1 is no longer possible. On the other hand, it is then possible to electrically connect photovoltaic modules carried by panels remote via an additional electrical cable, as will be detailed later in support of Figure 9.
  • the removable electrical switch 24 is located on the side wall of the connection box, preferably on the side wall side intended to be oriented towards the upper transverse edge 4 of the panel. It is thus easy to access when the connection box is inserted into the panel 1, itself placed on the roof. Indeed, the operator does not need to have access to the under-roof to access the removable electrical switch. Access to the upper transverse edge 4 of the panel 1 is sufficient to access the switch.
  • the electrical switch may be located above or below the peripheral rim.
  • the removable electrical switch 24 is inserted into an opening 18 formed in the side wall of the connection box. Part of the removable electrical switch protrudes from the side wall. It is then easy to take over the removable electrical switch and remove it from the connection box by pulling on it.
  • the removable electrical switch 24 is in the form of a roughly rectangular parallelepiped piece, one side of which is open so as to give access to the hollow structure of the part.
  • the interior of the room comprises an electrical conductor 25 provided with two ends 26 flush with the open lateral side.
  • the electrical conductor 25 makes it possible to provide the electrical connection between the electrical terminal 23 and the cable outlet 21, each of the ends 26 being in electrical contact with the terminal respectively. 23 and the cable outlet 21.
  • the removal of the removable electrical switch 24 from the connection box gives access to two electrical sockets 27.
  • Each of the electrical sockets 27 is in electrical contact with the electrical terminal 23 and the cable exit 21, respectively.
  • This removable electrical switch adjusts the wiring diagram of the photovoltaic system according to the roofing accidents. Indeed, as illustrated in FIG. 9, in the event of a roof accident, such as a chimney stack 19, the photovoltaic module 7 carried by the panel 1 adjacent to the roof accident can not be electrically connected to the panel 1 ' located beyond the roof accident by simple interlocking of the electrical plug 13 'of the panel 1' in the connection box 11 of the panel 1. By removal of the removable electrical switch, it is then possible to electrically connect one end an electrical cable 20 on the connection box of the panel 1 adjacent to the roof accident. The other end of the electrical cable 20 is connected to the electrical plug 13 'of the panel 1 - located beyond the roof accident.
  • the removal of the removable electrical switch provides access to the electrical outlet 27 electrically connected to the cable outlet 21, itself electrically connected to the photovoltaic module 7 carried by the panel 1 by means of the electric cable 12.
  • the photovoltaic module 7 is electrically connected as a result of the photovoltaic installation, and in particular to the photovoltaic module 7 'carried by the panel 1 and electrically connected to the electrical plug 13 .
  • the electrical cable 20 used is located on the underside of the panels 1. This makes it possible to avoid the premature degradation of the cable and to preserve the aesthetics of the building.
  • connection box other electronic devices that will allow, for example, to functionalize the connection box. It may be, by way of non-limiting examples, an electronic control, a microconverter, etc.
  • connection box 11 is described according to a second embodiment.
  • connection box 11 comprises all the characteristics of the connection box according to the first embodiment with the exception of the characteristics described below.
  • the cable outlet 21 is in the form of a stud, adjacent to the peripheral rim 17, in which the electric cable 12 is plugged. This arrangement allows the electrical cable 12 to be flush with the panel 1. The cable can thus be glued to the panel and its small size facilitates the covering of the panel by an adjacent panel.
  • the inner cavity 22 is open and includes only the electrical terminal 23.
  • the electrical terminal 23 fits into the electrical plug 13 located in front of an adjacent panel, the electrical plug 13 then acting as the cover of the connection box 11.

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Abstract

L'invention porte sur un panneau de parement extérieur de bâtiment comprenant un bord transversal supérieur comprenant une zone de recouvrement supérieure destinée à être recouverte par un panneau adjacent, un bord transversal inférieur comprenant une zone de recouvrement inférieure destinée à recouvrir un panneau adjacent, une partie centrale, reliant les bords transversaux, recouverte d'au moins un module photovoltaïque, une ouverture, située dans la zone de recouvrement supérieure, dans laquelle est inséré un boîtier de connexion électrique.

Description

Dispositif de connexion électrique d'installation photovoltaïque
La présente invention concerne un boîtier de connexion électrique pour panneau de parement extérieur de bâtiment porteur d'au moins un module photovoltaïque. Un tel panneau est destiné principalement à la réalisation de toitures photovoltaïques sans toutefois y être limité.
Il est connu de réaliser les couvertures de toit avec des panneaux nervurés, par exemple en acier galvanisé prélaqué, dont les bords se chevauchent pour assurer l'étanchéité de la toiture.
Il est par ailleurs connu, notamment de WO2009090347, de rapporter sur la couverture des bâtiments des modules photovoltaïques. Il peut s'agir notamment de modules sous forme de rubans souples collés sur la surface des creux d'onde du panneau nervuré. Dans le futur, il pourrait aussi s'agir de dispositifs photovoltaïques réalisés directement sur la surface des creux d'onde du panneau nervuré notamment par des procédés de dépôt sous vide ou à pression atmosphérique. Ces modules sont reliés entre eux par un réseau de câbles de préférence majoritairement situés en face envers de la couverture de sorte à éviter la dégradation prématurée des câbles et à préserver l'esthétique du bâtiment.
Une telle disposition présente cependant l'inconvénient de nécessiter d'avoir accès à la sous-toiture pour assurer le raccordement, en face arrière des panneaux nervurés, de deux modules successifs.
Il est connu de JP10102708 d'éviter l'utilisation des câbles en ayant recours, d'une part, à un connecteur électrique mâle situé au voisinage de l'extrémité inférieure du panneau et en face envers et, d'autre part, à un connecteur électrique femelle situé au voisinage de l'extrémité supérieure du panneau et en face supérieure. Lors de l'assemblage de deux panneaux de toiture adjacents longitudinalement, le connecteur électrique mâle du panneau supérieur est inséré dans le connecteur électrique femelle du panneau inférieur, ce qui connecte électriquement le module photovoltaïque du panneau supérieur au module photovoltaïque du panneau inférieur. Une telle disposition ne permet cependant pas d'ajuster le schéma de câblage de l'installation photovoltaïque en cas d'accidents de toiture, tels que, par exemple, une souche de cheminée, une douille de ventilation, une chatière, une lucarne, une trappe d'accès. Le recours à des câbles électriques pour contourner l'accident de toiture n'est en effet pas compatible avec les connecteurs électriques mâle et femelle.
La présente invention a pour but de pallier aux problèmes précités en proposant un boîtier de connexion électrique facilitant l'assemblage des panneaux et le câblage des modules photovoltaïques.
A cet effet, l'invention a pour premier objet un boîtier de connexion électrique pour panneau de parement extérieur de bâtiment porteur d'au moins un module photovoltaïque comprenant un pôle électrique à l'une de ses extrémités longitudinales et un pôle électrique de polarité inverse à l'autre extrémité, le boîtier de connexion comprenant :
- un fond,
- une paroi latérale entourant le fond et s'étendant perpendiculairement à celui-ci, la paroi latérale comprenant, sur sa face externe, un rebord périphérique destiné au maintien du boîtier en place dans une ouverture pratiquée dans le panneau de parement extérieur,
- une sortie de câble, située dans la partie du boîtier de connexion se trouvant au-dessus du rebord périphérique, destinée à relier le boîtier de connexion électrique à un pôle électrique du module photovoltaïque porté par le panneau,
- une cavité interne délimitée par le fond et la paroi, comprenant une borne électrique d'axe perpendiculaire au fond, destinée au branchement d'une fiche électrique située en face envers d'un panneau de parement extérieur adjacent,
- un interrupteur électrique amovible reliant la borne électrique à la sortie de câble et situé sur la paroi latérale du boîtier de connexion. Le boitier de connexion selon l'invention peut également comprendre les caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison :
- le rebord périphérique est situé dans le tiers supérieur de la paroi latérale,
- le rebord périphérique est continu sur la périphérie de la paroi latérale,
- la sortie de câble est adjacente au rebord périphérique,
- la sortie de câble se présente sous la forme d'une borne électrique apte au branchement d'une fiche électrique,
- l'interrupteur électrique amovible comprend un conducteur électrique muni de deux extrémités, chacune des extrémités étant en contact électrique avec respectivement la borne électrique et la sortie de câble,
- la borne électrique et la sortie de câble sont chacune en contact électrique avec une prise électrique, les deux prises électriques étant rendues accessibles par le retrait de l'interrupteur électrique amovible du boitier de connexion.
Un second objet de l'invention est constitué par un panneau de parement extérieur de bâtiment comprenant :
- un bord transversal supérieur comprenant une zone de recouvrement supérieure destinée à être recouverte par un panneau adjacent,
- un bord transversal inférieur comprenant une zone de recouvrement inférieure destinée à recouvrir un panneau adjacent,
- une partie centrale, reliant les bords transversaux, recouverte d'au moins un module photovoltaïque comprenant un pôle électrique à l'une de ses extrémités longitudinales et un pôle électrique de polarité inverse à l'autre extrémité,
- un percement situé dans la zone de recouvrement inférieure et traversé par un câble électrique reliant l'un des deux pôles électriques du module photovoltaïque à une fiche électrique située en face envers du panneau dans la zone de recouvrement inférieure,
- une ouverture, située dans la zone de recouvrement supérieure, dans laquelle est inséré un boitier de connexion électrique relié à l'autre pôle électrique du module photovoltaïque par l'intermédiaire d'un câble électrique, le boîtier de connexion comprenant :
o un fond,
o une paroi latérale entourant le fond et s'étendant perpendiculairement à celui-ci, la paroi latérale comprenant, sur sa face externe, un rebord périphérique pour le maintien du boîtier en place dans l'ouverture,
o une sortie de câble, située dans la partie du boîtier de connexion se trouvant au-dessus du rebord périphérique, pour relier le boîtier de connexion électrique à l'autre pôle électrique du module photovoltaïque,
o une cavité interne délimitée par le fond et la paroi, comprenant une borne électrique d'axe perpendiculaire au fond, destinée au branchement d'une fiche électrique située en face envers d'un panneau de parement extérieur adjacent,
o un interrupteur électrique amovible reliant la borne électrique à la sortie de câble et situé sur la paroi latérale du boitier de connexion.
Le panneau selon l'invention peut également comprendre la caractéristique optionnelle selon laquelle il comprend un renfoncement entourant l'ouverture.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre.
Afin d'illustrer l'invention, des essais ont été réalisés et vont être décrits à titre d'exemples non limitatifs, notamment en référence aux figures qui représentent :
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée à titre explicatif mais non limitatif, en référence aux figures annexées qui représentent :
- La figure 1 est une vue en perspective d'un panneau de parement extérieur de bâtiment porteur d'au moins un module photovoltaïque, - La figure 2 est une vue en perspective de la partie supérieure du panneau de la figure 1 ,
- La figure 3 est une vue en perspective de la partie inférieure du panneau de la figure 1 ,
- La figure 4 est une vue en perspective d'un panneau de parement extérieur de bâtiment porteur d'au moins un module photovoltaïque,
- La figure 5 est une vue en perspective de la face envers de la partie inférieure du panneau de la figure 4,
- La figure 6 est une vue en perspective d'un boitier de connexion électrique selon un premier mode de réalisation,
- La figure 7 est une vue en perspective d'un interrupteur électrique amovible,
- La figure 8 est une vue en perspective d'un boitier de connexion électrique,
- La figure 9 est une vue en coupe schématique d'une toiture comprenant deux panneaux de parement extérieur de bâtiment porteurs d'au moins un module photovoltaïque,
- La figure 10 est une vue en perspective d'un boitier de connexion électrique selon un second mode de réalisation.
Les mêmes numéros de référence représentent les mêmes éléments dans chacune des figures.
Dans l'ensemble du texte, on entendra par panneau un élément de forme plate, c'est-à-dire de faible épaisseur comparée à ses autres dimensions. Le panneau peut se présenter sous la forme d'une plaque ou d'une feuille constituée d'un matériau unique ou d'un assemblage composite. Dans ce dernier cas, le panneau est une superposition de plusieurs couches du même matériau ou de matériaux différents. Le matériau en question peut être, entre autre, un matériau métallique, un polymère ou encore une céramique. On pourra citer à titre d'exemple non limitatif de matériaux métalliques l'acier, l'aluminium, le cuivre, le zinc. De préférence le panneau est une tôle métallique. De préférence, il s'agit d'acier préalablement galvanisé et prélaqué afin de le protéger de la corrosion. Le panneau peut optionnellement être moussé en face inférieure et ainsi constituer le parement extérieur d'un panneau sandwich.
Dans le cadre de l'invention, le panneau aura été de préférence préalablement mis en forme au moyen de tout procédé connu de mise en forme parmi lesquels on citera à titre d'exemple non limitatif le pliage, le profilage, l'emboutissage, le moulage.
Pour former un parement extérieur de bâtiment, tel qu'une toiture ou une façade, les panneaux sont assemblés par recouvrement marginal de leurs bords longitudinaux et de leurs bords transversaux et fixés à la structure porteuse du bâtiment par l'intermédiaire de moyens de fixation tels que des vis, des clous ou encore des rivets.
Dans la suite de la description, pour faciliter la compréhension de l'invention, il sera fait seulement référence à une toiture, bien que l'invention puisse être utilisée pour tout parement extérieur de bâtiment.
Dans l'ensemble du texte, on entendra par module photovoltaïque, un ensemble de cellules photovoltaïques reliées entre elles, de préférence en série, et isolées de l'extérieur par une barrière protectrice. Il peut s'agir, à titre d'exemple non limitatif, d'un module sous forme de ruban souple collé sur la partie centrale du panneau ou d'un module réalisé directement sur la partie centrale du panneau par dépôts successifs de couches de natures appropriées par des procédés de dépôt sous vide ou à pression atmosphérique.
Au sein de chaque module photovoltaïque, la disposition et l'organisation des cellules photovoltaïques n'est pas limitative. A titre d'exemple non limitatif, les cellules peuvent être disposées les unes sous les autres en une unique rangée ou peuvent être disposées en plusieurs rangées, les rangées étant reliées les unes aux autres de sorte à former une sorte de ruban plié. De préférence, et afin de faciliter la réalisation, directement sur le panneau, de modules photovoltaïques par des procédés de dépôt sous vide ou à pression atmosphérique, les cellules sont disposées en une unique rangée.
Dans le cadre de l'invention, le module photovoltaïque comprend un pôle électrique à l'une de ses extrémités longitudinales et un pôle électrique de polarité inverse à l'autre extrémité. En référence à la figure 1 , le panneau 1 de parement extérieur de bâtiment est principalement constitué d'un premier bord longitudinal 2, d'un second bord longitudinal 3, d'un bord transversal supérieur 4, d'un bord transversal inférieur 5, les quatre bords étant reliés par une partie centrale 6 recouverte d'au moins un module photovoltaïque 7.
Le bord transversal supérieur 4 comprend une zone de recouvrement supérieure 41 destinée à être recouverte par un panneau adjacent lors de l'assemblage de la toiture. Cette zone de recouvrement supérieure a généralement une largeur comprise entre 150 et 500mm en fonction, entre autre, de la pente du toit.
Le bord transversal inférieur 5 comprend une zone de recouvrement inférieure 51 destinée à recouvrir un panneau adjacent lors de l'assemblage de la toiture. Cette zone de recouvrement inférieure a généralement une largeur comprise entre 150 et 500mm en fonction, entre autre, de la pente du toit.
En référence à la figure 2, la zone de recouvrement supérieure 41 du panneau 1 comprend une ouverture 8 destinée à l'encastrement d'un boîtier de connexion électrique. Les dimensions de l'ouverture sont adaptées au boîtier de connexion électrique prévu à cet effet. En particulier, les dimensions sont ajustées en tenant compte des dilatations thermiques et des charges pouvant s'exercer sur le panneau lors de son utilisation.
L'ouverture 8 peut être obtenue par toute technique de découpe connue de l'homme du métier, parmi lesquelles, on pourra citer, à titre d'exemples non limitatifs, le poinçonnage, le fraisage, la découpe mécanique, la découpe laser, la découpe à l'eau, l'oxycoupage.
De préférence, la zone de recouvrement supérieure 41 du panneau 1 comprend également un renfoncement 9 entourant l'ouverture 8. Ce renfoncement permet d'abaisser le boîtier de connexion comparativement au pourtour du renfoncement et d'intégrer les câbles électriques reliant le boîtier de connexion au module photovoltaïque 7. En ajustant les dimensions respectives du renfoncement, du boîtier de connexion et des câbles électriques, il est ainsi possible de recouvrir de façon jointive la zone de recouvrement supérieure 41 par la zone de recouvrement inférieure 51 d'un panneau adjacent. Ceci favorise l'étanchéité de l'assemblage de deux panneaux adjacents.
Le renfoncement 9 peut être obtenu par emboutissage du panneau ou par toute autre technique de mise en forme connue de l'homme du métier et adaptée à la situation.
En référence à la figure 3, la zone de recouvrement inférieure 51 comprend un percement 10, c'est-à-dire une ouverture pratiquée dans l'épaisseur du panneau. Le percement 10 permet de faire passer en face arrière du panneau un câble électrique relié au module photovoltaïque 7.
Le percement 10 peut être obtenu par toute technique de découpe connue de l'homme du métier, parmi lesquelles, on pourra citer, à titre d'exemples non limitatifs, le poinçonnage, le fraisage, la découpe mécanique, la découpe laser, la découpe à l'eau, l'oxycoupage.
En référence à la figure 4, le panneau 1 comprend également un boîtier de connexion 11 inséré dans l'ouverture 8 pratiquée dans le panneau 1 dans la zone de recouvrement supérieure 41. Le boîtier de connexion 1 est relié au module photovoltaïque 7, et en particulier à son pôle électrique situé à son extrémité supérieure, par l'intermédiaire d'un câble électrique 12.
En référence à la figure 5, le panneau 1 comprend également une fiche électrique 13 située en face envers du panneau dans la zone de recouvrement inférieure 51. La fiche électrique 13 est reliée au module photovoltaïque 7 (non visible sur la figure 5), et en particulier à son pôle électrique situé à son extrémité inférieure, par l'intermédiaire d'un câble électrique 14. Le câble électrique 14 traverse le panneau 1 au niveau du percement 10 (non visible sur la figure).
La fiche électrique 13 est destinée à être branchée sur le boîtier de connexion d'un panneau 1 adjacent, lorsque la zone de recouvrement inférieure 51 du panneau porteur de la fiche électrique recouvre la zone de recouvrement supérieure 41 du panneau adjacent. De la sorte, les modules photovoltaïques portés par ces deux panneaux sont reliés électriquement.
En référence à la figure 6, on décrit le boîtier de connexion 11 selon un premier mode de réalisation. Le boîtier de connexion comprend, tout d'abord, un fond 15 bordé par une paroi latérale 16 qui s'élève perpendiculairement au fond.
De préférence, le fond 15 ne comprend aucune ouverture afin de faciliter la bonne étanchéité à l'eau du boîtier de connexion.
De préférence, le fond 15 est plat afin de minimiser l'encombrement du boîtier de connexion et permettre sa bonne insertion au niveau de la zone de recouvrement entre deux panneaux de parement extérieur adjacents.
Selon la variante illustrée, la paroi latérale 16 est de section rectangulaire et est donc formée de quatre cotés latéraux de paroi. Dans le cadre de l'invention, d'autres sections de paroi sont cependant envisageables.
Le fond et la paroi latérale sont, de préférence, réalisés en matériau isolant, par exemple par moulage d'une matière synthétique, en particulier en plastique.
La paroi latérale 16 comprend, sur sa face externe, un rebord périphérique
17.
Le rebord périphérique 17 permet d'appuyer le boîtier de connexion en butée sur le panneau de parement extérieur lorsque le boîtier, et en particulier la paroi latérale, est inséré dans l'ouverture 8 pratiquée dans le panneau de parement extérieur.
De préférence, le rebord périphérique 17 est constitué d'un bourrelet de la même matière que la paroi latérale du boîtier de connexion. Le rebord peut ainsi être fabriqué en même temps que la paroi latérale, par exemple par moulage.
De préférence, le rebord périphérique 17 est situé dans le tiers supérieur de la paroi latérale, et plus préférentiellement au niveau du bord supérieur de la paroi latérale, de sorte que le boîtier de connexion dépasse le moins possible en face supérieur du panneau de parement extérieur. Une telle configuration permet d'assurer un bon recouvrement de deux panneaux de parement extérieur adjacents longitudinalement.
De préférence, le rebord périphérique 17 est continu sur la périphérie de la paroi latérale. Ceci permet de faciliter la réalisation de l'étanchéité à l'eau entre le boîtier de connexion et le panneau de parement extérieur. Il est cependant possible de prévoir un rebord périphérique discontinu si une bonne étanchéité n'est pas nécessaire à ce niveau. Pour ces mêmes raisons d'étanchéité à l'eau, il est possible de prévoir, en face inférieure du rebord périphérique, un joint d'étanchéité. Ce joint sera écrasé entre le boitier et le panneau lors de la mise en place du boîtier sur le panneau. Ce joint d'étanchéité peut être constitué d'une colle assurant le collage du boitier de connexion sur le panneau de parement extérieur.
En référence à la figure 6, le fond 15 et la paroi latérale 16 définissent une cavité intérieure 22.
La cavité intérieure 22 comprend une borne électrique 23 d'axe perpendiculaire au fond.
La borne électrique 23 permet de relier électriquement le boitier de connexion d'un premier panneau 1 à la fiche électrique 13 d'un deuxième panneau 1 lors de l'assemblage de deux panneaux adjacents. En particulier, lorsque la zone de recouvrement inférieure 51 du panneau supérieur est placée sur la zone de recouvrement supérieure 41 du panneau inférieur, par un mouvement de translation perpendiculaire au plan des panneaux, la borne électrique 23 du boitier de connexion du panneau inférieur et la fiche électrique 3 du panneau supérieur s'emboitent.
La borne électrique 23 peut être indifféremment une borne mâle ou une borne femelle. Le genre de la fiche électrique 13 sera simplement ajusté en conséquence.
L'homme du métier saura ajuster la géométrie et les dimensions respectives de la borne électrique 23 et de la fiche électrique 13 de sorte à assurer une bonne connexion électrique et une bonne étanchéité à l'eau après emboîtement de la borne électrique 23 et de la fiche électrique 13.
La cavité intérieure 22 peut être partiellement fermée par un couvercle (non représenté) fermant la cavité à l'exception de l'extrémité supérieure de la borne électrique 23.
En référence à la figure 6, le boitier de connexion comprend, par ailleurs, une sortie de câble 21 située dans la partie du boitier de connexion se trouvant au-dessus du rebord périphérique 17, autrement dit dans la partie du boitier accessible depuis la face supérieure du panneau 1 une fois que le boitier de connexion 11 est inséré dans l'ouverture 8 du panneau.
Cette sortie de câble 21 permet de relier le pôle électrique supérieur du module photovoltaïque au boitier de connexion par l'intermédiaire du câble électrique 12.
Le fait que la sortie de câble 21 soit située dans la partie du boitier de connexion se trouvant au-dessus du rebord périphérique 17 permet d'éviter que le panneau 1 ne soit percé pour permettre le passage du câble électrique 12.
Selon une variante de l'invention, la sortie de câble 21 est adjacente au rebord périphérique. Cette disposition permet au câble électrique 12 d'affleurer le panneau 1. Le câble peut ainsi être collé sur le panneau et son faible encombrement facilite le recouvrement du panneau par un panneau adjacent.
Selon la variante illustrée de l'invention, la sortie de câble 21 se présente sous la forme d'une borne électrique, d'axe perpendiculaire au fond, située dans la cavité intérieure 22. Cette borne électrique est apte au branchement d'une fiche électrique disposée à l'extrémité du câble électrique 12 destiné à relier le pôle électrique supérieur du module photovoltaïque 7 au boitier de connexion 1 . La borne électrique peut être indifféremment une borne mâle ou une borne femelle. Le genre de la fiche électrique du câble électrique 12 sera simplement ajusté en conséquence.
Alternativement, la sortie de câble 21 permet le passage d'un câble électrique directement connecté à l'intérieur du boitier de connexion.
En référence à la figure 6, le boitier de connexion 11 comprend par ailleurs un interrupteur électrique amovible 24 situé sur la paroi latérale du boitier de connexion.
L'interrupteur électrique amovible 24 relie, par défaut, la borne électrique 23 à la sortie de câble 21 et permet d'ouvrir le circuit électrique entre la borne électrique 23 et la sortie de câble 21. En cas d'ouverture du circuit électrique, la connexion électrique entre deux modules photovoltaïques 7 portés par deux panneaux 1 adjacents n'est plus possible. En revanche, il est alors possible de relier électriquement des modules photovoltaïques portés par des panneaux distants par l'intermédiaire d'un câble électrique additionnel, comme cela sera détaillé ultérieurement à l'appui de la figure 9.
L'interrupteur électrique amovible 24 est situé sur la paroi latérale du boîtier de connexion, de préférence sur le coté latéral de paroi destiné à être orienté vers le bord transversal supérieur 4 du panneau. Il est ainsi facile d'accès lorsque le boîtier de connexion est inséré dans le panneau 1 , lui-même mis en place sur la toiture. En effet, l'opérateur n'a alors pas besoin d'avoir accès à la sous-toiture pour accéder à l'interrupteur électrique amovible. L'accès au bord transversal supérieur 4 du panneau 1 lui suffit pour accéder à l'interrupteur.
En fonction de la profondeur du renfoncement 9 et/ou de la position du rebord périphérique 17, l'interrupteur électrique pourra être situé au-dessus ou en- dessous du rebord périphérique.
De préférence, l'interrupteur électrique amovible 24 est inséré dans une ouverture 18 pratiquée dans la paroi latérale du boîtier de connexion. Une partie de l'interrupteur électrique amovible dépasse de la paroi latérale. Il est alors facile de prendre en main l'interrupteur électrique amovible et de le retirer du boîtier de connexion en tirant dessus.
En référence à la figure 7, l'interrupteur électrique amovible 24 se présente sous la forme d'une pièce approximativement parallélépipédique rectangle dont un coté latéral est ouvert de sorte à donner accès à la structure creuse de la pièce. L'intérieur de la pièce comprend un conducteur électrique 25 muni de deux extrémités 26 affleurant le coté latéral ouvert.
Lorsque l'interrupteur électrique amovible 24 est inséré dans le boitier de connexion, le conducteur électrique 25 permet d'assurer la liaison électrique entre la borne électrique 23 et la sortie de câble 21 , chacune des extrémités 26 étant en contact électrique avec respectivement la borne électrique 23 et la sortie de câble 21.
En référence à la figure 8, le retrait de l'interrupteur électrique amovible 24 du boitier de connexion donne accès à deux prises électriques 27. Chacune des prises électriques 27 est en contact électrique avec respectivement la borne électrique 23 et la sortie de câble 21.
Cet interrupteur électrique amovible permet d'ajuster le schéma de câblage de l'installation photovoltaïque en fonction des accidents de toiture. En effet, comme illustré à la figure 9, en cas d'accident de toiture, tel qu'une souche de cheminée 19, le module photovoltaïque 7 porté par le panneau 1 adjacent à l'accident de toiture ne peut pas être relié électriquement au panneau 1 ' situé au delà de l'accident de toiture par simple emboîtement de la fiche électrique 13' du panneau 1 ' dans le boîtier de connexion 11 du panneau 1. Par retrait de l'interrupteur électrique amovible, il est alors possible de brancher électriquement une extrémité d'un câble électrique 20 sur le boîtier de connexion du panneau 1 adjacent à l'accident de toiture. L'autre extrémité du câble électrique 20 est branchée sur la fiche électrique 13' du panneau 1 - situé au delà de l'accident de toiture.
Plus particulièrement, le retrait de l'interrupteur électrique amovible donne accès à la prise électrique 27 reliée électriquement à la sortie de câble 21 , elle- même reliée électriquement au module photovoltaïque 7 porté par le panneau 1 par l'intermédiaire du câble électrique 12. En branchant le câble électrique 20 sur cette prise électrique 27, on relie électriquement le module photovoltaïque 7 à la suite de l'installation photovoltaïque, et en particulier au module photovoltaïque 7' porté par le panneau l' et relié électriquement à la fiche électrique 13'.
De part la position de l'interrupteur électrique amovible 24, le câble électrique 20 utilisé se trouve en sous-face des panneaux 1. Ceci permet d'éviter la dégradation prématurée du câble et de préserver l'esthétique du bâtiment.
Le retrait de l'interrupteur électrique amovible 24 permet alternativement de connecter sur le boitier de connexion d'autres dispositifs électroniques qui vont permettent, par exemple, de fonctionnaliser le boitier de connexion. Il peut s'agir, à titre d'exemples non limitatifs, d'un contrôle électronique, d'un microconvertisseur,...
En référence à la figure 10, on décrit le boitier de connexion 11 selon un second mode de réalisation.
Le boitier de connexion 11 selon ce second mode de réalisation comprend l'ensemble des caractéristiques du boitier de connexion selon le premier mode de réalisation à l'exception des caractéristiques décrites ci-dessous. Selon ce mode de réalisation, la sortie de câble 21 se présente sous la forme d'un plot, adjacent au rebord périphérique 17, dans lequel le câble électrique 12 est enfiché. Cette disposition permet au câble électrique 12 d'affleurer le panneau 1. Le câble peut ainsi être collé sur le panneau et son faible encombrement facilite le recouvrement du panneau par un panneau adjacent.
La cavité intérieure 22 est ouverte et ne comprend que la borne électrique 23. Lors de l'assemblage des panneaux 1 , la borne électrique 23 s'emboite dans la fiche électrique 13 située en face envers d'un panneau adjacent, la fiche électrique 13 faisant alors office de couvercle du boitier de connexion 11.

Claims

REVENDICATIONS ) Panneau de parement extérieur de bâtiment comprenant :
- un bord transversal supérieur (4) comprenant une zone de recouvrement supérieure (41 ) destinée à être recouverte par un panneau (1) adjacent,
- un bord transversal inférieur (5) comprenant une zone de recouvrement inférieure (51) destinée à recouvrir un panneau (1 ) adjacent,
- une partie centrale (6), reliant les bords transversaux, recouverte d'au moins un module photovoltaïque (7) comprenant un pôle électrique à l'une de ses extrémités longitudinales et un pôle électrique de polarité inverse à l'autre extrémité,
- un percement (10) situé dans la zone de recouvrement inférieure (51) et traversé par un câble électrique (14) reliant l'un des deux pôles électriques du module photovoltaïque à une fiche électrique (13) située en face envers du panneau dans la zone de recouvrement inférieure (51),
- une ouverture (8), située dans la zone de recouvrement supérieure (41 ), dans laquelle est inséré un boîtier de connexion électrique (11) relié à l'autre pôle électrique du module photovoltaïque par l'intermédiaire d'un câble électrique (12), le boîtier de connexion comprenant :
o un fond (15),
o une paroi latérale (16) entourant le fond et s'étendant perpendiculairement à celui-ci, la paroi latérale comprenant, sur sa face externe, un rebord périphérique (17) pour le maintien du boîtier en place dans l'ouverture (8),
o une sortie de câble (21), située dans la partie du boîtier de connexion se trouvant au-dessus du rebord périphérique, pour relier le boîtier de connexion électrique à l'autre pôle électrique du module photovoltaïque,
o une cavité interne (22) délimitée par le fond et la paroi, comprenant une borne électrique (23) d'axe perpendiculaire au fond, destinée au branchement d'une fiche électrique (13) située en face envers d'un panneau de parement extérieur adjacent, o un interrupteur électrique amovible (24) reliant la borne électrique (23) à la sortie de câble (21) et situé sur la paroi latérale du boîtier de connexion.
2) Panneau de parement extérieur de bâtiment selon la revendication 1 comprenant en outre un renfoncement (9) entourant l'ouverture (8).
3) Boîtier de connexion électrique (11 ) pour panneau de parement extérieur de bâtiment porteur d'au moins un module photovoltaïque comprenant un pôle électrique à l'une de ses extrémités longitudinales et un pôle électrique de polarité inverse à l'autre extrémité, le boîtier de connexion comprenant :
- un fond (15),
- une paroi latérale (16) entourant le fond et s'étendant perpendiculairement à celui-ci, la paroi latérale comprenant, sur sa face externe, un rebord périphérique (17) destiné au maintien du boîtier en place dans une ouverture pratiquée dans le panneau de parement extérieur,
- une sortie de câble (21 ), située dans la partie du boîtier de connexion se trouvant au-dessus du rebord périphérique, destinée à relier le boîtier de connexion électrique à un pôle électrique du module photovoltaïque porté par le panneau,
- une cavité interne (22) délimitée par le fond et la paroi, comprenant une borne électrique (23) d'axe perpendiculaire au fond, destinée au branchement d'une fiche électrique (13) située en face envers d'un panneau de parement extérieur adjacent,
- un interrupteur électrique amovible (24) reliant la borne électrique (23) à la sortie de câble (21) et situé sur la paroi latérale du boîtier de connexion. 4) Boitier de connexion électrique selon la revendication 3 pour lequel le rebord périphérique est situé dans le tiers supérieur de la paroi latérale (16).
5) Boitier de connexion électrique selon l'une des revendications 3 ou 4 pour lequel le rebord périphérique est continu sur la périphérie de la paroi latérale (16).
6) Boitier de connexion électrique selon l'une des revendications 3 à 5 pour lequel la sortie de câble (21) est adjacente au rebord périphérique (17).
7) Boitier de connexion électrique selon l'une des revendications 3 à 6 pour lequel la sortie de câble (21) se présente sous la forme d'une borne électrique apte au branchement d'une fiche électrique.
8) Boitier de connexion électrique selon l'une des revendications 3 à 7 pour lequel l'interrupteur électrique amovible (24) comprend un conducteur électrique (25) muni de deux extrémités (26), chacune des extrémités (26) étant en contact électrique avec respectivement la borne électrique (23) et la sortie de câble (21).
9) Boitier de connexion électrique selon l'une des revendications 3 à 8 pour lequel la borne électrique (23) et la sortie de câble (21) sont chacune en contact électrique avec une prise électrique (27), les deux prises électriques (27) étant rendues accessibles par le retrait de l'interrupteur électrique amovible (24) du boitier de connexion.
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