Brevet FR2436230A1 — publié le 19800411

La présente invention concerne des dispositifs du type "capteurs solaires" permettant de chauffer de l'eau en captant le rayonnement solaire par effet de serre. Les dispositifs connus de ce genre sont constitués d'un coffre ou d'une structure quelconque dans lequel on place un absorbeur métallique une isolation thermique et une couverture transparenteau rayonnement solaire. Dans la majorité des cas on utilixe ce dispositif pour le chauffage solaire d'eau sanitaire, ce qui ne nécessite que de faibles surfaces de captation. On est alors contraint de juxtaposer ces dispositifs avec desmatériaux traditionnels de couvrture, ce qui rend l'intégration impossible sur le plan esthétique. De plus, on ne peut bénéficier sur l'ensemble de la toiture des qualités d'isolant thermique d'un tel dispositif. Le dispositif objet de l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci en effet il est possible, tout en ayant une surface de captation réduite, de couvrir complètement tout un pan de toiture, et par conséquence de bénéficier des qualités d'étanchéité, d'isolation thermique et de finition intérieure sur l'ensemble de ce pan de toiture. De plus l'homogénéité du dispositif permet d'obtenir une réelle intégration Le dispositif objet de l'invention comporte un module capteur comprenant un absorbeur de rayonnement solaire constitué d'un élément creux et plat en tôle de cuivre, d'acier ou autre matériau, une isolation thermique en mousse thermoplastique ou thermodurcissable empêchant le rayonnement vers l'arrière de l'absorbeur, un coffre contenant ces deux éléments et un couvercle transparent en verre ou en une matière plastique transparente au rayonnement solaire. Le dispositif objet de l'invention comporte également un module de couverture et d'isolation, identique en forme et en volume au module capteur mais ne contenant pas d'absorbeur de rayonnement solaire. Le couvercle transparent est ici remplacé par un capot opaque et l'espace libre entre la couverture transparente et le coffre arrière est comblé par une mousse isolante thermiquement ou par de la laine de verre. Le dispositif objet de l'invention comporte égalementun module identique en forme et en volume à l'élément capteur, mais ne comprenant que le coffre arrière et le couvercle, mais ici entièrement réalisés en matériaux transparents. Cet élément sert de lucarne. Le dispositif objet de l'invention comporte également des accessoires de fixation, de connections hydrauliques, d'isolation thermique et d'étanchéité. Les trois modules s'assemblent entre eux et permettent de réaliser un pan de toiture complet. Chaque module se comporte comme une tuile mècanique. Les couvertures et les coffres arrières des différents modules sont mis en forme de telles manières qu'ils puissent se chevaucher et s'emboîter pour réaliser des étan chèités Pour obtenir l'étanchéité dans le sens de la pente de la toiture, des profils situés de part et d'autre des modules, permettent sans avoir recours à des pièces de liaisons intermédioires d'obtenir un double emboîtement et par conséquence d'assurer une étanchéité parfaite. Ces profils sont réalisés sur le plan de joint des couvercles et des coffres arrières des différents modules, c'est-à-dire dans une zone composée de deux épaisseurs de maternes. C'est l'utilisution judicieuse de ces deux épaisseurs qui permet d'obtenir le profil conforme à la présente invention. A titre d'exemple non limitatif et tel qu'il est représenté sur la figure 6, le profil est composé d'une part d'une surface horizontale 12, servant au collage du couvercle sur le coffre arrière, d'un pliage 13 réalisé sur le couvercle et d'une surface verticale 14 d'environ deux centimètres de hauteur, et d'autre part d'une surface horizontale 15 prolongeant la surface de collage, d'un pliage 16 et d'une surface vertcale 17 d'environ deux centimètres et demi. Tel qu'il est représenté sur la figure 6, le profil situé à l'autre extrémité du module présente la même physionomie et est réalisé de la même façon, mais les surfaces verticales 18 et 19 sont ici dirigées vers le bas. C'est ce qui permet de réaliser l'emboitement tel qu'il est représhté sur la figure. Cela implique que le plan de joint du module, vu transversalement à la plus grande longueur dudit module n'est pas horizontale, mais est incliné de façon à ce que par rapport à l'horizontale on ait une différence de niveaux d'environ 2,5 centimètres entre les deux profils. La mise en forme de cesdits profils est obtenue au thermoformage des des couvercles et des coffres arrières des différents modules. Perpendiculairement au sens de la pente de la toiture l'étanchéité est obtenue par simple recouvrement. Ici aussi, c'est la mise en fotme des couvercles et des coffres arrières des différents modules qali permet d'obtenir ce résultat. Atitre d'exemple non limitatif, et tel qu'il est-représenté sur la figure 7, les plans de joints 20 et21 sont prolongés de façon à mesurer une dizaine de centimetres, longueur suffisante pour éviter toute remonté de l'eau. Chaque module se comporte comme un panneau sandwich isolant. En inserrant entre les modules des joints d'isolation thermique, on obtient une toiture uniformément isolé thermiquement. Ces joints ssemboîtent ou se glissent entre deux modules dans un espace spécialement aménagé. A titre d'exemple non limitatif, les joints 11 et 12 de la figure 5 répondent à cette exigence. Ils sont réalisés en mousse souple ou semi-rigide et s'adaptent aux moulures réalisées sur les modules. Pour en faciliter la pose, ces joints sont livrés par tronçons de mêmes longueurs que les modules. Perpendiculairement à la pente de la toiture, ces joints sont creux et peuvent contenir les collecteurs d'eau. Chaque module se comporte comme une tuile, cela veut dire que les joints d'étanchéité entre les modules absorbe les dilatations de cesdits modules. Une autre qualité indispensable d'une toiture est sa tenue au vent: Or, par leur conception et conformément au dispositif décrit dans l'invention,les modules sont extrêmement légers. A titre d'exemple, non limi 2 tatif, un module de 0,7 m pèse 11 Kg . Il est donc nécessaire de fixer les modules sur la charpente pour éviter qu'ils ne soient arrachés par le vent. Pour cela on utilise un accessoire de fixation se fixant sur le litonnage et s'adaptant à la forme d'une moulage située sur le pourtour de chaque module, de manière à maintenir les dits modules sur la charpente. En outre cette pièce collabore à la fixation de deux modules. A titre d'exemple non limitatif, et tel qu'il est représenté sur la figure 4, l'élément 9 permet de fixer les modules sur la charpente sans mnz rv avoir à les perforer, en utilisant la 22 de la figure 6 prévue pour l'isolation thermique, la courbe 23 de la figure 8 s'y adaptant. Ces éléments sont fixés sur les liteaux, préalablement à la pose des Modules, au moyen de tire-fonds. Les modules sont ensuite introduittentre ces éléments qui ont alors un rôle de clef. L'élément 24 de la figure 10 a la même fonction, mais il est utilisé en extrémité de toiture. A titre d'exemple non limitatif, cet accessoire de fixation peut être fabriqué à partir d'une,bande de tôle d'environ quatre centimètres de large. cette tôle est pliée suivant le profil visible sur la figure 8. D'une part il comporte deux courbes symétriques 23 et 25 s'adaptant sur les moulures situées sur les flans des modules et un plat 26 s'appliquant sur les liteaux et comportant un trou de fixation. D'autre part, pour auto riser les dilatations des modules, les deux el- trémitésde cette bande de tôle se superposent en permettant une contraction de la pièce. Un ergot 27 empoche simplement une déformation excessive de la pièce. Pour faciliter le démontage d'un module à la suite d'une détérioration quaconque,ces accessoires de fixation peuvent pivoter. La pièce est alors emboutie telle qu'elle est représentée sur la figure 11 à titre d'exemple non limitatif. Tel qu'il est représenté sur la figure 3, chaque module comporte sur sa face arrière un épaulement destiné à le caler sur le litonnage. Un des critères de choix d'une toiture est son économie. Mais le faible prix de revient du matériau lui-même n'est pas suffisant. Les capteurs solaires actuellement disponibles sur le marché réclament pour leur pose une main d'oeuvre spécialisée et de nombreuses heures de travail sont nécessaires à leur installation. Ces contraintes augmentent considérablement le prix de revient de l'ensemble. Le dispositif objet de l'invention se pose suivant le même principe qu'une tuile traditionnelle, c'est-à-dire sur une charpente munie de liteaux. La pose des éléments est effectuee par un couvreur au moins aussi rapidement que pour une toiture en tuilesmécaniques. On sait que le poids d'un matériau de couverture influe considérablement sur le prix de la charpente. La plupart des matériaux de couverture 2 pèsent aux environs de 50 Kg par m . Le dispositif objet de l'invention 2 pèse 16 Kg par m . Cela permet de réaliser des économie s notables sur la charpente et évite d'avoir recours à des engins de levage. Un matériau de couverture doit comporter des accessoires permettant de réaliser des étanchéités avec des murs pignons ou des faitières. Pour les murs pignons on dispose d'éléments s'adaptant sur le profil,d'étanchéité latérale des modules. Ces élément sont constitués d'un profilé ouvert pouvant se glisser de part et d'autre du module. Ce profilé est prolongé par une bande de tôle d'une quinzaine de centimètres protégeant la façade ou la charpente. Atitre d'exemple non limitatif et telle qu'elle est représentée sur la figure 2, l'étanchéité 6 est réalisée d'une seule pièce par pliage d'une feuille d'un alliage de zinc de cuivre et de titane. Chaque élément est de la longueur est de la longueur d'un module. Dans le cas où l'on veut juxtaposer les modulee à des eléments de couverture traditionnels, on dispose d'un accessoire réalisé de la même fa çon que le premier, mais muni ici d'une bande de tôle pouvant s'inserrer entre la charpente et la rangée de tuiles mitoyennes des capteurs. A titre d'exemples non limitatif, et telle qu'elle est représentée sur la figure 2, l'étanchéité 7 est réalisée d'une seule pièce, par pliage, en alliage de zinc, de cuivreeet de titane. Pour l'évacuation des eaux, on utilise des gouttières classiques en pvc,en zinc ou en un autre matériau. On sait que seul le pan de toiture équipé de modules capteurs sera également équipé de modules non capteurs, c'est-à-dire de modules de couverture et d'isolation thermique. Par conséquent les autres pans de toiture seront recouverts par des matériaux -de couvertures traditionnels. Le faitage du toit sepa réalisé en fonction de ces matériaux et avec les accesseires leur correspondant. Toutes les autres adaptations pourront être réalisées en zinc par un couvreur. L'esthétique d'une toiture a une importance capitale, d'autant plus que les capteurs actuellement disponibles sur le marché ne permettent pas d'obtenir des résultats satisfaisants. Pour éviter d'avoir de grandes surfaces brillantes nuisibles à l'esthétique d'une toiture, les couvercles transparents ou opaques des différents éléments comporteront un relief constitué de nervures, espacées l'une de l'autre d'une vingtaine de centimètres. Telles qu'elles sont représentées sur la figure 12, ces nervures auront également pour effet de rigidifier les couvercles des modules. De plus, les modules seront disponibles en trois couleurs: Rouge brique, brun et gris ardoise. Tel qu'il est représenté sur la figure 1, l'élément capteur contient un absorbeur 1 constitué de deux feuilles d'acier soudées à la molettes, ainsi qu'une sortie et une entrée soudées sur l'absorbeur lui-même par une extrémité et comportant à l'autre extrémité un filetage femelle. Dans un moule dont l'absorbeur est le fond on injecte une mousse thermoplastique ou thermodurcissable 2. Cette opération doit se faire en maintenant l'absorbeur en température, ce qui autorisera les dilatations ultérieures. La sortie et l'entrée de l'absorbeur seront noyées dans la masse; seules les extrémités cmportant les filetages femelles apparaitront. C'est sur l'absorbeur muni de son isolation thermique que l'on thermoforme le coffre arrière en matière plastique. L'isolation thermique fait office de moule, mais étant en contre dépouille, on obtient un ensemble indémoulable, donc solidaire. Les sorties et les entrées de l'absorbeur sont alors recouvertes par le thermoformage. On y introduit une lame effilée pour les dégager. On y introduit alors les embouts filetés mâles devant par la suite recevoir les manchons à joints toriques. Une fois ser rés, ces embouts filetés pinceront la surface du thermoformage située autour de l'orifice, assurant ainsi une étanchéité parfaite. (figure 3) Indépendamment on thermoforme le couvercle transparent 4 en matière plastique et on l'assemble sur le coffre arrière à l'aide d'un joint en silicone 5. Le module de couverture et d'isolation est fabriqué de la même façon. On moule l'isolation thermique en mousse plastique, on thermoforme le coffre arrière sur cette mousse. On assemble le couvercle opaque, lui-même thermoformé, à l'aide d'un joint en silicone. Pour les modules servant de lucarne, on thermoforme le cffre arrière et la couverture en matière plastique transparente. Une telle conception associé à un tel procédé de fabrication permet d'obtenir des éléments extrêmement legers, tous les matériaux concourant 2 à la rigidité de l'ensemble. Un élément de 0,7 m pèse 11Kg. C'est donc une réalisation particulièrement économique, d'une part, par l'économie réalisée sur les matériaux et d'autre part , par la faible part prise par la main d'oeuvre. Sur le plan formel, les modules comportent sur leurs flancs une moulure detinée d'une part à les rigidifier età solidariser la mousse isolante du coffre en matière plastique et d'autrep part à recevoir les joints d'isolation thermique et les accessoires de fixation. Le rayon de courburede cette moulure correspond au rayon de courbure 23 et 25 des accessoires de fixation, ainsi qu'au rayon du joint isolant. Cette moulure 22 est visible sur la figure 6 et sa forme peut être différente de celle décrite sur ladite figure dans la mesure où les joints d'isolation et les accessoires de fixation lui correspondent. Tel qu'il est decrit sur la figure 3, un manchon 8 permettra de réaliser les liaisons hydrauliques entre capteurs. Ce manchon est muni de joints toriques et s'emmanche à force. Ce dispositif permet de poser les capteurs sur la toiture sans se soucier des connections hydrauliques. Le manchon sera noyé dans le joint d'isolation 12 et par conséquent sera isolé thermiquement. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé pour toutes les habitations individuelles et collectives nouvelles. Quand les pentes de toitures le permettent et que l'orientation est satisfaisante, il peut également être utilisé sur des maisons existantes. - REVENDICATIONS 1 - Elément de toiture, caractérisé en ce qu'il camporte un coffre creux ayant une moulure periphérique en creux et fermé par un couvercle également creux, le coffre et le couvercle étant munis chacun d'un profil sur deux côtés opposés et d'un prolongement plat sur les deux autres cotés opposés, et étant assemblés l'un à l'autre le long des profils et des prolongements, et le coffre comportant un épaulement d'accrochage, parallèle aux côtes prolongés, sur sa face inférieure. 2 - Elément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de joint entre le coffre et le couvercle est incliné d'un profil à l'autre, tandis que les profils des deux côtés opposés sont recourbés en sens inverse de sorte que les profils des deux côtés sont emboîtables les uns dans les autres. 3 - Elément suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque profil du couvercle ou du coffre comporte une surface d' assemblageprolongée par une surface verticale. 4 - Elément suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couvercle comporte des nervures espacées de rigidification. 5 - Elément suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le couvercle est en un matériau transparent. 6 - Elément suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient un matériau thermiquement isolant tel que de la mousse ou de la laine de verre. 7 - Elément suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il contient un capteur solaire constitué par un absorbeur dans lequel circule un liquide caloporteur. 8 - Elément suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le coffre est en une matière plastique thermoformée sur une mousse isolante. 9 - Elément suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le coffre est en matériau transparent. 10 - Pan de toiture, caractérisé en ce qu'il comporte un certain nombre d'éléments suivant l'une des revendications 1 à 9, dont les épaulements inférieurs sont accrochés sur des liteaux, les profils latéraux de chaque élément étant emboî- tes dans les profils inverses de l1élément voisin, tandis que les prolongements de chaque élément se chevauchent avec les prolongements des éléments respectivement supérieur et inférieur, des joints thermiquement isolants intercalés entre les éléments et serrés dans les moulures en regard de ces éléments, et des organes de fixation des éléments ayant des courbures correspondant à celles des moulures des coffres et rendus solidaires des liteaux, les joints isolants traversant ces organes qu'ils maintiennènt également. 11 - Pan de toiture suivant la revendication 10, ca ractérisé en ce que les organes de fixation comprennent chacun une bande de tôle pliée sur elle-même,pour former au moins une courbe correspondant à celle des moulures en creux des éléments, et un plat de fixation sur le liteau. 12 - Pan de toiture suivant la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'au moins deux éléments comportant un capteur d'énergie solaire, un manchon de connection hydraulique, noyé dans le joint d'isolation, relie les absorbeurs de ces éléments.