Brevet FR2498664A1 — publié le 19820730

La présente invention a pour objet un élément de toiture ayant une double fonction d'élément de couverture, ayant la forme générale d'une tuile - aux dimensions près - et de panneau de circulation d'un fluide emmagasinant de l'énergie solaire. Dans le domaine des toitures solaires, on connaît des installations dans lesquelles la couverture est assurée par une première série d'éléments séparés d'une seconde série d'éléments ayant pour seule fonction d'assurer la circulation d'un fluide caloporteur et l'échange thermique entre ce fluide et l'énergie solaire captée. De telles installations présentent de nombreux inconvénients tant du point de vue de leur pose et de leur entretien que du point de vue de leur coùt et de leur complexité. La présente invention entend remédier à ces inconvénients en propo flant un élément de toiture possèdant la simplicité de pose des éléments tradi tionnels (tuiles ou analogues) tout en ayant de manière intégrée des canaux de circulation du fluide caloporteur raccordables de tanière quasi automatique au noient de la pose. A cet effet, l'invention a pour objet un élément de toiture solaire d'un bâtiment se présentant sous la forme générale d'une tuile constituant pan. neau d'isolation et panneau de circulation d'un fluide emagasinant de l'éner- gie solaire et comportant un système de raccordement incorporé. Selon l'une des caractéristiques principale de l'invention, ce panneau comporte un élément principal constitué par une plaque sensiblement plane pourvue A ses extrémités longitudinales respectivement d'un talon postérieur tourne vers le haut et d'un rabat antérieur tourne vers le bas, et le long de ses bords latéraux d'une gouttière à rebords et d'un recouvrement permettant l'accrochage des plaques entre elles, ledit élément principal étant équipé dans sa masse d'un canal latéral d'alimentation en fluide froid et d'un canal latéral d'évacuation du fluide chaud, tandis qu'un échangeur thermique plan est relié auxdits canaux latéraux, chacun des canaux d'alimentation et d'évacuation susdits étant pour. vu, en une seule pièce avec ledit élément principal, à son extrémité antérieure d'un coude de raccordement formant embout femelle tourné vers le bas et faisant saillie longitudinalement au-dela dudit rabat, et à son extrémité postérieure d'un coude de raccordement formant embout m31e tourne vers le haut et situé longitudinale ent en-deçà du talon susdit. En outre, la face supérieure de la plaque susdite comporte un capot transparent rapporté de marnière étanche sur 1 l'échangeur susdit pour former une chambre avec effet de serre. De manière préférée, la face inférieure de ladite plaque est pourvue d'une couche isolante. De manie avantageuse, l'extrémité de chaque embout de raccordement possède un épaulement interne pour l'embout femelle et un épaulement externe pour l'embout mâle formant portée pour un joint d'etanchéité annulaire et en ce que chaque embout msle est bordé latéralement de moyens d'ancrage d'un cavalier d'assemblage des embouts mâle et femelle. Dans une variante de réalisation, la plaque comporte sous l'échan- geur un caisson étanche formant chambre sombre. Bnfin, selon un mode préféré de fabrication de l'invention, l'élé- ment principal est réalisé en une seule pièce en matière plastique armée de fibres de verre, au moyen d'une presse. , L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après A titre d'exemple purement indicatif et un limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure X illustre par une vue extérieure deux éléments de toiture consé- cutifs selon un mode préféré de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un raccordement de deux éléments selon la figure 1 au niveau des canaux d'évacuation du fluide chaud, - la figure 3 est une vue en coupe partielle de deux éléments raccordés, le plan de coupe étant parallèle à celui de la figure 2 mais compris entre les deux canaux latéraux d'alimentation et d'évacuation, - la figure 4 illustre par une vue en coupe partielle transversale le raccordement latéral de deux panneaux adjacents, - la figure 5 est une vue partielle de dessus des extrémités adjacentes de deux éléments latéralement voisins. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit deux éléments 1 et 2 en forme générale de tuile susceptible de former couverture d'un bâti ment et module de capteur d'énergie solaire. Les dimensions de ces modules sont variables, mais une dimension préférée sera 130 cm de longueur par 80 Cl de largeur. Chacun de ces panneaux est constitué par une partie ou élément princigt pal 3 constitue par une plaque sensiblement plane possèdant à ses extrémités longitudinales, un talon postérieur 4 et un rabat antérieur 5.Les extrémités latérales de cette plaque sont pourvues respectivement d'au moins une gouttière a rebords 6 et un recouvrement 7 qui seront décrits plus en détail dans la figure 4. Parallèlement au recouvrement 7, la plaque comporte dans sa masse un premier canal latéral 8 d'alimentation de distribution d'un fluide froid destiné à emmagasiner de l'énergie solaire. De même parallèlement à la gouttière A rebords 6, la plaque est également équipe dans sa laasoe @ d'un second canal d'évacuation du fluide chaud. Ce canal n'est pas visible sur la figure 1 laie portera la référence 9 sur les autres figures.Chacun de ces canaux est pourvu à son extrémité antérieure d'un coude de raccordement 8a 9a tourné vers le bas et formant embout femelle, et à son extrémité postérieure, d'un coude de raccordement 8b 9b tourné vers le haut et formant embout mâle. Ces coudes de raccordement sont prévus en une seule pièce avec la plaque 3 et s'étendent pour les embouts femelles au-delà du rabat 5 et pour les embouts mâles en-deçà du talon 4, par rapport au sens longitudinal de la plaque, de manière que le raccordement soit effectif au-dessus d'une portion de la plaque 3, les fuites éventuelles étant drainées par la plaque elle-même agissant comme une tuile en ce qui concerne les eaux pluviales et lesdites fuites. Sur cette figure, on voit enfin un capot 10 transparent à la lumière solaire qui forme un caisson étanche au-dessus de la plaque 3, enfermant ainsi les deux canaux d'alimentation et d'évacuation 8 et 9 et formant entre eux un volume possédant un effet de serre. Entre les deux canaux on peut placer, soit de tanière rajoutée, soit dès la fabrication de l'élément et en une seule pièce avec ce dernier, un échangeur de chaleur ll comportant un canal distributeur antérieur 12 connecté au canal d'alimentation 8 et un canal collecteur postérieur 13 connecté au canal d'évacuation 9 entre lesquels a'étend un faisceau de tubes parallèles dans lesquels circule le fluide à échauffer. Dans le mode de réalisation représenté, et comme cela apparaitra plus clairement en regard des figures suivantes, l'échangeur est en une seule pièce avec l'élément prince pal 3. On voit d'ores et déjà que le panneau de toiture selon l'invention se pose sur une charpente comme une tuile, les embouts mâles et femelles venant à l'aplomb les uns des autres et permettant les raccordements des canaux des panneaux consécutifs. On explicitera en détail ci-après le mode de réalisation préféré des moyens de maintien de ces raccordements. La figure 2 est une vue agrandie en coupe dans l'axe du canal 9 au niveau du raccordement 9a 9b. On retrouve sur cette figure certains des élé- ments déjà décrits en regard de la figure 1, avec les mêmes références. On notera, en regard de cette figure que le talon 4 possède un pro longèrent inférieur 4a permettant l'accrochage du panneau de l'invention sur une structure transversale ici représentée sous la forme d'un profilé en té 14. Cette partie 4a possède une pluralité d'orifices 15 (celui représenté sur la figure est situé en avant du plan de coupe) permettant la mise en place d'un crochet de fixation réglable 16. Sous le panneau, c'est-à-dire sous la plaque 3 qui possède des nervures de raidissement appropriées 3a, on a dispose une couche 17 de matériau d'isolation du type mousse de matière plastique. Ce matériau est collé sous la plaque soit de manière rapportée, soit au moment-même de sa fabrication et lesdite nervures coopèrent k sa fixation. La peau 17a de ce matériau peut constituer surface de parement de sous-toiture et à cet effet peut présenter un aspect esthtique. On remarquera également sur cette figure que la plaque 3 présente des rebords verticaux tels que 3b formant parois latérales d'un caisson fermé par un couvercle 28. Ce caisson forme une chambre sombre permettant une accumulation supplémentaire d'énergie et présente une certaine inertie thermique qui peut éviter les aléas d'ensoleillement et former régulateur dans l'éléva- tion de température du fluide caloposteur. Ce caisson s'étend sous toute la surface de 1'6changeur et est enrobé de la couche d'isolation 17 qui assure la fixation du couvercle 18 sur les parois 3b. L'embout mâle 9b du canal d'évacuation présente à sa partie supérieure un épaulement 19 extérieur alors que l'embout femelle 9a présente un épaulement intérieur 20. Ces épaulements permettent la lise en place d'un joint torique 21 d'étanchéité du raccordemement de deux embouts. Sur la partie supérieure droite de la figure, on a décaie le plan de coupe en avant du plan de coupe général pour faire apparaître le canal de dia- tribution antérieur 12 de la figure 1. Enfin, on a représenté sur cette figure un cache 23 réalisé dans la me matière que la couche isolante 17 qui peut être rapporté sur le support 14 au moyen d'organes élastiques 22a. Ce cache constitue un élément de finition esthétique de la face de parement de soustoiture d'une couverture réalisée avec les panneaux de l'invention. Sur la figure 3 qui est une coupe parallèle à celle de la figure a rais placé plus au centre des panneaux, on retrouve, avec les mêmes références, certains îements précédemment décrits. Cette figure fait apparaitre les moyens de maintien de raccordement 9a 9b qui sont constitués par un cavalier 23 pourvu latéralement de deux tiges d'ancrage 24 qui coopèrent avec des brides 25 soli daires, on une seule pièce, de la plaque 3. Les tiges sont filetées du côté du cavalier et sont conformées à leur autre extrémité de manière à basculer vers l'avant dans la bride 25 lorsque le cavalier est déserré. Ainsi, les moyens 23, 24 peuvent Otre préalablement lis en place dans les brides 25 et, par simple basculement, venir coiffer le raccord femelle 9a pour le serrer sur le raccord mâle 9b. La figure 4 est une coupe illustrant le raccordement latéral de deux panneaux selon l'invention. On voit que le côté droit du panneau de gauche est équipé du recouvrement 7 susdit tandis que le côté gauche du panneau de droite est pourvu d'une gouttière à rebords 6 coiffée par le recouvrement 7. Un élé ment d'étanchéité simple 26 est placé au fond du recouvrement 7. Un second rebord 6a parallèle au premier rebord 6 constitue élément de guidage et d'accrochage latéral des deux panneaux. Il forme également chicane de retenue pour d'éventuelles fuites au niveau des éléments 6 et 7. La figure 5 qui est une vue de dessus de la figure 4 au niveau du talon 4 des éléments selon l'invention montre l'emboitement de ces talon pour deux panneaux voisins et illustre la présence d'un joint d'étanchéité 27 entre eux, qui est la repbntée du joint 26. On notera sur l'ensemble des figures 2 à 4 que les canaux de circulation du fluide caloporteur sont obturés par des bouchons. C'est ainsi que le canal 9 possède un bouchon 28 (figure 2), le canal 12 possède un bouchon 29 et le canal 30 de la figure 3, qui est l'un des canaux du faisceau de l'échangeur, possAde un bouchon 31. Sur cette aie figure, la partie 4a du talon 4 possède une ouverture 32 en face du canal et du bouchon 31. La prFsence de ces bouchons est dûe à un mode particulier de réalisation du panneau selon l'invention, c'est-à-dire, à une fabrication dans un moule à matière plastique stratifiée. Sommairement, cette fabrication consiste à dé- poser une matière plastique armée de fibres de verre sur un fond de moule for sant la partie inférieure du panneau, à placer des noyaux et des broches pour former les réservations et les canaux, à déposer à nouveau de la matière plastique, & fermer le moule par un couvercle dont l'empreinte correspond à la face supérieure de la plaque 3 et à appliquer une pression externe sur les parties de ioules fermées.La satire plastique se polymérise et le démoulage s'opère notamment par le retrait latéral des broches, ce qui laisse des ouvertures dans les canaux, ouvertures qu'il convient d'obturer par les bouchons susdits. On aura également remarqué sur la figure 3 que le panneau possède un peu en-deçà du rabat 5 une gouttière 33 pourvue d'un élément déformable 34 formant joint d'étanchéité pour la partie supérieure du talon qui vient s'y engager. Le panneau selon l'invention sera en ce qui concerne la plaque 3 et l'échangeur 11 de couleur sombre, soit en surface, soit dans la masse. L'invention est avantageuse par le fait qu'elle permet de réaliser une couverture étanche pour un bâtiment avec des éléments ayant de tanière intégrée tous les moyens nécessaires à la circulation d'un fluide caloporteur (eau ou air). Les panneaux sont en outre aisément découpables pour s'adapter à la géométrie de la charpente à laquelle ils sont destinés et dans ce cas,faciles A isoler du point de vue circulation du fluide au noyen de bouchons appropriés. Enfin, les panneaux de faitage sont facilement raccordables a un collecteur général unique du fluide chaud, de même que ceux du bas du toit peuvent entre distribuer par un seul canal d'alimentation en bas de la charpente. L'invention trouvs une application dans le domaine de la construction des bâtiments et de l'exploitation de l'énergie solaire. Elle n'est pas limitée. à la description qui vient entre donnée, mais couvre au contraire, toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son aspect. R E V E N D I C A T I O N S 1. Elément de toiture solaire d'un bâtiment se présentant sous la forme générale d'une tuile constituant panneau d'isolation et panneau de circulation d'un fluide emiagasinant de l'énergie solaire et colportant un système de raccordement incorporé, caractérisé en ce qu'il comporte un élément principal constitué par une plaque sensiblelent plane pourvue A ses extreii'te's longitudinales respectivement d'un talon postérieur tourné vers le haut et d'un rabat antérieur tourné vers le bas, et le long de ses bords latéraux d'une gouttiare A rebords et d'un recouvrement permettant l'accrochage des plaques entre elles, ledit élément principal étant équipé dans sa masse d'un canal latéral d'alimentation en fluide froid et d'un canal latéral d'évacuation du fluide chaud, tandis qu'un échangeur thermique plan est relie auxdits canaux latéraux, chacun des canaux d'alimentation et d'évacuation susdits étant pourvu, en une seule pièce avec ledit élément principal, à son extrémité antérieur d'un coude de raccordement forant embout femelle tourné vers le bas et faisant saillie longitudinalement au-delà dudit rabat, et à son extrémité postérieure d'un coude de raccordement forsant embout mâle tourné vers le haut et situe longitudina 1-ont en du talon susdit. 2. Elément de toiture solaire selon la revendication 1 caractérisé en ou que la face supérieure de la plaque susdite comporte un capot transparent rapporte de manière étanche sur l'échangeur susdit pour former une chambre avec effet de serre. 3. Elément de toiture solaire selon la revendication i ou la revendit cation 2 caractérisé en ce que la face inférieure de ladite plaque est pourvue d'une couche isolante. 4. Elément de toiture solaire selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes caractérisé en ce que l'extrémité de chaque embout de raccordement possède un épaulement interne pour l'embout femelle et un épaulement externe pour l'embout mâle formant portée pour un joint d'étanchéité annulaire et en ce que chaque embout mâle est bordé latéralement de moyens d'ancrage d'un cavalier d'assemblage des embouts laie et femelle. 5. Elément de toiture solaire selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes caractérisé en ce que l'élément principal susdit est de couleur sasore. 6. Elément de toiture solaire selon l'une quelconque des revendica tions précédentes caractérisé en ce que la plaque comporte sous l'échangeur un caisson tanche fondant chambre sombre. 7. Elément de toiture solaire selon l'une quelconque des revendica tions précédentes caractérisé en ce que l'élément principal est réalisé en une seule pince, en matière plastique armée de fibres de verre, au moyen d'une presse. 8. Elément de toiture solaire selon la revendication 7 caractérisé en ce que chacun des canaux latéraux susdits possède une partie débouchante sur au moins l'extrémité longitudinale postérieure de l'élement principal, cette partie étant obturée par un bouchon rapporté. 9. Elément de toiture solaire selon la revendication 3 caractérisé en ce que la couche isolante est formée d'une matière plastique alvéolaire. 10. El Elément de toiture solaire selon la revendication 9 caractérise on ce que ladite couche icolante forme surface de parement intérieur en sous toiture. 11. Blbment de toiture solaire selon l'une quelconque des revendica tisons précédentes caractérisé en ce que le talon susdit possède une partie in férieure pour son accrochage g une structure de support. 12. Elément de toiture solaire selon l'une quelconque des revendica tions précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un élément de joint préinstallé dans le fond du rabat antérieur et de la gouttière latérale.