Brevet FR2932831A1 — publié le 20091225

SYSTEME DE MONTAGE DE MODULES SOLAIRES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne à la fois les toitures dans lesquelles des panneaux solaires, photovoltaïques ou thermiques, sont intégrés dans le but de récupérer de l'énergie et de produire de l'électricité, mais tout autre support destiné aux centrales solaires, requérant ou non des contraintes relatives à l'étanchéité. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE De nos jours, il est souhaitable d'installer des panneaux solaires tels que des modules photovoltaïques, sur les toitures pour récupérer de l'énergie solaire et produire de l'électricité. Cette dernière peut être utilisée par les occupants de la maison ou de l'immeuble sur lequel sont placés les panneaux solaires, ou revendue à un opérateur. Or, dans le cadre de contrat de rachat, il peut être précisé que si les capteurs photovoltaïques sont non pas posés sur la toiture, mais intégrés à celle-ci, la valeur de rachat peut être plus élevée. Ceci signifie que ces capteurs photovoltaïques doivent, en dehors de leur rôle de capteurs solaires, remplir le rôle de toiture ou d'éléments de toiture, c'est-à-dire d'assurer une fonction mécanique et d'étanchéité vis-à-vis des intempéries, notamment de la pluie. Actuellement, il est connu de placer les modules solaires au milieu des éléments d'une toiture, l'étanchéité de cette dernière étant réalisée par des éléments placés en-dessous de la toiture. Ainsi, il est connu d'utiliser des bacs placés en-dessous des modules photovoltaïques pour récupérer l'eau de pluie. Les inconvénients majeurs de cette solution sont un alourdissement de l'ensemble de la toiture, ces bacs pesant un certain poids et un montage en deux phases. Il a également été envisagé de poser les modules photovoltaïques de façon � entuilée �, c'est-à- dire la manière des tuiles d'un toit qui se chevauchent les unes au-dessus des autres, avec l'inconvénient d'utiliser des modules spécifiquement dédiés. Le but de l'invention est de proposer un système de montage de modules solaires des plus standards au plus personnalisés, a fortiori intégrés dans la toiture, permettant une performance technique et surtout une mise en place aisée et relativement sécurisante pour l'opérateur. On note, de plus, que l'invention permet un câblage électrique facilement accessible. Dans son application à des toitures, la fonction d'étanchéité s'entend pour prendre en compte la quantité d'eau de ruissellement susceptible de traverser le toit au niveau des modules photovoltaïques et sa récupération et son acheminement à l'extérieur du toit. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'objet principal de l'invention est un système montage de modules solaires comprenant : - des rails de pente (1) installés sur des poutres transversales d'une installation sur laquelle il doit être installé ; - une pluralité de systèmes de blocage de modules comprenant un système de fixation de modules, au moyen de rails de blocage serrés par des systèmes de serrage vis/écrou, placés à l'intérieur du même rail de pente, l'écrou du système vis/écrou débouchant dans la partie supérieure du rail de pente, la tête de la vis de chaque système vis/écrou étant maintenue par un rail intérieur du rail de pente. Selon l'invention, il existe un jeu entre le rail intérieur et la tête de vis de chaque système vis/écrou et le rail de blocage possède deux parties latérales d'appui destinées à serrer chacune un bord supérieur d'un module solaire et en ce que quelques-uns des systèmes vis /écrou possèdent un ressort placé entre la partie supérieure du rail intérieur et la surface inférieure de la partie centrale du rail de blocage, pour maintenir chaque système vis/écrou et le rail de blocage en position ouverte, le système pouvant être entièrement assemblé au préalable avant d'être monté sur l'installation. De préférence, le rail de blocage possède un décrochement longitudinal central dont la largeur est largement inférieure à la distance interne séparant les deux parois latérales du rail de pente, dans le but de permettre à chaque système de vis/écrou et au rail de blocage d'être inclinés de chaque côté, en position non serrée, afin de pouvoir enserrer un module solaire de part et d'autre du rail de pente. Dans la réalisation préférentielle de l'invention appliquée à une toiture, des parties creuses sont formées à l'intérieur du rail de pente, à l'extérieur et à l'intérieur du rail intérieur de celui-ci constituant des goulottes d'écoulement débouchant en bas de la toiture, au niveau d'une éventuelle gouttière. Il est également prévu, selon l'invention, que le système comprenne une lame de protection recouvrant, au moins sur sa partie centrale, mais sur toute sa longueur, le rail de blocage. Il est également prévu que le système puisse comprendre, entre les bords transversaux des modules solaires adjacents, dans le sens de la pente, un joint transversal, d'une hauteur déterminée légèrement supérieure à l'épaisseur des modules solaires devant être enserrés, les deux têtes du joint transversal dépassant pour s'appuyer contre les surfaces des modules solaires. Dans ce cas, il est également prévu que le système comprenne, pour chaque joint transversal, des cavaliers ressorts placés sur le bord inférieur des modules, destinés à enserrer chaque joint transversal. Le système de montage peut se compléter de goulottes d'adjonction fixées sur les parties latérales du rail de pente, en-dessous de l'emplacement réservé aux modules solaires. Pour éviter des vols intempestifs, l'écrou revêt un caractère antivol en possédant des encoches périphériques positionnées de façon déterminée, une douille de manipulation possédant des saillies correspondantes, pour conférer à l'ensemble un caractère antivol. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention avec ses différentes caractéristiques techniques sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de 5 figures représentant respectivement : - figure 1, quatre panneaux photovoltaïques auxquels s'applique le système selon l'invention ; - figure 2, en coupe transversale, le système selon l'invention ; - figure 3, un accessoire du système selon l'invention ; - figure 4, en coupe longitudinale, un joint de panne du système selon l'invention ; et - figure 5, un aménagement antivol du système selon l'invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UNE RÉALISATION DE L'INVENTION Cette réalisation s'applique à une toiture, mais l'invention peut s'appliquer à d'autres installations, par exemple posées au sol. La figure 1 permet de voir quatre modules photovoltaïques M1, M2, M3 et M4, positionnés deux par deux dans la pente d'une toiture. Les deux modules de gauche M1 et M2 sont donc placés dans une position inférieure par rapport aux deux modules de droite M3 et M4 qui se trouvent plus haut dans la toiture. Les modules de ces deux couples de modules M1 et M2, M3 et M4 sont séparés par un rail de pente inférieur placé de manière analogue à un chevron, c'est-à-dire dans la pente de la toiture. Ces modules M1, M2, M3 et M4 doivent donc être montés adjacents de façon étanche pour assurer l'étanchéité de la toiture. Le bridage du rail de pente 1 sur la charpente peut s'opérer de différentes façons grâce à la géométrie de celui-ci. En particulier, il est prévu d'utiliser les bases 19 de celui-ci pour effectuer un bridage au moyen d'un dispositif extérieur, évitant tout affaiblissement mécanique des éléments de la charpente qu'induiraient de multiples perçages de ceux-ci, ce qui est le cas des charpentes métalliques, en particulier. Des fixations par boulons prisonniers dans le rainurage inversé, en position centrale ou par vissage latéral par vis autoperforantes sont également prévues. En référence à la figure 2, on peut voir les principaux éléments mis en jeu dans le système de toiture étanche selon l'invention. En premier lieu, on y voit un rail de pente 1 comportant, entre autre, deux bases 19, un rail intérieur 11. Deux modules photovoltaïques M1 et M2 sont représentés de part et d'autre de ce rail de pente 1. Le tout se complète d'un système de blocage des modules photovoltaïques M1 et M2 au moyen d'un rail lame de blocage 20 longitudinal sur toute la longueur du rail 1 et de plusieurs systèmes vis/écrous 31/33, solidaires du rail intérieur 11 et du rail de blocage 20. Ces ensembles sont montés, au préalable, dans une fente longitudinale 12 de la partie supérieure du rail intérieur 11, la tête 32 de la vis 31 étant plus large que la largeur de la fente 12. Il est prévu également que la largeur de cette fente longitudinale 12 soit supérieure au diamètre de la vis 31 au niveau de la tête 32 pour qu'un jeu subsiste entre ces deux éléments. La partie filetée de chaque vis 31 traverse le rail de blocage 20 par des trous prévus à cet effet. L'écrou 33 est donc vissé sur la vis 31 par-dessus le rail de blocage 20. Un ressort 34 placé entre la surface inférieure du rail de blocage 20 et la surface supérieure du rail intérieur 11 complète le système de serrage vis 31/écrou 33. Dans cette réalisation, le rail de blocage 20 possède un décrochement longitudinal 21 dont la largeur est inférieure à l'écartement des deux parois du rail de pente 1, pour permettre à l'ensemble de fixation de pouvoir s'incliner. Ces modules photovoltaïques M1, M2 possèdent, sur leur flanc, une bride d'extrémité 6 munie d'une patte latérale supérieure 6S et, en correspondance, une patte latérale inférieure 6I, ces deux pattes latérales 6S et 6I enserrant la majeure partie de l'épaisseur de chaque module voltaïque M1 et M2. Sur cette figure 2, le rail de blocage 20 appuie sur chacun des modules photovoltaïques M1 et M2 par deux parties latérales d'appui 23. Un joint d'étanchéité longitudinal 22 complète avantageusement ce montage sur chaque partie latérale d'appui 23. Lorsque l'écrou 33 est relativement dévissé, le rail de blocage 20 peut avoir un débattement latéral léger de part et d'autre du rail de pente 1, étant lui-même en position sortie. Le système de serrage vis 31/écrou 33 étant prisonnier dans le rail intérieur 11, sur toute la longueur du rail de pente 1, permet donc de fixer le rail de blocage sur chacun des deux modules photovoltaïques M1 et M2 adjacents, par serrage de l'écrou 33. Le système est centré par des pions 7 placés sur la paroi du rail intérieur 11. Le ressort 34, traversé par la tige de la vis 31 remplit la double fonction de maintien en position dite sortie ou � ouverte �, c'est-à-dire élevée ou sortie, par le rail de blocage 20. Il remplit également la fonction de freinage dans l'ensemble boulonné par la contrainte mécanique permanente appliquée au système. Le rail de blocage 20 est recouvert d'une lame de protection 26 appelée joint cabochon qui s'insère à l'intérieur d'un évidement longitudinal 21 du rail de blocage 20, au moyen de lamelles flexibles 27. La présence de ce joint cabochon 26 contribue à parfaire l'étanchéité esthétique de l'ensemble. La mise en place de ce joint cabochon 26 se met en place par un simple clipage manuel. On notera que les différentes parties creuses du rail de pente 1, c'est-à-dire la cavité 13 entre le rail 1 et le rail intérieur 11, la partie creuse supérieure 14 à l'intérieur du rail intérieur 11, la partie creuse centrale 15 à l'intérieur du rail 11 et la partie creuse inférieure 18 à l'intérieur de pente 1 permettent l'écoulement jusqu'au bas de la toiture, vers une éventuelle gouttière, de l'eau éventuellement parvenue dans ces parties creuses. En référence aux figures 2 et 3, de manière préventive, il est également prévu un système de fixation par queues d'aronde 16, sur les parties latérales du rail de pente 1 pour pouvoir y fixer des goulottes d'adjonction 40 permettant de récupérer d'éventuelles fuites d'eau, s'étendant sur toute la longueur du rail de pente 1 sur une largeur d'au moins 50 mm, ceci dans le but de récupérer d'éventuelles eaux de condensation. Ainsi, on crée un écoulement continu sans rupture jusqu'à la sortie à vanne de la toiture. En référence à la figure 4, au niveau des bords de pannes des modules photovoltaïques M1 et M3 se trouvant l'un au-dessus de l'autre dans le sens de la pente (voir figure 1), l'étanchéité est assurée par un joint transversal 50 mis en place entre ces deux modules photovoltaïques M1 et M3. Ce joint transversal 50 possède une tête supérieure 51S et une tête inférieure 51I, recouvrant chacune les bords respectifs supérieur et inférieur des deux modules photovoltaïques M1 et M3. Dans sa partie centrale, ce joint transversal 50 possède des lamelles flexibles 52 permettant d'assurer l'étanchéité et le calage de ces deux modules voltaïques M1 et M3 adjacents dans la même pente. La mise en place de ces joints doit avoir lieu avant le bridage mécanique de l'ensemble des modules photovoltaïques. Le maintien en place d'un tel joint transversal 50 est assuré par des cavaliers ressorts 53 qui recouvrent ponctuellement la tête inférieure 51I du joint transversal 50 et qui se clippent sur les bords inférieurs des modules. Ainsi, avec ces différents moyens, on obtient une étanchéité suffisante à la pluie par, entre autres, le joint transversal 50, le joint cabochon 26, le rail de blocage 20 et les différentes parties creuses 13, 14, 15, 18 du rail de pente 1. En référence à la figure 5, l'écrou antivol 60 représenté sur cette figure possède trois encoches 61, placées angulairement à des endroits déterminés. En correspondance, le serrage d'un tel écrou 60 s'effectue au moyen d'une douille de manipulation possédant des saillies dont l'emplacement correspond angulairement à l'emplacement des encoches 61 de l'écrou antivol 60. On permet, ainsi, d'éviter des vols intempestifs des modules photovoltaïques. On note que la réalisation de cette étanchéité du type � par l'extérieur de la toiture � permet de garder la totale accessibilité pour la mise en bonne pratique, suivant les règles de l'art, des opérations de câblage, pendant et après le montage des panneaux photovoltaïques et ceci en offrant la sécurité maximale pour le poseur. Le système selon l'invention peut être utilisé pour monter des installations solaires non montées sur des toitures, mais directement au sol. Dans ce cas, les éléments relatifs à l'étanchéité peuvent être supprimés. Un avantage considérable de ce système de montage est qu'il est entièrement assemblé au sol, en toute sécurité. En effet, dans le cas de son 5 utilisation sur une toiture, son installation sur la charpente, l'insertion des modules et le serrage des écrous sont les seules opérations mécaniques à effectuer sur la toiture. La description a été faite avec le montage de modules photovoltaïques, mais s'applique également au montage de modules thermiques. REVENDICATIONS1. Système de montage de modules solaires (Ml, M2, M3, M4) comprenant : - des rails de pente (1) installés sur des poutres transversales (7) d'une installation sur laquelle il doit être installé ; - une pluralité de systèmes de blocage de modules comprenant un système de fixation de modules, au moyen de rails de blocage serrés par des systèmes de serrage vis (31)/écrou (33), placés à l'intérieur d'un même rail de pente (1), l'écrou (33) du système vis/écrou débouchant dans une fente (12) de la partie supérieure d'un rail intérieur (11), la tête de la vis (32) de chaque système vis/écrou étant maintenue par le rail intérieur (11) du rail de pente (1), caractérisé en ce qu'il existe un jeu entre la fente (12) du rail intérieur (11) et la tête de vis (32) de chaque système vis/écrou et que le rail de blocage (20) possède deux parties latérales d'appui (23) destinées à serrer chacune un bord supérieur d'un module solaire (Ml, M2) et en ce que quelques-uns des systèmes vis (31)/écrou (33) possèdent un ressort (34) placé entre la partie supérieure du rail intérieur (11) et la surface inférieure de la partie centrale du rail de blocage (20), pour maintenir chaque système vis/écrou et le rail de blocage en portion ouverte, le système pouvant être entièrement assemblé au préalable avant d'être monté sur l'installation.30 2. Système de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rail de blocage (20) possède un décrochement longitudinal (21) central dont la largeur est largement inférieure à la distance interne séparant les deux parois internes latérales du rail de pente (1), dans le but de permettre à chaque système vis/écrou et au rail de blocage (20) d'être légèrement inclinés de chaque côté, en position non serrée, afin de pouvoir enserrer un panneau solaire (P1, P2) de part et d'autre du rail de pente (1). 3. Système de montage selon la revendication 1 appliqué à une toiture, caractérisé en ce que les parties creuses (13, 14, 15, 18) à l'intérieur du rail de pente (1), à l'extérieur et à l'intérieur du rail intérieur (11) de celui-ci, constituent des goulottes d'écoulement débouchant en bas de la toiture, au niveau d'une éventuelle gouttière. 4. Système de montage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend, entre les bords transversaux de modules solaires (P1, P2) adjacents, dans le sens de la pente, un joint transversal (50), d'une hauteur déterminée, légèrement supérieure à l'épaisseur des modules solaires devant être enserrés, les deux têtes (51I, 51S) du joint dépassant pour s'appuyer contre les surfaces des modules solaires (P1, P2). 5. Système de montage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque joint transversal (50), des cavaliers ressorts (53) placés sur le bord inférieur des modules et destinés à enserrer localement chaque joint transversal (50). 6. Système de montage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il se complète de goulottes d'adjonction (40) fixées sur les parties latérales du rail de pente (1), en-dessous de l'emplacement réservé aux modules solaires (Ml, M2, M3, M4). 7. Système de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une lame de protection (26) recouvrant, au moins sur sa partie centrale, mais sur toute sa longueur, le rail de blocage (20). 8. Système de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrou (60) revêt un caractère antivol en possédant des encoches périphériques (61) positionnées de façon déterminée, une douille de manipulation (62) possédant des saillies correspondantes (63), pour conférer à l'ensemble un caractère antivol.