Brevet FR2947305A1 — publié le 20101231

La présente invention a pour objet un dispositif d'éolienne de toiture modulaire. Un dispositif d'éolienne de toiture consiste en une éolienne disposée sur le toit d'un bâtiment, permettant d'utiliser la hauteur dudit bâtiment pour capter les flux d'air. De manière avantageuse, un tel dispositif est de préférence disposé au faîte du toit, en sorte d'utiliser la pente de ce dernier comme déflecteur et donc comme accélérateur. Les rotors utilisés sont de tous types, à savoir à axe de rotation vertical ou horizontal, avec axe de rotation sensiblement dans la direction du vent ou sensiblement à angle droit avec la direction du vent. Les plus fréquents sont les rotors à axe horizontal parallèle au faîte du toit. Les plus fréquents des dispositifs d'éolienne de toiture comportent chacun un rotor placé dans un châssis destiné à être disposé sur le faîte d'une toiture, ledit châssis comprenant sur chacun des deux côtés du toit, de part et d'autre de l'arête faîtière, un ensemble de déflecteurs aptes à concentrer les flux d'air en direction dudit rotor. On connaît de nombreux dispositifs d'éolienne de toiture tels que par exemple ceux décrits dans les documents DE 9314187 et DE 19644890. La mise en oeuvre d'un dispositif d'éolienne de toiture nécessite de nombreux aménagements du bâtiment, que ledit dispositif soit installé lors de la construction dudit bâtiment ou bien ultérieurement. D'autre part, le dispositif d'éolienne doit nécessairement subir des modifications d'ordre structurel pour permettre son adaptation à la forme du toit, et plus exactement à la pente de ce dernier. Or, ces diverses modifications peuvent avoir un impact sur le fonctionnement du dispositif d'éolienne, et pas uniquement sur ses performances. C'est pour cette raison que les dispositifs d'éolienne de toiture sont généralement conçus chacun pour toiture d'un angle d'inclinaison particulier. Aussi, la présente invention a pour but de proposer un dispositif d'éolienne de toiture qui présente de nombreux avantages, d'une part du point de vue du rendement, et d'autre part du point de vue fonctionnement, et qui de plus est modulaire en sorte de pouvoir être adapté à l'architecture du toit, notamment à ses pentes, tout en conservant ses performances de rendement et de fonctionnement. Le dispositif d'éolienne de toiture selon l'invention comporte un rotor d'axe de rotation horizontal sensiblement à angle droit avec la direction du vent, et placé dans un châssis destiné à être disposé sur le faîte d'une toiture, ledit châssis comprenant sur chacun des deux côtés du toit, de part et d'autre de l'arête faîtière, un ensemble de déflecteurs aptes à concentrer les flux d'air en direction dudit rotor, et il se caractérise en ce que chacun desdits ensembles de déflecteurs comprend quatre parois, deux parois latérales, une paroi supérieure et une paroi inférieure, lesdites parois formant un tunnel en forme de cône allant en rétrécissant de son extrémité extérieure vers son extrémité du côté dudit rotor, et elles sont conformées, intérieurement audit tunnel en sorte que la zone de jonction entre deux parois adjacentes présente un profil carré du côté de ladite extrémité extérieure, et un profil arrondi du côté dudit rotor, le passage d'un profil à l'autre étant réalisé progressivement; et en ce que ledit châssis et lesdits ensembles de déflecteurs comportent des moyens conçus aptes à permettre une adaptation aux pentes de la toiture, tout en conservant pour lesdits tunnels le même rapport entre leur ouverture du côté extérieur et leur ouverture du côté dudit rotor. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, le châssis comporte une armature comprenant des premiers éléments conçus aptes à être fixés sur la charpente de la toiture à équiper et à recevoir les ensembles de déflecteurs, et des seconds éléments conçus aptes à recevoir le rotor, lesdits premiers et seconds éléments étant solidarisés les uns aux autres au travers de moyens de liaison évolutifs, adaptables aux pentes de ladite toiture. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention les premiers éléments consistent en deux paires de bras comprenant chacun deux segments faisant entre eux un angle, l'un des bras d'une paire étant destiné à être solidarisé par un segment à la charpente, parallèlement à la pente de celle-ci, tandis que l'autre bras de la même paire est destiné à être solidarisé par un segment à la charpente parallèlement à l'autre pente, les deux segments libres se dressant et étant reliés au travers des moyens de liaison. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les moyens de liaison comprennent un élément plat disposé dans un plan vertical perpendiculaire à l'arête faîtière, et dans lequel est pratiqué une lumière en forme d'arc de cercle au travers de laquelle est réalisée la liaison avec le segment libre d'un bras avec possibilité de déplacement de l'organe de liaison dans ladite lumière. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, la jonction de la paroi inférieure d'un ensemble de déflecteurs avec la paroi inférieure de l'autre ensemble de déflecteurs, est réalisée au travers d'une pièce en matériau souple ou semi-rigide, conçue apte à être déformée et/ou découpée en sorte de s'adapter aux pentes de la toiture. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention la pièce en matériau souple ou semi-rigide est constituée de deux parties reliées et assemblées au moyen d'un joint. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, la jonction de la paroi supérieure d'un ensemble de déflecteurs avec la paroi supérieure de l'autre ensemble de déflecteurs, est réalisée au travers d'une pièce en matériau souple ou semi-rigide, conçue apte à être déformée et/ou découpée en sorte de s'adapter aux pentes de la toiture. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé : - la figure 1 représente une vue schématique partielle en perspective d'une partie d'un dispositif d'éolienne de toiture selon l'invention, installé sur une charpente. - la figure 2 représente une vue schématique partielle en 5 élévation de profil de la même partie du même dispositif sur la même charpente. - la figure 3 représente une vue schématique partielle du dispositif selon l'invention sur la même charpente. - les figures 4a et 4b représentent des vues en 10 perspective d'éléments composant le même dispositif. - la figure 5 représente une vue schématique en perspective d'un dispositif d'éolienne de toiture selon l'invention. - les figures 6a, 6b, 6c et 6d représentent des vues schématiques en élévation de profil du même dispositif dans des 15 configurations différentes d'utilisation, en fonction des pentes de la toiture. En référence à la figure 1, on peut voir une toiture 1 et plus particulièrement une partie de sa charpente 10, notamment des chevrons 11 et une panne faîtière 12, destinée à recevoir un 20 dispositif d'éolienne de toiture selon l'invention. On notera que dans la description qui va suivre il sera fait référence à l'installation d'un dispositif d'éolienne de toiture sur un toit, sachant qu'il est parfaitement possible d'en installer plusieurs sur un même toit, de manière juxtaposée ou non. 25 La toiture 1 est de type classique, à savoir qu'elle comporte deux pentes 13 et 14 faisant chacune le même angle. Le dispositif d'éolienne de toiture selon l'invention est adaptable la toiture 1 quel que soit l'angle d'inclinaison des pentes 13 et 14. On notera qu'il est possible également d'adapter le 30 dispositif d'éolienne de toiture selon l'invention à une toiture dont les deux pentes sont d'angles d'inclinaison différents. Sur la figure 1 on peut voir également une partie du châssis 2 du dispositif d'éolienne de toiture selon l'invention, qui comprend : 35 - des traverses 20 solidarisées aux chevrons 11, transversalement à ceux-ci, - des premiers éléments 21 de support fixés sur les traverses 20 - des seconds éléments 22 de support solidarisés aux premiers éléments 21 et destinés à porter le rotor, non représenté. En référence également à la figure 2, on peut voir que les premiers éléments 21 consistent en deux paires de bras 23 comprenant chacun deux segments 24 et 25 faisant entre eux un angle, en l'occurrence, non limitativement, de 140°. Pour chacune des paires de bras 23, les segments 24 des deux bras 23 sont solidarisés aux traverses 20, l'un du côté de la pente 13 et l'autre du côté de la pente 14, tandis que les segments 25 se dressent vers le haut pour être reliés aux seconds éléments 22 au travers d'une platine de liaison 26. La fixation de chaque segment 25 à la platine de liaison 26, est réalisée au niveau de cette dernière au travers d'une lumière 27 en forme d'arc de cercle, dans laquelle peut se déplacer un organe de liaison de type vis ou analogue, et qui permet un déplacement angulaire du segment 25 et donc du bras 23 par rapport à la platine 26, en sorte de permettre une adaptation à la pente 13 ou 14. Les seconds éléments 22 consistent en deux potences solidaires chacune d'une platine de liaison 26, et reliées par une poutre 28 parallèle à la panne faîtière 12. On notera que chacun des platines 26 comporte du côté intérieur un support 29 destiné à la solidarisation du rotor. Après avoir lié fixement tous les éléments du châssis 2 entre eux, ainsi qu'à la charpente 10 par l'intermédiaire des traverses 20, le châssis 2 est garni de moyens déflecteurs comme cela est visible sur la figure 3, qui forment deux tunnels 3, disposés de part et d'autre des seconds moyens 22, dont n'est visible que la poutre 29, chacun des tunnels 3 comprenant du côté extérieur une ouverture 30 et du côté intérieur une ouverture 31 débouchant sur le rotor non représenté. Les tunnels sont de forme générale conique, c'est-à-dire qu'ils vont en rétrécissant de l'ouverture 30 vers l'ouverture 31. Chacun des tunnels 3 comprend une paroi inférieure 32 fixée aux traverses 23, deux parois latérales 33 enserrant la paroi inférieure 32 et fixée chacune à un bras 23, et une paroi supérieure 34 enserrée entre les deux parois latérales 33 et fixée à ces dernières. La jonction entre deux parois adjacentes est réalisée au travers d'une zone 35 en portion de cône, c'est-à-dire que cette jonction présente un profil carré du côté de l'ouverture 30, et un profil arrondi selon un grand rayon du côté de l'ouverture 31, le passage d'un profil à l'autre se faisant progressivement. Ainsi l'ouverture 30 consiste en un rectangle tandis que l'ouverture 31 est de forme ovale ou oblongue. La jonction entre les deux parois inférieures 32 des deux tunnels 3 est réalisée au moyen d'une pièce 36 en matériau souple ou semi-rigide, représentée seule sur la figure 4b, tandis que la jonction entre les parois supérieures 34 est réalisée au moyen d'une pièce 37 en matériau souple ou semi-rigide, représentée seule sur la figure 3. Les pièces 36 et 37 sont destinées à recouvrir plus ou moins les parois respectivement 32 et 34, en fonction de l'inclinaison des pentes 13 et 14. On notera que ces pièces 36 et 37 peuvent être prévues recoupables. Par ailleurs la pièce 37 peut être prévue en deux parties assemblables au moyen d'un joint de jonction. Après assemblage des moyens déflecteurs, le dispositif d'éolienne de toiture 4 selon l'invention, représenté sur la figure 5, peut être habillé en sorte de l'harmoniser avec l'esthétique du bâtiment équipé. Les tunnels 3, dont un seul est visible, sont ainsi recouverts d'un toit 40, tandis que les parois latérales 33 sont garnies de joues 41. On notera que les ouvertures 30 des tunnels 3 sont équipées d'un encadrement 42 dont les éléments sont biseautés. Le rotor 5 qui est disposé à la jonction des deux tunnels 3 est d'axe horizontal, sensiblement à angle droit avec la direction du vent. Il peut présenter différentes architectures, non limitativement de type Savonius par exemple. En référence maintenant aux figures 6a, 6b, 6c et 6d, on peut voir quatre configurations différentes d'installation du dispositif d'éolienne de toiture selon l'invention, chacune différentes du fait des angles de pente de la toiture 1, respectivement de 20°, 30°, 40° et 60° par rapport à l'horizontale. Les tunnels 3 ne sont pas déformés par contre leurs parois inférieures 32 étant parallèles aux pentes 13 et 14, il se crée, en fonction de l'angle d'inclinaison, un écart angulaire entre les deux tunnels 3. Les espacements créés par cet écart angulaire, sont comblés au moyen des pièces 36 et 37, qui permettent d'assurer une continuité des parois inférieures 32 et supérieures 34. Les pièces 36 et 37 présentent une section transversale de forme particulière, ainsi la pièce 37 est de forme concave, sensiblement de manière concentrique au rotor 5, tandis que la pièce 36 est convexe. Ainsi, les tunnels 3 conservent leurs caractéristiques techniques quelle que soit l'inclinaison de la toiture. Du point de vue fabrication, le châssis 2 est réalisé en métal, tandis que les moyens déflecteurs sont réalisés en matière plastique. De manière avantageuse, les différentes parois 32, 33 et 34 sont obtenues par moulage, en intégrant des moyens d'emboîtement, en sorte de permettre une mise en oeuvre place aisée. REVENDICATIONS1) Dispositif d'éolienne de toiture comportant un rotor (5) d'axe de rotation horizontal sensiblement à angle droit avec la direction du vent, et placé dans un châssis (2) destiné à être disposé sur le faîte d'une toiture (1), ledit châssis comprenant sur chacun des deux côtés du toit (13, 14), de part et d'autre de l'arête faîtière, un ensemble de déflecteurs (3) aptes à concentrer les flux d'air en direction dudit rotor (5), caractérisé en ce que chacun desdits ensembles de déflecteurs (3) comprend quatre parois, deux parois latérales (33), une paroi supérieure (34) et une paroi inférieure (32), lesdites parois formant un tunnel (3) en forme de cône allant en rétrécissant de son extrémité extérieure (30) vers son extrémité (31) du côté dudit rotor (5), et elles sont conformées, intérieurement audit tunnel (3) en sorte que la zone (35) de jonction entre deux parois (32, 33, 34) adjacentes présente un profil carré du côté de ladite extrémité extérieure (30), et un profil arrondi du côté (31) dudit rotor (5), le passage d'un profil à l'autre étant réalisé progressivement; et en ce que ledit châssis (2) et lesdits ensembles de déflecteurs (3) comportent des moyens (23, 26, 36, 37) conçus aptes à permettre une adaptation aux pentes de la toiture (1), tout en conservant pour lesdits tunnels (3) le même rapport entre leur ouverture du côté extérieur (30) et leur ouverture (31) du côté dudit rotor (5). 2) Dispositif d'éolienne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis (2) comporte une armature comprenant des premiers éléments (21) conçus aptes à être fixés sur la charpente (10) de la toiture (1) à équiper et à recevoir les ensembles de déflecteurs (3), et des seconds éléments (22) conçus aptes à recevoir le rotor (5), lesdits premiers (21) et seconds éléments (22) étant solidarisés les uns aux autres autravers de moyens (26) de liaison évolutifs, adaptables aux pentes de ladite toiture (1). 3) Dispositif d'éolienne selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers éléments (21) consistent en deux paires de bras (23) comprenant chacun deux segments (24, 25) faisant entre eux un angle, l'un des bras (23) d'une paire étant destiné à être solidarisé par un segment (24) à la charpente (10), parallèlement à la pente de celle-ci, tandis que l'autre bras (23) de la même paire est destiné à être solidarisé par un segment (24) à la charpente (10) parallèlement à l'autre pente, les deux segments libres (25) se dressant et étant reliés au travers des moyens de liaison (26). 4) Dispositif d'éolienne selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent un élément plat (26) disposé dans un plan vertical perpendiculaire à l'arête faîtière, et dans lequel est pratiqué une lumière (27) en forme d'arc de cercle au travers de laquelle est réalisée la liaison avec le segment libre (25) d'un bras (23) avec possibilité de déplacement de l'organe de liaison dans ladite lumière (26). 5) Dispositif d'éolienne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la jonction de la paroi inférieure (32) d'un ensemble de déflecteurs (3) avec la paroi inférieure (32) de l'autre ensemble de déflecteurs (3), est réalisée au travers d'une pièce (36) en matériau souple ou semi-rigide, conçue apte à être déformée et/ou découpée en sorte de s'adapter aux pentes (13, 14) de la toiture (1). 6) Dispositif d'éolienne selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce en matériau souple ou semi-rigide est constituée de deux parties reliées et assemblées au moyen d'un joint. 7) Dispositif d'éolienne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la jonction de la paroi supérieure (34) d'un ensemble de déflecteurs (3) avec la paroi supérieure (34) de l'autre ensemble de déflecteurs (3), est réalisée au travers d'une pièce (37) en matériau souple ousemi-rigide, conçue apte à être déformée et/ou découpée en sorte de s'adapter aux pentes (13, 14) de la toiture (1).