Brevet FR2937353A1 — publié le 20100423

-1- Procédé et dispositif pour l'installation de panneaux photovoltaïques, et couverture photovoltaïque de toiture en faisant application. L'invention concerne un procédé et un dispositif pour l'installation de panneaux photovoltaïques sur des surfaces planes ou approximativement planes, en particuliers sur les toitures dépourvues de protection lourde sur les ouvrages d'étanchéité. Elle vise également les couvertures de toitures obtenues par la mise en oeuvre de ce procédé et de ce dispositif. ~o On connait des dispositifs et procédés pour l'installation de panneaux photovoltaïques ou de couvertures photovoltaïques sur des toitures pourvues d'une protection lourde des ouvrages d'étanchéité constituée par une chape ou par un dallage en béton armé. Selon ces dispositifs et procédés, les panneaux photovoltaïques sont fixés sur des structures porteuses métalliques de 15 conceptions diverses plus ou moins complexes, elles mêmes ancrées dans la protection lourde au moyen de dispositif et procédés d'implantation divers. Toutefois, l'installation de couvertures photovoltaïques sur des toitures dépourvues d'une protection lourde des ouvrages d'étanchéité, pose des problèmes particuliers. 20 La présente invention vise à permettre la mise en place de panneaux photovoltaïques et plus particulièrement de couvertures photovoltaïques sur des toitures plates qui n'ont pas de protection lourde sur les ouvrages d'étanchéité, contre les rayons ultra-violets (UV), c'est-à-dire sur des toitures essentiellement constituées d'une dalle de compression recouverte de couches de matériaux 25 d'étanchéité (goudrons, asphaltes, bitumes, ...) et/ou d'isolation (laine de roche, mousse de polyuréthanne, ...). Le procédé de couverture photovoltaïque de l'invention est remarquable en ce que: -2- on juxtapose des modules photovoltaïques que l'on assemble rigidement au moyen d'au moins deux éléments d'ossature latéraux opposés, de manière à réaliser des panneaux photovoltaïques constitués de plusieurs modules photovoltaïques ; on implante verticalement des pieds d'ancrage dans la dalle de compression de la toiture, à travers des ouvertures préalablement ménagées dans le revêtement d'étanchéité et/ou d'isolation recouvrant ladite dalle de compression ; - on applique un matériau d'étanchéité autour de la partie inférieure des pieds 10 d'ancrage émergeant des trous ménagés dans le revêtement d'étanchéité et/ou d'isolation, et sur la bordure dudit trou, de sorte à réaliser un raccordement étanche entre ladite partie inférieure et le bord dudit trou ; - on fixe lesdits panneaux photovoltaïques sur la partie supérieure des pieds d'ancrage, au moyen de dispositifs de liaison articulée équipant, 15 respectivement, ladite partie supérieure desdits pieds d'ancrage et lesdits éléments d'ossature latéraux, le dispositif de liaison articulée étant détachable, sur au moins l'un des cotés des panneaux photovoltaïques. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, le raccordement étanche entre la partie inférieure des pieds d'ancrage émergeant du trou ménagé dans le 20 revêtement d'étanchéité et la bordure dudit trou, est réalisé par l'intermédiaire d'un manchon disposé autour de ladite partie inférieure et pourvu d'une collerette inférieure appliquée sur le bord dudit trou, le matériau d'étanchéité étant appliqué sur une portion de la partie inférieure des pieds d'ancrage sur les faces externes du manchon et de la collerette et sur une portion du revêtement d'étanchéité 25 disposé autour de la bordure périphérique de ladite collerette. Le dispositif selon l'invention comprend - un panneau photovoltaïque constitué de plusieurs modules photovoltaïques juxtaposés (par exemple de deux à quatre modules) assemblés rigidement au moyen de deux éléments longitudinaux de bordure parallèles ; -3- - au moins quatre pieds d'ancrage comportant une partie inférieure agencée pour permettre leur ancrage par expansion dans des orifices forés dans une dalle de compression ou autre surface dure ; un dispositif de liaison articulée équipant, respectivement, la partie supérieure desdits pieds d'ancrage et lesdits éléments d'ossature longitudinaux, ce dispositif de liaison articulée étant détachable, sur au moins l'un des cotés des panneaux photovoltaïques de sorte que ces derniers puissent occuper au moins deux positions extrêmes, à savoir : une position d'utilisation horizontale ou proche de l'horizontale suivant laquelle to ils sont reliés à l'ensemble de leurs pieds d'ancrage, et une position soulevée proche de la verticale, selon laquelle un seul de leurs cotés longitudinaux reste relié aux pieds d'ancrage correspondants, de manière à donner accès aux surfaces normalement couvertes par lesdits panneaux. 15 Selon un mode d'exécution avantageux, les dispositifs de liaison articulée d'au moins l'un des cotés longitudinaux des panneaux photovoltaïques sont munis de moyens permettant de maintenir les panneaux photovoltaïques en position soulevée. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent notamment une 20 installation rapide et solide des couvertures photovoltaïques sur des toitures dépourvues de protection lourde. Selon un mode de réalisation préféré, les pieds d'ancrage ont une hauteur réglable. Selon un autre mode d'exécution, la partie inférieure des pieds 25 d'ancrage est constituée par une tige à expansion comportant une partie supérieure filetée se vissant dans un taraudage axial borgne que présente la partie inférieure d'un barreau d'appui. Selon un autre mode d'exécution, les dispositifs de liaison articulée d'au moins l'un des cotés longitudinaux des panneaux photovoltaïques sont fixés à la -4- partie supérieure d'une tige filetée se vissant dans un taraudage axial borgne que présente la partie supérieure dudit barreau d'appui. Selon un autre mode d'exécution, les dispositifs de liaison articulée d'au moins l'un des cotés longitudinaux des panneaux photovoltaïques sont fixés à la partie supérieure d'un cylindre borgne monté de manière coulissante sur la partie supérieure du barreau d'appui, des moyens de blocage permettant d'immobiliser ledit cylindre à la hauteur désirée. Le système de réglage constitué par les modes d'exécution susmentionnés a notamment pour avantages de permettre : - de s'adapter aux différentes hauteurs d'acrotères, d'absorber les éventuels incidents de toitures, de réguler les formes de pente, de régler de façon précise l'inclinaison des groupes de panneaux. Selon un autre mode d'exécution, un manchon d'étanchéité pourvu 15 d'une collerette inférieure est disposé autour de la partie basse des pieds d'ancrage. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels : 20 La Figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. La Figure 2A est une vue de détail en perspective et à plus grande échelle illustrant un premier mode d'exécution d'un pied d'ancrage réglable. La Figure 2B est une vue de détail en perspective et à plus grande 25 échelle illustrant un deuxième mode d'exécution d'un pied d'ancrage réglable. -5- La Figure 3A est une vue de détail en coupe partielle illustrant l'implantation d'un panneau photovoltaïque sur une toiture dépourvue de protection lourde, au moyen de pieds d'ancrage conformes à la figure 2A. La Figure 3B est une vue analogue à la figure 3A et montrant l'implantation d'un panneau photovoltaïque sur une toiture dépourvue de protection lourde, au moyen de pieds d'ancrage conformes à la figure 2B. Le Figure 4 est une vue partielle en coupe transversale montrant un panneau photovoltaïque en position horizontale d'utilisation. La Figure 5 est une vue de détail montrant le moyen de blocage du to panneau en position abaissée d'utilisation. La Figure 6 est une vue partielle en coupe transversale montrant le panneau en position soulevée. La Figure 7 est une vue de détail montrant le moyen de blocage du panneau en position soulevée. 15 La Figure 8 est une vue partielle en coupe transversale montrant le panneau dans une position inclinée d'utilisation. On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple intéressant, quoique nullement limitatif, de mise en oeuvre du procédé et de réalisation du dispositif de pose de couvertures photovoltaïques sur une surface horizontale ou 20 approximativement horizontale tel qu'un toit plat, selon l'invention. Un toit plat ou une toiture-terrasse de ce genre peut présenter une légère pente, généralement comprise entre 1 % et 5 %. Dans le présent exposé et dans les revendications, les mots � supérieure �, � inférieure �, � verticale �, sont utilisés en référence au 25 positionnement fonctionnel des éléments constitutifs du dispositif revendiqué. Le dispositif selon l'invention comprend principalement : -6- - un ensemble 1 constitué de plusieurs modules photovoltaïques juxtaposés 1 a, 1 b, 1c, 1d, (par exemple constitué de deux à quatre modules) assemblés rigidement au moyen de deux éléments d'ossature longitudinaux 2 parallèles ; - au moins quatre pieds d'ancrage 3 comportant une partie inférieure 4 agencée 5 pour permettre leur ancrage par expansion dans des orifices forés dans une dalle de compression ou autre surface dure ; - un dispositif de liaison articulée 5A et/ou 5B équipant respectivement la partie supérieure des pieds d'ancrage 3 et lesdits éléments d'ossature longitudinaux 2, le dispositif de liaison articulée étant détachable sur au moins l'un des cotés to des panneaux photovoltaïques. Les modules photovoltaïques la, 1 b, 1c, 1d, sont, par exemple, montés par groupe de deux à quatre unités dans un cadre d'ossature qui peut être réalisé en aluminium ou autre métal inoxydable présentant la robustesse souhaitable. 15 Ce cadre comprend deux éléments longitudinaux d'ossature 2 constitués par des rails présentant une section en U et dans lesquels sont engagés les bords transversaux desdits modules. Sur ces éléments longitudinaux d'ossature est fixée, par exemple par vissage, l'une des parties constitutives des dispositifs de liaison articulée 5A ou 20 5B, permettant de monter les panneaux photovoltaïques 1 sur la partie supérieure des pieds d'ancrage 3A et/ou 3B. Les pieds d'ancrage 3A et/ou 3B comportent une partie inférieure 4 agencée pour permettre leur ancrage par expansion dans des orifices forés dans une dalle de compression de toit plat. 25 Selon le mode d'exécution illustré, ladite partie inférieure 4 est constituée par une tige comportant une partie supérieure filetée 4a se vissant dans un taraudage borgne inférieur 6a que présente un barreau cylindrique d'appui 6. L'extrémité inférieure expansible 4b de la tige 4 peut être constituée par une cheville à expansion d'un type connu en soi, capable de résister à des efforts d'arrachement importants, par exemple à des efforts d'arrachement de l'ordre de 600 Kg par tige à expansion 4. La partie supérieure des pieds d'ancrage 3A, 3B, peut être agencée pour permettre un réglage de la hauteur de ces derniers. Selon le mode d'exécution représenté en particulier à la figure 2A, la partie supérieure des pieds d'ancrage 3A est constituée par une tige filetée 7 se vissant dans un taraudage axial borgne 6b que présente la partie supérieure du lo barreau d'appui 6. Un système d'écrou et contre-écrou 8 déplaçable axialement sur la tige filetée 7 et prenant appui sur l'extrémité supérieure du barreau 6, permet l'immobilisation de ladite tige à la hauteur désirée. Selon le mode de réalisation illustré en particulier à la figure 2B, la partie supérieure des pieds d'ancrage 3B est constituée par un cylindre borgne 9 monté 15 de manière coulissante sur la partie supérieure du barreau d'appui 6. Des moyens permettent d'immobiliser ledit cylindre borgne 9 à la hauteur désirée. Ces moyens peuvent être constitués par des goupilles amovibles 10 traversant des perçages étagés 9a ménagés dans la paroi latérale du cylindre borgne 9 et un perçage transversal 6c que présente la partie supérieure du barreau d'appui 20 6. Le dispositif de liaison articulée 5A ou 5B comprend une charnière 11 a-11 b dont l'un des éléments constitutifs 11 a est solidaire de l'un des éléments d'ossature longitudinaux 2 et dont l'autre 11 b est rattaché à l'élément supérieur 7 ou 9 des pieds d'ancrage 3A ou 3B, respectivement, lesdits éléments constitutifs 25 11 a, 11 b étant reliés au moyen d'un axe d'articulation 11 c. Le panneau photovoltaïque peut être supporté par quatre pieds d'ancrage identiques 3A conformes au mode d'exécution illustré à la figure 2A, ou par quatre pieds d'ancrage identiques 3B conformes au mode d'exécution illustré à la figure 2B. Dans tous les cas, le dispositif de liaison articulée assurant 30 le montage d'au moins l'un des cotés longitudinaux du panneau photovoltaïque 1, est agencé de manière à pouvoir être détaché rapidement et aisément du couple -8- de pieds d'ancrage soutenant ledit coté. Ce résultat peut être avantageusement obtenu au moyen de pieds d'ancrage 3B conformes au mode d'exécution illustré à la figure 2B. Il suffit, en effet, de retirer la goupille 10 assurant l'assemblage du cylindre borgne 9 et de la partie supérieure du barreau d'appui 6, pour pouvoir détacher le coté correspondant du panneau photovoltaïque 1 de ses supports 3B. On comprend que le dispositif selon l'invention permet de placer les panneaux photovoltaïques 1 dans au moins deux positions extrêmes, soit : une position d'utilisation horizontale ou proche de l'horizontale (figure 4) to suivant laquelle ils sont reliés à l'ensemble de leurs pieds d'ancrage, et une position soulevée proche de la verticale (figure 6), selon laquelle un seul de leurs cotés longitudinaux reste relié aux pieds d'ancrage correspondants, de manière à donner accès aux surfaces normalement couvertes par lesdits panneaux. 15 II est aussi possible d'orienter les panneaux photovoltaïques 1 dans une position plus ou moins inclinée, comprise entre l'horizontale et la verticale (figure 8), en fonction de l'ensoleillement. Il suffit, pour cela, de rehausser le manchon coulissant 9 supportant la charnière 5B de liaison articulée. Pour autoriser cette inclinaison entraînant un déplacement angulaire des axes 11c des charnières 20 11 a-11 b, l'élément 11 b desdites charnières est relié au manchon coulissant 9, au moyen d'une articulation 12. Lorsque les panneaux photovoltaïques sont soulevés dans la position verticale ou proche de la verticale, un moyen de verrouillage est prévu pour éviter leur retombée intempestive. Ce moyen peut être constitué par une goupille 25 amovible 13 engagée dans un trou 14 prévu dans l'élément 11 a des charnières 11 a-11 b et venant en butée contre un bord de l'autre élément 11 b de charnière lorsque les panneaux sont placés en position horizontale ou proche de l'horizontale (figure 5), et contre un autre bord dudit autre élément 11 b, perpendiculaire au précédent, lorsque les panneaux sont disposés en position 30 verticale ou proche de la verticale (figure 7). -9- De manière avantageuse, les pieds d'ancrage 3A ou 3B sont munis d'un manchon d'étanchéité 16 pourvu d'une collerette d'appui 17 et disposé autour desdits pieds d'ancrage, plus précisément autour du barreau d'appui 6. Ce manchon d'étanchéité étant déplaçable le long dudit barreau. Selon le procédé de l'invention : on juxtapose des panneaux modulaires photovoltaïques la, 1 b, 1c, 1d. que l'on assemble rigidement au moyen d'au moins deux éléments d'ossature latéraux opposés 2, de manière à réaliser des panneaux photovoltaïques 1 de plus grandes dimensions ; 10 on fore des orifices O d'une profondeur de l'ordre de 5 cm dans la dalle de compression D après avoir pratiqué des trous de passage T dans le revêtement d'étanchéité R et, si nécessaire, dans l'isolant thermique I ; on implante verticalement les pieds d'ancrage 3A et/ou 3B dans la dalle de compression D de la toiture, au moyen des tiges à expansion constituant la 15 partie inférieure desdits pieds d'ancrage ; - on applique un matériau d'étanchéité 15 autour de la partie inférieure des pieds d'ancrage émergeant du trou T ménagé dans le revêtement d'étanchéité et sur la bordure dudit trou, de sorte à réaliser un raccordement étanche entre ladite partie inférieure et le bord dudit trou ; 20 on fixe lesdits panneaux photovoltaïques 1 sur la partie supérieure des pieds d'ancrage 3A et/ou 3B, au moyen de dispositifs de liaison articulée 5A et/ou 5B équipant, respectivement, ladite partie supérieure desdits pieds d'ancrage et lesdits éléments d'ossature latéraux, les dispositifs de liaison articulée étant détachables, sur au moins l'un des cotés des panneaux photovoltaïques. 25 Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, le raccordement étanche entre la partie inférieure des pieds d'ancrage 3A et/ou 3B émergeant du trou T ménagé dans le revêtement d'étanchéité R et la bordure dudit trou, est réalisé par l'intermédiaire d'un manchon 16 disposé autour de ladite partie inférieure et pourvu d'une collerette inférieure 17 appliquée sur le bord dudit trou, le matériau -10- d'étanchéité 15 étant appliqué sur une portion de la partie inférieure des pieds d'ancrage, sur les faces externes du manchon 16 et de la collerette 17 et sur une portion du revêtement d'étanchéité R disposée autour de la bordure périphérique de ladite collerette. Grâce à ce mode de mise en oeuvre, il n'est pas nécessaire de procéder à un comblement des vides qui pourraient résulter des trous T pratiqués dans le revêtement d'étanchéité et d'isolation R-I, après installation des pieds d'ancrage 3, ces trous se trouvant en effet recouverts par la collerette ou rondelle 17 du manchon 16. Lorsque les pieds d'ancrage sont réalisés conformément aux modes d'exécution précédemment décrits, la base de leur barreau support 6 est placée en appui sur la dalle de compression D de la toiture, plus précisément sur la bordure des orifices O forés dans celle-ci. La présente invention concerne également les couvertures photovoltaïques de toitures dépourvues de protection lourde sur les ouvrages d'étanchéité, obtenues par la mise en oeuvre du procédé et des dispositifs décrits précédemment. 25 REVENDICATIONS1. Dispositif pour l'installation de panneaux photovoltaïques sur des toits plats dépourvus de protection lourde des ouvrages d'étanchéité et/ou d'isolation, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un panneau photovoltaïque (1) constitué de plusieurs modules photovoltaïques juxtaposés (la, lb, 1 c, Id) assemblés rigidement au moyen de deux éléments longitudinaux de bordure parallèles (2) ; au moins quatre pieds d'ancrage (3) comportant une partie inférieure (4) 10 agencée pour permettre leur implantation par expansion dans des orifices forés dans une dalle de compression ou autre surface dure ; - un dispositif de liaison articulée (5A ou 5B) équipant, respectivement, la partie supérieure desdits pieds d'ancrage (3) et lesdits éléments d'ossature longitudinaux (2), ce dispositif de liaison articulée étant 15 détachable, sur au moins l'un des cotés des panneaux photovoltaïques de sorte que ces derniers puissent occuper au moins deux positions extrêmes, à savoir : - une position d'utilisation horizontale ou proche de l'horizontale suivant laquelle ils sont reliés à l'ensemble de leurs pieds d'ancrage, et 20 une position soulevée verticale ou proche de la verticale, selon laquelle un seul de leurs cotés longitudinaux reste relié aux pieds d'ancrage correspondants, de manière à donner accès aux surfaces normalement couvertes par lesdits panneaux. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les systèmes de 25 liaison articulée (5A ou 5B) d'au moins l'un des cotés longitudinaux des panneaux photovoltaïques (1) sont munis de moyens (13, 14, 11a, 11 b) permettant de maintenir lesdits panneaux photovoltaïques en position soulevée.- 12 - 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les pieds d'ancrage (3A ou 3B) ont une hauteur réglable. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que la partie inférieure des pieds d'ancrage (3A ou 3B) est constituée par une tige à expansion (4) comportant une partie supérieure filetée (4a) se vissant dans un taraudage axial borgne (6a) que présente la partie inférieure d'un barreau d'appui (6). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dispositifs de liaison articulée (5A) d'au moins l'un des cotés longitudinaux des panneaux photovoltaïques (1) sont fixés à la partie supérieure d'une tige filetée (7) se vissant dans un taraudage axial borgne (6b) que présente la partie supérieure dudit barreau d'appui (6). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dispositifs de liaison articulée (5B) d'au moins l'un des cotés longitudinaux des panneaux photovoltaïques (1) sont fixés à la partie supérieure d'un cylindre borgne (9) monté de manière coulissante sur la partie supérieure du barreau d'appui (6), des moyens de blocage (10, 9a, 6a) permettant d'immobiliser ledit cylindre à la hauteur désirée. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un manchon d'étanchéité (16) pourvu d'une collerette inférieure d'appui (17) est disposé autour de la partie basse des pieds d'ancrage (3A ou 3B). 8. Procédé pour l'installation de panneaux photovoltaïques sur un toit plat dépourvu de protection lourde des ouvrages d'étanchéité et/ou d'isolation, caractérisé en ce que : on juxtapose des modules photovoltaïques (la, lb, 1c, 1d) que l'on assemble rigidement au moyen d'au moins deux éléments d'ossature latéraux opposés (2), de manière à réaliser des panneaux photovoltaïques (1) constitués de plusieurs modules photovoltaïques ;-13- on implante verticalement des pieds d'ancrage (3A et/ou 3B) dans la dalle de compression (D) de la toiture, à travers des ouverturés (0) préalablement ménagées dans le revêtement d'étanchéité (R) et/ou d'isolation (I) recouvrant ladite dalle de compression ; on applique un matériau d'étanchéité (15) autour de la partie basse des pieds d'ancrage émergeant des trous (T) ménagés dans le revêtement d'étanchéité et/ou d'isolation, et sur la bordure dudit trou, de sorte à réaliser un raccordement étanche entre ladite partie basse et le bord dudit trou ; - on fixe lesdits panneaux photovoltaïques (1) sur la partie supérieure des pieds d'ancrage (3A et/ou 3B), au moyen de dispositifs de liaison articulée (5A et/ou 5B) équipant, respectivement, ladite partie supérieure desdits pieds d'ancrage et lesdits éléments d'ossature latéraux (2), le dispositif de liaison articulée étant détachable, sur au moins l'un des cotés des panneaux photovoltaïques. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le raccordement étanche entre la partie basse des pieds d'ancrage émergeant du trou (T) ménagé dans le revêtement d'étanchéité (R) et la bordure dudit trou, est réalisé par l'intermédiaire d'un manchon (16) disposé autour de ladite partie basse et pourvu d'une collerette inférieure (17) appliquée sur le bord dudit trou, le matériau d'étanchéité (15) étant appliqué sur une portion de la partie basse des pieds d'ancrage, sur les faces externes du manchon et de la collerette et sur une portion du revêtement d'étanchéité disposée autour de la bordure périphérique de ladite collerette 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la base des pieds d'ancrage (3A et/ou 3B) est placée en appui sur la dalle de compression (D) de la toiture, plus précisément sur la bordure des orifices (0) forés dans celle-ci. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendication 8 à 10, caractérisé en ce 30 que les panneaux photovoltaïques sont fixés, d'un coté, sur des pieds d'ancrage (3A) dont le dispositif de liaison articulé (5A) est fixé à la partie-14- supérieure d'une tige filetée (7) se vissant dans un taraudage axial borgne (6b) que présente la partie supérieure desdits pieds d'ancrage, et de l'autre côté, sur des pieds d'ancrage (3B) dont le dispositif de liaison articulé (5B) est fixé à la partie supérieure d'un cylindre borgne (9) monté de manière coulissante sur la partie supérieure desdits pieds d'ancrage, des moyens de blocage (10, 9A, 6A) permettant d'immobiliser ledit cylindre à la hauteur désirée. 12. Couverture photovoltaïque de toiture dépourvue de protection lourde sur les ouvrages d'étanchéité, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par la mise en lo oeuvre du procédé selon les revendications 8 à 11 et/ou par la mise en oeuvre des dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.