Brevet FR2942828A1 — publié le 20100910

Domaine de l'invention La présente invention concerne une structure étanche de surface couverte de panneaux solaires avec cadre, Structure étanche de surface couverte de panneaux solaires avec cadre, 5 installée sur une infrastructure et comportant des profilés formant des porteurs, installés dans le sens de la pente de la surface couverte, et formant des emplacements recevant chacun un panneau solaire. Etat de la technique 10 Les panneaux solaires, c'est-à-dire les panneaux photovoltaïques les plus largement diffusés actuellement, sont des panneaux composés d'une plaque photovoltaïque constituée en fait par exemple par deux vitres enserrant un circuit photovoltaïque, cette plaque voltaïque étant entourée d'un cadre d'une certaine épaisseur pour rigidifier le panneau et 15 permettre son installation dans des emplacements délimités dans une surface couverte installée sur une infrastructure telle qu'une toiture ou une charpente de toiture. Mais parmi la diversité des installations de panneaux solaires de ce type, il n'en existe pas qui permettent de réaliser de manière 20 simple, des surfaces couvertes de panneaux qui soient étanches et puis-sent réellement remplacer une toiture traditionnelle. De plus, les installations connues prévoient la mise en place successive des panneaux par des moyens de fixation et éventuellement d'étanchéité tels qu'il n'est pas possible de démonter un quelconque panneau à l'intérieur de la surface cou- 25 verte pour le remplacer en cas de panne. Bien que les panneaux photovoltaïques soient, en principe, d'une grande fiabilité puisque constitués d'éléments statiques, il arrive néanmoins que sur un grand nombre de panneaux installés, certains tombent en panne et nécessitent un remplacement. S'ils ne sont pas rem- 30 placés, ils réduisent d'autant le rendement photovoltaïque de l'installation. Or, pour les remplacer, il faut en général, démonter l'ensemble des panneaux déjà installés et qui sont situés en amont du panneau à remplacer et aussi les panneaux adjacents, en partant d'un bord de la surface couverte. 35 Cela représente une intervention longue et de ce fait coûteuse. 2 But de l'invention La présente invention a pour but de développer une structure étanche de surface couverte de panneaux solaires avec cadre, per-mettant une installation facile et rapide des cadres et surtout une étanchéité de la surface couverte tout en garantissant l'accessibilité facile à n'importe quel panneau ou ensemble de panneaux à l'intérieur de la surface couverte par les panneaux pour les travaux d'entretien ou de rem-placement. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une structure étanche de surface couverte de panneaux solaires avec cadre du type défini ci-dessus caractérisée en ce que A- le profilé formant le porteur a une section avec un corps rectangulaire dont - le dessus est libre pour les vis du couvre-joint de porteur, et - le dessous, une rainure pour sa fixation à l'infrastructure, - le corps étant bordé de chaque côté par * une aile haute avec un emplacement pour le joint recevant le bord du panneau solaire, * une butée transversale pour le bord des panneaux, * une aile basse bordée par un canal, B- une cale longitudinale en forme d'équerre dont la branche longitudinale se bloque contre le corps du porteur et la branche transversale vient en saillie dans la travée pour définir l'emplacement et retenir le bord infé- rieur d'un panneau placé dans cet emplacement, C- le dessous des ailes hautes et le dessus des ailes basses du porteur ont des languettes délimitant des logements avec le côté correspondant du corps pour recevoir la branche longitudinale de la cale longitudinale dont l'autre branche vient en saillie dans la travée, D- des couvre-joints fixés aux porteurs pour couvrir au moins le bord du panneau d'un emplacement ou de deux panneaux de deux emplacements de part et d'autre du porteur et constituer une butée transversale haute pour les bords des panneaux, le dessous des couvre-joints étant garni d'un joint d'étanchéité. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la cale longitudinale comporte une équerre dont la branche longitudinale est munie d'un organe de blocage venant derrière les languettes et un boulon traversant la branche longitudinale et l'organe de blocage pour pincer les deux 3 languettes et bloquer la cale, la branche transversale débordant au-dessus du corps du porteur pour recevoir en butée le bord inférieur du cadre du panneau associé à l'emplacement défini par cette cale longitudinale. Suivant une autre caractéristique avantageuse, une gout- tière transversale appuyée sur le bord du canal des porteurs des deux côtés de la travée est retenue sous l'intervalle du bord bas d'un panneau et du bord haut du panneau suivant, par les cales longitudinales associées à cet intervalle de panneau dans la travée. Suivant une autre caractéristique avantageuse, les joints 10 intercalaires interposés entre le bord inférieur d'un panneau et le bord supérieur du panneau suivant. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière dé-taillée à l'aide de modes de réalisation de structures étanches de surface 15 couverte de panneaux solaires avec cadre représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe transversale schématique d'une travée de structure selon l'invention, délimitée par deux porteurs recevant des panneaux solaires, 20 - la figure 2 est une vue schématique montrant la mise en place d'un panneau solaire dans un emplacement d'une travée entre deux porteurs, - la figure 3 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un porteur et de son couvre-joint, 25 - la figure 4 est une vue en coupe d'une variante de réalisation d'un porteur avec ses deux couvre-joints, - la figure 5 est une vue en coupe partielle d'un panneau solaire installé dans une travée munie de porteurs comme ceux de la figure 4, - la figure 6 est une vue de côté de la jonction du bord inférieur et du 30 bord supérieur de deux panneaux solaires successifs et de la cale lon- gitudinale définissant la position d'un panneau, - la figure 7 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 1 d'une variante de réalisation de structure étanche selon l'invention, avec des panneaux solaires à cadre, 35 - la figure 8 montre une autre variante avec un autre porteur selon l'invention. 4 Description de modes de réalisation selon l'invention Selon la figure 1, l'invention concerne une structure étanche de surface couverte par des panneaux solaires 50 avec cadre. L'exemple se limite à la présentation d'une travée (T), coupée transversa- l lement et bordée par deux profilés formant des porteurs 10 définissant la travée. Les porteurs 10 sont installés dans le sens de la pente de la sur-face couverte. Ces porteurs 10 reçoivent des cales longitudinales 20 pour définir les emplacements (E) de panneaux solaires 50 dont le bord inférieur est en appui contre les cales longitudinales 20 et les bords latéraux 53 sont couverts par des couvre-joints de porteur 30 ; ils chevauchent les bords 53 du panneau 50 en étant reliés chacun à un porteur 10 par des vis auto-taraudeuse vissées dans le dessus des porteurs comme schématisé par la ligne d'axe ZZ. Transversalement, sous la jonction du bord supérieur d'un 15 panneau et du bord inférieur du panneau suivant dans le sens de la pente, les travées (T) sont barrées par des gouttières (40) appuyées sur le bord des canaux 17 des ailes basses 16 des porteurs 10. Ces gouttières sont retenues par les deux cales longitudinales 20, homologues, de façon à recueillir l'eau qui pourrait suinter dans l'intervalle transversal entre 20 deux panneaux solaires ; cette eau d'infiltration est évacuée dans les canaux 17 des porteurs 10. La figure 2 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 1 mais avant la mise en place du panneau solaire 50 dans l'emplacement (E) défini par les porteurs 10 et les deux cales longitudina- 25 les 20 et avant le blocage des couvre-joints 30. Cette vue montre la structure du panneau solaire 50 formé de la plaque photovoltaïque 51 composée de deux vitres prenant un sandwich un circuit photovoltaïque dont les connexions ne sont pas détaillées. Cette plaque 51 est entourée par un cadre 52 ayant, dans sa partie supé- 30 rieure, deux branches 52-1 qui chevauchent le bord 53 de la plaque 51 et se poursuivent en dessous par une branche latérale 52-2 de rigidification avec un retour 52-3. L'ensemble constitue un panneau rigide qui se pose et se fixe dans un emplacement (E) défini dans la travée (T) entre deux porteurs 10 et leurs couvre-joints 30. 35 Les couvre-joints 30 sont représentés dans l'alignement de leur position de montage suivant la ligne ZZ. Ces couvre-joints 30 en forme de créneaux avec une base 31 et deux ailes 32 dont le dessous est muni d'un joint d'étanchéité 33 sont destinés à serrer le bord 53 du pan- neau 50 contre l'aile 14, garnie d'un joint 14-1 sur chacun des porteurs 10 ; l'ensemble est serré par une vis traversant la base 31 du couvre-joint 30 et venant se tarauder et se visser dans le dessus 11-3 du corps du porteur 10. 5 La figure 3 montre de façon plus détaillée, la forme de la section d'un premier mode de réalisation d'un profil constituant un porteur 10 et le couvre-joint de porteur 30 associé. Le porteur 10 se compose d'un corps 11 de section rectangulaire, debout, dont le dessous est muni d'une rainure 13 servant à la fixation du porteur à l'infrastructure. Le dessus 11-3 est muni d'une dé-formation 11-4 en forme de V, le cas échéant d'épaisseur renforcée, à travers laquelle les vis d'assemblage du couvre-joint 30 percent et taraudent un orifice pour s'y visser. Le corps 11 est bordé, en partie supérieure, par deux ailes hautes 14 de part et d'autre. Ces ailes hautes 14 ont chacune une butée transversale 12. En partie basse, le corps 11 comporte de chaque côté, une aile basse 16 se poursuivant vers l'extérieur par un canal 17 de section carrée ou rectangulaire. Le dessous de l'aile haute 14 et le dessus de l'aile basse 16 sont munis chacun d'une lamelle 14-1, 16-1, formant des éléments de fixation des cales longitudinales 20 . La paroi latérale 11-1 du corps 11 est également munie en son milieu d'un renforcement 11-2 constituant un appui pour un autre moyen de fixation d'une cale longitudinale. Le couvre-joint de porteur 30 associé à ce porteur 10 est, comme déjà indiqué, en forme de créneau ayant une base 31 et deux ai-les 32 dont le dessous est garni d'un joint d'étanchéité 33. Le couvre-joint 30 se fixe au dessus 11-3 du porteur 10 par des vis, installées dans la direction de l'axe ZZ en traversant la zone de vissage 11-4 du corps 11. La figure 4 montre une variante de section de porteur 110 et de ses couvre-joints de porteur 130 associés. Cette section du porteur 110 se distingue de la section du porteur 10 principalement par la forme du corps 111, large et renforcé. Le dessus 111-3 comporte sur ses ailes hautes 114, deux butées transversales 112 et de part et d'autre du plan médian MM, un lo- gement 113 bordé par deux lamelles 113-1. les autres éléments de ce porteur 110 sont identiques ou analogues à ceux du porteur 10 de la figure 3 et portent des références augmentées de 100 ; leur description détaillée ne sera pas reprise. 6 Le couvre-joint 130 associé à ce porteur 110 est en fait constitué par deux couvre-joints 130a, 130b, identiques ou, du moins, symétriques par rapport au plan médian MM pour coiffer chacun le bord du panneau solaire associé et recevoir entre eux des cales d'épaisseurs 60 comme cela est représenté à la figure 5. La figure 5 est une variante d'installation prise en coupe, au niveau d'un bord de la surface couverte. Le porteur 110 délimite le côté d'une travée dont les emplacements sont occupés par des panneaux solaires 50 serrés par le couvre-joint droit 130b contre l'aile haute 114 avec interposition d'un joint 115. Le blocage du panneau 50 est assuré par le couvre-joint 130b vissé dans le renforcement de la déformation 111-4 en V du dessus 111-3 du corps 111. L'une des ailes 132 s'appuie sur le panneau 50 alors que l'autre aile 132 du même couvre-joint 130b s'appuie sur une cale d'épaisseur 60 constituée par un segment de tube de longueur appropriée. Cette cale 60 est placé debout dans le logement 113 entre les lamelles 113-1 de façon à soutenir fermement le couvre-joint 130b. La cale 60 sert également d'appui à l'autre couvre-joint 130a qui retient une pièce d'habillage 70 coiffant le bord de la struc- ture. Cette pièce d'habillage 70 est constituée par un profilé en équerre comprenant une branche descendante 71 et une branche supérieure 72 avec intérieurement, une lèvre 73 munie d'une partie évasée 73-1 de façon à coiffer une lame 84 portée par un organe de fixation 80 comme celui de la cale longitudinale 20. Cet organe de fixation 80 se compose d'une pla- que d'appui 81 et d'un organe de blocage 82, constitué par une pièce en forme de parallélogramme, qui se cale dans le logement derrière les lamelles 114-1, 116-1 et les deux pinces sont serrées contre les lamelles par un boulon 83 recevant la lame 84. la lame 84 peut comporter une coulisse permettant un montage télescopique tenant compte de différentes hau- teurs d'installation pour un même profilé formant la pièce d'habillage. Plusieurs tels organes de fixation 80 sont répartis sur la longueur du porteur 110. La pièce d'habillage 70 peut être en une seule partie. La figure 6 montre le détail d'une cale longitudinale 20 et de son installation entre deux panneaux solaires 50n, 50n-1, dans une tra- vée inclinée d'un angle a par rapport à l'horizontale. Le panneau du haut 50n est retenu par la cale longitudinale 20 telle que représentée et le panneau 50n-1, qui suit directement le panneau 50n dans le sens des- 7 cendant de la travée, est retenu par une cale longitudinale 50 comme celle représentée mais située en contrebas. Selon les figures 1, 2 et 6, la cale longitudinale 20 se compose d'une équerre 21 dont une branche longitudinale 21-1 est appliquée contre le devant des lamelles 14-1 et 16-1 et l'autre branche 21-2 de cette pièce en équerre 21-2 est plus haute que la précédente et se place devant le bord inférieur 52-4 du panneau 50n (dans le sens de la pente) pour retenir le panneau 50n. Cette branche transversale 21-2 dont la forme apparaît clairement aux figures 1 et 2 vient en saillie dans la travée à partir du porteur non représenté à la figure 6. L'équerre 21 est serrée contre les lamelles 14-1, 16-1 par une plaque d'appui 22 et un boulon 23. La plaque d'appui 22 est une pièce en forme de parallélogramme comme la plaque d'appui 82 et a la même fonction. L'intervalle entre le bord inférieur du panneau 50n et le bord supérieur du panneau 50n-1 est occupé par un joint 90, assurant l'étanchéité. Le joint 90 peut être en retrait par rapport au contour supérieur des panneaux pour permettre de poser sur le dessus un cordon de silicone 91 complétant l'étanchéité. De façon analogue à ce qui a déjà été décrit à la figure 5, le blocage de la cale longitudinale 20 contre le porteur 11 (non représenté à la figure 6) se fait comme cela apparaît dans la combinaison des figures 1, 2 et 6, par le serrage des lamelles 14-1 et 16-1 entre la plaque 21-1 et l'organe de blocage 22 analogue à l'organe de blocage 80. Il est constitué par un morceau de tube ou de profilé en U, coupé en biais des deux côtés de façon à pouvoir s'introduire dans le logement entre les lamelles 14-1 et 16-1 puis, par pivotement, venir se bloquer derrière les lamelles et être serré contre celles-ci par la branche longitudinale 21-1 et le boulon 23. La figure 7 montre une autre variante de montage avec un porteur 210 dont le profil est légèrement différent de celui de la figure 3 à cause de la suppression des butées transversales et la réalisation d'une gorge 213 pouvant recevoir un couvre-joint enclipsable non représenté. Les panneaux solaires 50 sont posés sur les ailes hautes 214 de ce porteur 210 et leur écartement est maintenu par le couvre-joint 130 identique à ceux déjà décrits. Les joints interposés entre les ailes 132 du couvre-joint 130 et le dessus des panneaux 50 ainsi que les joints entre les ailes hautes 214 du corps 211 du porteur 210 et le dessous du cadre du panneau 50 ne sont pas représentés. 8 Les autres éléments de ce mode de réalisation sont identiques à ceux décrits à la figure 3 et portent les mêmes références augmentées de 200. Leur description ne sera pas reprise. La figure 8 montre une autre variante de la structure étan- che de surface couverte de panneaux solaires à cadre selon l'invention. Dans cette variante, le porteur 310 a une structure légèrement différente de celle de la figure 3 en ce que le dessus 311-3 du corps 311 est muni de deux logement 313. Les panneaux 50 viennent s'appuyer contre les lamelles extérieures 313-1 des logements 313 avec interposition de joints ; le couvre-joint 130 chevauche le bord supérieur des deux panneaux et les maintient appliqués contre les ailes supérieures 314 du porteur 310 par vissage suivant l'axe ZZ à l'aide de vis auto-taraudeuses non représentées. Il est à remarquer que les joints utilisés dans les différentes 15 structures étanches selon l'invention sont des joints plus ou moins élastiques, assurant l'étanchéité et résistant aux variations de température et aux rayons UV, aux intempéries et aux milieux salins. 20 NOMENCLATURE 10 Porteur 11 Corps 11-1 Paroi latérale 11-2 Renforcement 11-3 Dessus 11-4 Zone de vissage 12 Butée latérale 13 Rainure 14 Aile haute 14-1 Lamelle 16 Aile basse 16-1 Lamelle 17 Canal Cale longitudinale 21 Equerre 21-1 Branche longitudinale 20 21-2 Branche transversale 22 Plaque d'appui 23 Boulon 30 Couvre-joint de porteur 30a Couvre-joint 30b Couvre-joint 31 Base 32 Aile 33 Joint d'étanchéité 40 Gouttière 50 Panneau solaire 50n Panneau solaire 35 50n-1 Panneau solaire 51 Plaque photovoltaïque 52 Cadre du panneau 52-1 Branche de fixation 52-2 Branche latérale 52-3 Retour 52-4 Bord inférieur 53 Bord latéral 60 Cale d'épaisseur 70 Pièce d'habillage 71 Branche descendante 72 Branche supérieure 73 Lèvre 73-1 Partie évasée 80 Organe de fixation 81 Plaque d'appui 82 Organe de blocage 83 Boulon 84 Lame 90 Joint d'étanchéité 91 Cordon de silicone 110 Porteur 111 Corps 111-1 Paroi latérale 111-2 Renforcement 111-3 Dessus 111-4 Zone de vissage 112 Butée transversale 113 Logement 113-1 Lamelle 114 Aile haute 114-1 Lamelle 115 Joint 116 Aile basse 116-1 Lamelle 117 Canal 130 Couvre-joint 130a Couvre-joint gauche 130b Couvre-joint droit 131 Base 132 Aile 133 Joint d'étanchéité 210 Porteur 211 Corps 213 Logement 214 Aile haute 216 Aile basse 217 Canal 310 Porteur 311 Corps 311-3 Dessus du corps 313 Logement 313-1 Lame 314 Aile haute 316 Aile basse 317 Canal T Travée E Emplacement ZZ Axe MM Plan médian a Pente de l'installation30 REVENDICATIONS1 °) Structure étanche de surface couverte de panneaux solaires avec cadre, installée sur une infrastructure et comportant des profilés formant des porteurs, installés dans le sens de la pente de la 5 surface couverte, et formant des traverses de façon à définir des emplacements recevant chacun un panneau solaire, caractérisée en ce que A- le profilé formant le porteur (10, 110), a une section avec un corps rectangulaire (11, 111), dont 10 - le dessus est libre pour les vis du couvre-joint de porteur (30, 130), et - le dessous, une rainure (13, 113) pour sa fixation à l'infrastructure, - le corps (11, 111) étant bordé de chaque côté par * une aile haute (14, 114) avec un emplacement pour le joint rece-15 vant le bord du panneau solaire (50), * une butée transversale (12, 112) pour le bord des panneaux (50), * une aile basse (16, 116) bordée par un canal (17, 117), B- une cale longitudinale (20) en forme d'équerre (21) dont la branche longitudinale (21-1) se bloque contre le corps (11, 111) du porteur (10, 20 110) et la branche transversale (21-2) vient en saillie dans la travée pour définir l'emplacement (E) et retenir le bord inférieur (52-4) d'un panneau (50) placé dans cet emplacement, C- le dessous des ailes hautes et le dessus des ailes basses du porteur ont des languettes (14-1, 16-1) délimitant des logements avec le côté cor- 25 respondant du corps pour recevoir la branche longitudinale (21-1) de la cale longitudinale (20) dont l'autre branche (21-2) vient en saillie dans la travée (T), D- des couvre-joints (30, 130) fixés aux porteurs (10, 110) pour couvrir au moins le bord (53) du panneau (50) d'un emplacement ou de deux 30 panneaux (50) de deux emplacements de part et d'autre du porteur (10, 110) et constituer une butée transversale haute pour les bords (52-4) des panneaux (50), le dessous des couvre-joints (30, 130) étant garni d'un joint d'étanchéité (33, 133). 35 2°) Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que 13 la cale longitudinale (20) comporte une équerre (21) dont la branche longitudinale (21-1) est munie d'un organe de blocage (22) venant derrière les languettes (14-1, 16-1) et un boulon (23) traversant la branche longitudinale (21-1) et l'organe de blocage (22) pour pincer les deux languettes (14-1, 16-1) et bloquer la cale (20), la branche transversale (21-2) débordant au-dessus du corps du porteur (11) pour recevoir en butée le bord inférieur (52-4) du cadre (52) du panneau (50) associé à l'emplacement (E) défini par cette cale longitudinale (20). 3) Structure selon la revendication 1, caractérisée par une gouttière transversale (40) appuyée sur le bord du canal (17, 117) des porteurs (10, 110) des deux côtés de la travée (T) et retenue par les cales 15 longitudinales (20) associées à cet intervalle de panneau dans la travée. 4°) Structure selon la revendication 1, caractérisée par des joints intercalaires (90) interposés entre le bord inférieur d'un pan-20 neau (50n) et le bord supérieur du panneau (5On-1) suivant.