Brevet FR2958731A1 — publié le 20111014

Dispositif formant panneau de couverture de toiture et capteur d'énergie solaire. La présente invention concerne un dispositif composé d'un panneau réalisé pour remplir simultanément le rôle des éléments de couverture de toiture et de produire la fonction d'un capteur d'énergie solaire, pour le chauffage d'eau sanitaire ou le chauffage de locaux d'habitation, tout en permettant une intégration parfaite aux éléments traditionnels des couvertures de toiture de manière à ne pas porter atteinte à l'esthétique des toitures. On connaît des brevets se rapportant à des capteurs d'énergie solaire pour toiture, décrivant des éléments modulaires ayant sensiblement le gabarit d'une tuile et jouant simultanément le rôle de l'élément de couverture et d'un capteur d'énergie solaire. A titre d'exemple, le brevet français EURATOM n° 2 399 631 relate un tel dispositif, dont les éléments sont composés de tuiles en verre permettant la couverture d'un édifice. Les éléments sont composés de corps creux qui sont assemblés entre-eux par encastrement, dans lesquels corps circule un fluide et dont l'étanchéité est assurée par des colles ou des joints en élastomère. Ce type de capteur d'énergie solaire nécessite une surveillance et un entretien relativement important dû à la pluralité des encastrements. Selon le même principe, est connu également le brevet français GAZEL n° 2 455 146, qui décrit un capteur d'énergie solaire composé d'éléments modulaires dont leur forme est proche, selon le cas, des tuiles ou ardoises, lesquels éléments se raccordent mécaniquement entre-eux au moyen de parties en saillie formées en matière plastique souple, procurant des raccordements en force, comme cela est indiqué dans ledit document. Les concepts décrits dans les deux brevets antérieurs, apportent un avantage non négligeable sur le plan de l'esthétique. Cependant, ces concepts antérieurs nécessitent des raccords obligatoires entre chaque élément, lesquels raccords sont des points sensibles sur le plan de l'étanchéité, compte tenu de leurs expositions aux intempéries et aux U.V. des rayons du soleil. Egalement le brevet antérieur De CAVEL n° 2 391 430 relate un capteur de chauffe-eau solaire se fixant entre les chevrons d'une toiture couverte avec des tuiles de verre. Le concept de ce dispositif solaire préserve bien l'esthétique de la toiture en utilisant des tuiles en verre qui provoquent un effet de serre. Dans ce brevet DE CAVEL, la chaleur est récupérée par un capteur solaire qui est composé d'un évaporateur à ailettes. Ce dernier concept de récupération de chaleur est très différent de la présente demande. En effet, la présente invention se différencie des réalisations antérieures susmentionnées, en ce que le dispositif est composé d'un panneau qui réalise sur une certaine étendue de toiture les rôles des éléments de couverture et d'un capteur d'énergie solaire. Le panneau se substitue aux éléments de toiture, de tuile ou d'ardoise, sur plusieurs niveaux et sur plusieurs rangées, donnant le relief et l'aspect des éléments se trouvant autour de sa périphérie. En outre, ledit panneau accomplit également la fonction d'un capteur d'énergie solaire pour chauffer un liquide caloporteur, sans posséder les inconvénients des raccords entre chaque élément de couverture. En effet, les raccords entre chaque élément de couverture fragilisent le circuit du liquide caloporteur sur le plan de l'étanchéité et sont généralement la source d'une multitude de problèmes causés par les variations de température sur les joints d'étanchéité en matière synthétique ou en caoutchouc. Egalement, le dispositif possède l'avantage de se confondre avec les autres éléments de couverture positionnés à la périphérie du panneau, sans dénaturer l'esthétique de la construction, et résiste très bien dans le temps aux contraintes atmosphériques tels que la chaleur, le froid ou la grêle. De plus, vis-à-vis des brevets antérieurs cités, le dispositif de la présente invention offre les propriétés d'être beaucoup plus léger que des tuiles en verre ou en terre cuite et permet une mise en place relativement plus rapide que les éléments de couverture traditionnelles. Pour la description qui suit, le dispositif objet des présentes est réalisé pour des éléments de couverture du type tuile canal au relief bombé séparé par des parties plates. Le dispositif objet des présentes formant panneau de couverture de toiture et faisant office de capteur d'énergie solaire, pour un fluide caloporteur, comprend : une paroi supérieure en fibre de verre et de résine synthétique, dont la forme reprend la configuration d'un assemblage d'un certain nombre de tuiles canal au relief bombé, laquelle paroi correspond à une étendue de plusieurs rangées de tuile, sous laquelle paroi supérieure est juxtaposée une paroi inférieure en fibre de verre et de résine synthétique, laquelle paroi inférieure est composée de rangées disposées dans le sens de la pente de la toiture, lesquelles rangées sont placées parallèlement entre elles. Les rangées sont reliées entre-elles avec des bandeaux à relief placés transversalement. Les rangées de la paroi inférieure sont identiques entre-elles et ont respectivement une forme bombée sur toute leur longueur, dans le sens longitudinal, de façon à se positionner respectivement sous une des parties longitudinales et bombées de la paroi supérieure. Les résines synthétiques pouvant appartenir à la famille des polyesters, des époxydes ou des polyuréthanes. La paroi inférieure du panneau est solidarisée à la face inférieure de la paroi supérieure par le biais des rangées. Les côtés longitudinaux des rangées, de part et d'autre de leur partie bombée, ont leurs bases qui se prolongent par des bandes plates, sous les parties plates de la paroi supérieure. Les bandes plates, à la base de la paroi inférieure, forment des ressauts qui se continuent sur toutes les longueurs desdites rangées et viennent au contact des faces inférieures des parties plates de la paroi supérieure. Les ressauts à la base des rangées sont solidarisés auxdites parties plates de la paroi supérieure au moyen de colles synthétiques. Les ressauts ont une hauteur appropriée pour maintenir un espace entre la face inférieure de la paroi supérieure du panneau et la face supérieure des rangées, de manière à ménager des circuits longitudinaux pour la circulation du fluide caloporteur. Les bandeaux reliant les rangées, comportent des reliefs en creux en regard de la face inférieure de la paroi supérieure. Les bandeaux composent des passerelles pour le passage du fluide caloporteur d'un circuit à un autre formé par les rangées de façon à établir un circuit en continu pour le liquide caloporteur sur la largeur du panneau. Les bandeaux reliant les rangées par paire, sont positionnés alternativement en haut ou en bas desdites rangées de manière à établir un circuit continu du liquide caloporteur dans le sens de la hauteur de la toiture. Après le positionnement et la solidarisation des deux parois du panneau, une étanchéité générale de la face inférieure est réalisée. Cette étanchéité est effectuée par l'étendue d'une couche de résine, par exemple de polyester, sur toute la surface de la face inférieure du panneau, et contre la couche de résine polyester est apposé un isolant thermique composé d'une mousse, par exemple de polyuréthane, qui est recouverte d'un enduit de finition. L'enduit de finition étant plus particulièrement utile pour des combles aménagés. Le panneau ayant de préférence une forme rectangulaire, se raccorde mécaniquement sur son pourtour de manière traditionnelle avec les éléments de couverture utilisés sur le pan de toiture. Le panneau communique avec un échangeur calorifique par le biais de deux raccords latéraux positionnés en partie basse des deux circuits latéraux. Quelle que soit la surface du panneau, ce dernier ne comporte que deux raccords pour être branché sur les deux circuits communiquant avec l'échangeur calorifique situé dans le ballon thermique. L'entrée du fluide caloporteur dans le panneau, venant de l'échangeur calorifique, s'effectue au moyen d'un premier raccord classique situé à l'extrémité inférieure d'un des deux circuits latéraux, puis le liquide caloporteur parcours l'ensemble des circuits et sort par le biais d'un deuxième raccord placé sur l'extrémité inférieure de l'autre circuit latéral, pour être acheminé au moyen d'un conduit vers l'échangeur calorifique. Le panneau faisant office de couverture de toiture et capteur d'énergie solaire, selon une réalisation préférentielle sans se départir de l'invention, possède une paroi supérieure, en fibre de verre et de résine synthétique, doublée de manière à créer un vide entre les deux parois supérieures du doublage, pour une meilleure isolation des circuits, par temps froid. Dans ce dernier cas de réalisation, les deux parois supérieures composant un doublage, reprennent respectivement la forme et le relief bombé et lesdits reliefs sont parallèles et identiques entre-eux. La face supérieure du panneau peut recevoir toute coloration appropriée pour s'intégrer et se confondre avec les éléments de toiture traditionnels placés à sa périphérie. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 représente, en perspective, une vue de dessus de la paroi supérieure du panneau formant une couverture de toiture et un capteur d'énergie solaire.30 La figure 2 représente, en perspective, une vue de dessus de la paroi inférieure du panneau. La figure 3 représente, en perspective, une vue de dessous du panneau. La figure 4 représente succinctement, une coupe transversale du panneau. La figure 5 représente, succinctement, le circuit du fluide caloporteur pour une installation de base, dans une maison. Les figures 1 à 5, représentent un panneau rectangulaire formant couverture de toiture et réalisant les fonctions d'un capteur d'énergie solaire, pour un fluide caloporteur, par le biais de circuits reliant ledit panneau à un échangeur calorifique positionné dans une construction. Pour le présent exemple de réalisation le panneau est supposé être intégré sur une toiture couverte avec des éléments du type tuiles canal. Le panneau est composé d'une paroi supérieure 1 qui est conformée pour avoir un relief 2 similaire à la forme d'une couverture composée de tuiles canal et ladite paroi supérieure 1 est juxtaposée en surplomb sur une paroi inférieure 3 qui est composée de rangées 4 positionnées parallèlement entre-elles et dans le sens de la pente de la toiture. Les rangées 4 de la paroi inférieure ont respectivement une forme bombée et sont conformées pour se loger partiellement sous les reliefs 2 au contour bombé de la paroi supérieure 1. Les rangées 4 sont séparées par des écartements réguliers de manière à correspondre aux voûtes longitudinales de la paroi supérieure. Les rangées 4 sont reliées entre-elles par des bandeaux 5 placés de façon alternée en haut ou en bas entre deux rangées. Les bandeaux 5 sont pré-positionnés et solidarisés aux rangées 4 de manière à réaliser une paroi inférieure prête au montage lors de l'assemblage avec la paroi supérieure. Le choix du positionnement des bandeaux entre les rangées détermine le cheminement du circuit du fluide caloporteur qui peut varier selon la forme du contour du pan de la toiture. Les rangées 4 possèdent à la base de leurs parties bombées et de part et d'autre de leurs côtés longitudinaux, des bandes plates qui se terminent par des ressauts 6 qui viennent contre la face inférieure des partie plat 7 séparant les voûtes de la paroi supérieure 1. La paroi inférieure 3 est fixée contre la face inférieure de la paroi supérieure 1 au moyen d'une colle résine, par le biais des ressauts 6 des rangées et des bandeaux 5. La hauteur des ressauts 6 crée un écartement entre la paroi inférieure 1 et la paroi supérieure 3 du panneau, constituant un espace 8 entre les rangées 4 de la paroi inférieure et les voûtes de la paroi supérieure 1, lesquels espaces 8 composent le circuit d'ensemble du panneau pour le liquide caloporteur. A l'extrémité inférieure d'un côté latéral du panneau, est placée un raccord 9 pour l'entrée du liquide caloporteur dans le circuit et sur l'autre côté latéral opposé, dans l'angle inférieur, est positionné un autre raccord 10 pour la sortie du fluide caloporteur. Après la solidarisation des deux parois 1,3 ensemble formant le panneau, la face inférieure du panneau est recouverte d'une couche 11 de résine polyester de manière à renforcer l'étanchéité du panneau et dans un deuxième temps, une mousse de polyuréthane 12 est projetée contre la couche de résine 11, pour assurer l'isolation thermique vis-à-vis de l'intérieur du bâtiment. Cette couche de mousse 12 de polyuréthane est répartie de manière uniforme sur toute la surface de la paroi inférieure du panneau, selon une épaisseur variable de trois à huit centimètres. Le panneau s'intègre sur un pan de toiture et se raccorde par ses côtés aux tuiles canal de manière traditionnelle, de façon à permettre une étanchéité sur les côtés de son pourtour. Le panneau est fixé à la charpente de la toiture 13 au moyen de vis 14 placées dans des trous pré-position- nés et situés dans les parties plates 7 de la paroi supérieure dudit panneau. Ce moyen de fixation permet une installation rapide sur chantier. La figure 5 représente, de façon schématique, un circuit comprenant un échangeur 15 placé dans un ballon thermique 16 de stockage, dans lequel échangeur 15 circule un liquide caloporteur qui est conduit jusqu'au panneau du capteur d'énergie solaire au moyen d'une conduite 17, ensuite ledit liquide caloporteur se charge de calories en parcourant le circuit du panneau placé en toiture, puis ledit liquide caloporteur est acheminé en retour, par le biais du conduit 18, vers l'échangeur positionné dans le ballon thermique. Le dispositif comprend un thermostat, une pompe électrique et un régulateur différentiel pour automatiser le fonction- nement du dispositif. REVENDICATIONS1)Dispositif formant panneau de couverture de toiture pour des tuiles canal et faisant office de capteur d'énergie solaire pour un fluide caloporteur, lequel panneau communique avec un échangeur calorifique par le biais de deux circuits latéraux, caractérisé en ce que le panneau comprend une paroi supérieure (1) en fibres de verre et de résine synthétique, dont le relief (2) reprend la configu- ration d'un assemblage d'un certain nombre de tuiles canal, sous laquelle paroi supérieure (1) est juxtaposée une paroi inférieure (3) en fibres de verre et de résine synthétique, laquelle paroi inférieure (3) est composée de rangées (4) disposées dans le sens de la pente de la toiture, lesquel- les rangées (4) sont reliées entre-elles avec des bandeaux (5) placés transversalement, en ce que les côtés longitudinaux des rangées (4), de part et d'autre de leurs parties bombées, ont leurs bases qui se prolongent par des bandes plates qui forment des ressauts (6) sous les parties plates (7) de la paroi supérieure (1), et la paroi inférieure (3) du panneau est solidarisée à la face inférieure de la paroi supérieure (1) par le biais des ressauts (6) et des bandeaux (5), en ce que l'étanchéité du panneau est réalisé par l'étendue d'une couche (11) de résine polyester sur toute la surface de la face inférieure dudit panneau, en ce que le panneau est fixé à la charpente de la toiture (13) au moyen de vis (14) placées dans des trous pré-positionnés et situés dans les parties plates (7) de la paroi supérieure (1) dudit panneau, en ce que selon une réalisation préférentielle du panneau faisant office de couverture de toiture et capteur d'énergie solaire, la paroi supérieure en fibre de verre et de résine synthétique, dont la forme reprend la configuration d'un 10assemblage d'un certain nombre de tuiles canal au relief bombé, est doublée de manière à créer un vide entre les deux parois supérieures. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rangées (4) de la paroi inférieure ont respective-ment une forme bombée sur leur longueur. 3) Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les rangées (4) sont conformées pour se loger partiellement sous les reliefs (2) au contour bombé de la paroi supérieure (1). 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressauts (6) à la base des rangées, se continuent sur toutes les longueurs des côtés longitudinaux des rangées (4). 5) Dispositif selon les revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que les ressauts (6) viennent au contact des faces inférieures des parties plates (7) de la paroi supérieure (1), lors de l'assemblage des parois composant le panneau. 6) Dispositif selon les revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que les ressauts (6) ont une hauteur appropriée pour maintenir un espace (8) entre la face inférieure de la paroi supérieure (1) et la face supérieure des rangées (4), de manière à ménager des circuits longitudinaux pour la circulation du fluide caloporteur. 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandeaux (5) reliant les rangées (4) entre elles, comportent des reliefs en creux en regard de la face infé-rieure de la paroi supérieure, composant des passerelles au fluide caloporteur pour passer d'un circuit à un autre. 8) Dispositif selon les revendications 1 ou 7, caractérisé en ce que les bandeaux (5) sont positionnés alternativement en haut ou en bas desdites rangées (4) de manière à établir un circuit en continu sur la largeur du panneau. 9) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parois supérieures du panneau composant un doublage, pour une isolation renforcée, ont un relief parallèle et identique. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le panneau se raccorde mécaniquement sur son pourtour de manière traditionnelle avec les éléments de couverture utilisés sur le pan de toiture.20