Brevet FR2953237A1 — publié le 20110603

DISPOSITIF D'ENCADREMENT COMPOSE D'UNE PLURALITE DE PANNEAUX ET PROFILES DE FIXATION SUR UNE STRUCTURE SUPPORT FORMANT UN ELEMENT DE COUVERTURE ETANCHE L'invention concerne un dispositif d'intégration de panneaux solaires sur un toit et plus généralement la réalisation d'une surface couverte et étanche à l'aide de panneaux quelconques rectangulaires ou carrés d'épaisseur variable et susceptibles de supporter un encadrement adapté, objet de l'invention, formant une structure étanche et compatible avec un double élément support d'encrage et de maintien, capable d'être relié à une structure porteuse, de résister aux intempéries et susceptible d'être mis en place simplement par emboîtement et vissage. Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine du bâtiment. Il s'agit d'un ensemble composé d'une pluralité de panneaux disposés les uns à côté des autres, horizontalement, verticalement ou les deux à la fois et assemblés entre-eux. L'invention pourra s'appliquer sur tout type de charpente ou de support dont l'entraxe entre deux éléments du support sera inférieure aux limites de la résistance de l'ensemble en fonction du poids des panneaux et de la structure qui leur est associée. L'invention concerne une méthode d'assemblage à l'aide de profilés d'encadrement permettant de relier deux panneaux entre-eux par emboîtement avec un joint qui assure l'étanchéité entre le panneau du haut et celui du bas ; ainsi qu'une méthode de juxtaposition latérale des panneaux avec emboîtement sur des profilés de fixation et de maintien adaptés à l'encadrement. Une structure porteuse à base de profilés de fixation s'étend 1 verticalement le long de la pente du toit ; elle est fixée sur les éléments composant la charpente. Les profilés de fixation sont placés selon un espacement horizontal déterminé en fonction de la largeur des panneaux et coopèrent avec une partie de la largeur du profilé d'encadrement des panneaux. Un profilé de recouvrement associé à des joints assure, en plus de l'étanchéité, le maintien et le serrage de l'ensemble. Etat de la technique La présente invention a pour objet de pallier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur, en proposant un dispositif de couverture étanche et éligible aux critères d'intégration au bâtiment conforme aux règles élaborées pour le marché français. La plupart des installations de panneaux photovoltaïques n'assurent pas l'étanchéité au niveau même des panneaux et nécessitent la mise en place d'une sous-couche étanche type bac acier ou structure polymère type Intersole ou PV-TEC, par exemple. D'autre-part, les solutions techniques qui proposent une liaison étanche entre les panneaux nécessitent un recouvrement partiel du panneau aval par le panneau amont, couvrant une partie de la surface active du panneau ce qui diminue le rendement du panneau. Quant aux montages en juxtaposition qui permettent de s'affranchir des problèmes de recouvrement, l'étanchéité n'est pas systématiquement assurée sur le long terme avec les méthodes utilisées jusque-là. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser une couverture étanche à l'aide d'une pluralité de panneaux associés à un dispositif 1 d'encadrement spécifique réalisé au moyen de profilés qui peuvent être en aluminium, dispositif qui permet un écoulement de l'eau selon la pente du toit sans rétention, même avec des toitures disposant d'une faible pente. Selon l'invention, l'objectif est atteint par le fait que l'encadrement des panneaux assure à la fois : une prise en tenaille sur la liaison horizontale ; et sur la liaison verticale, un dispositif de serrage étanche entre le profilé de fixation et le profilé de serrage, qui est 10 agrémenté de joints d'étanchéité sur toute sa longueur et de chaque côté. Un autre objet de l'invention est le rattrapage de niveau entre les quatre profilés composant le cadre, ce qui permet d'obtenir une 15 surface uniforme sur les quatre côtés du cadre. Un joint adhésif type MS, caoutchouc, EPDM, ou équivalent, sera utilisé pour assurer la jonction ou le collage et l'étanchéité entre le panneau et la partie en forme de U de son encadrement. 20 Les panneaux et leur encadrement spécifique reposent sur une structure support à base de profilés de fixation qui peuvent également être en aluminium et qui s'étendent verticalement le long de la pente du toit ou de l'élément à recouvrir. Les profilés de fixation pourront être arrimés sur une structure porteuse. Des 25 profilés de serrage accompagnés de leurs éléments de vissage pourront assurer le maintien et l'étanchéité sur la liaison verticale entre les panneaux cadrés. La hauteur du profilé de fixation et la disposition de l'ensemble, 30 permettent une libre circulation de l'air en dessous des panneaux cadrés, cela assure la dissipation thermique lors de fortes chaleurs. Des trous de ventilation pourront être aménagés en bas et en haut de l'installation. En complément, un écran sous toiture, souple ou rigide, muni d'un pare-vapeur pourra être fixé sur la charpente, si 35 nécessaire, en dessous des profilés de fixation, en fonction de 1 l'usage du bâtiment et de la nécessité de protéger la charpente et les éléments situés en dessous de l'ensemble ; cela permettant de réaliser l'évacuation d'eau de condensation éventuelle. Description sommaire des dessins L'invention, ses caractéristiques et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux figures et dessins donnés à titre d'exemple non limitatif, et référencés ci-dessous : La figure 1 illustre, une perspective d'une installation selon l'invention, en vue de dessus. La figure 2 illustre une vue en coupe de la figure 1 selon B-B. La figure 3 illustre une vue en coupe de la jonction horizontale entre deux panneaux selon coupe B-B. La figure 4 illustre une vue en coupe de la jonction verticale entre deux panneaux selon coupe A-A. La figure 5 illustre une vue de dessus partielle d'un coin du cadre. Description d'un mode préférentiel de l'invention En référence à la figure 1, une installation est composée d'une pluralité de panneaux (1) juxtaposés pouvant former une surface plane. L'encadrement spécifique des panneaux, objet de cette invention, est réalisé au moyen de trois profilés différents : un profilé (7) pour chaque côté vertical du panneau, un profilé (17) pour le haut du panneau et un profilé (18) pour le bas du panneau, qui coopèrent entre eux par emboîtement avec équerres d'angle et fixation. Le détail de la liaison entre le haut du cadre du panneau de dessous et le bas du cadre du panneau de dessus est présenté à la figure 4. 1 Chaque profilé nécessaire à l'encadrement des panneaux, fait l'objet d'une découpe à 45° à chacune de ses extrémités comme le montre la figure 5. Les deux découpes seront réalisées en opposition l'une par rapport à l'autre pour permettre la juxtaposition des extrémités deux à deux des profilés, formant ainsi un rectangle. La chambre intérieure de chaque profilé est séparée verticalement par deux tenons (20) servant de butées, lors de la mise en place des équerres d'angle (8). Ces quatre équerres d'angle assurent la fixation entre eux de chacun des quatre côtés du cadre. Comme le montre la figure 5, aux quatre coins du cadre (2) des panneaux (1), sont disposées perpendiculairement aux panneaux, les équerres d'angle (8) qui assurent le maintien et de fixation des côtés du cadre entre-eux. La fixation des équerres sur les côtés (7a, 7b, 17 et 18) du cadre (2), pourra être effectuée par vissage à l'aide de deux ou plusieurs trous taraudés dans l'équerre et de vis (9) à tête plate passant par des trous percés et taraudés dans le profilé, situés en face du percement de l'équerre ; ou par sertissage : une ou plusieurs zones incurvées pourront être réalisées à cet effet dans l'équerre sur les deux côtés opposés, ou bien par tout autre mode de fixation susceptible de maintenir serrés les différents côtés du cadre entre eux. La partie en forme de U de chacun de ses profilés d'encadrement est destinée à recevoir le bord du panneau (1) à encadrer. Préférentiellement, un joint (14) de type adhésif visqueux destiné à polymériser, ou de type EPDM assureront à la fois le maintien du panneau (1) à équidistance des bords du profilé, et la fonction d'étanchéité entre panneau et profilé d'encadrement. La figure 4 montre un détail spécifique de cette invention : le pincement en tenaille réalisé par le profilé bas (18) sur le profilé haut (17). Un joint à lèvre (19) type caoutchouc, EPDM ou équivalent, pourra être inséré dans le logement réservé à cet effet du profilé bas (18). Ce joint à lèvre (19) est également destiné à 1 assurer l'étanchéité sur la jonction horizontale entre les panneaux. L'installation comporte une structure support à base de profilés de fixation (3) s'étendant verticalement le long de la pente du toit ou de l'élément à recouvrir. Comme illustré sur la figure 2 les profilés de fixation sont placés selon un espacement horizontal prédéterminé, correspondant sensiblement à la largeur d'un panneau avec son encadrement (2). Les profilés de fixation (3) peuvent être, de préférence des modèles type PS4575 de ALUTECNICA, qui peuvent comporter plusieurs logements intérieurs capables de recevoir des écrous ou excentriques (6), destinés à assurer la fixation du-dit profilé, d'une part à la structure porteuse (12), (pannes ou pièces de la charpente dans le cas d'une mise en place en toiture) ; d'autre-part aux panneaux, grâce au profilé de serrage (4) et de vis (5) de longueur et de dimension adaptées pour confier à l'ensemble une tenue efficace en fonction de la zone climatique ou se situe l'installation. Comme indiqué sur la figure 3, le maintien du profilé de fixation (3), sur le support (12), peut s'effectuer à l'aide d'équerres (10) de longueur adaptée au support et de vis ou de pointes (13) ; pour des supports de type poutres métalliques : des vis autotaraudeuses pourront être avantageusement utilisées. Le maintien de l'équerre (10) avec le profilé de fixation (3) pourra être réalisé au moyen de vis (11) et écrous dont la taille sera adaptée au logement du profilé qui le reçoit. Un réglage de hauteur pourra être effectué en utilisant des équerres de fixation ayant un ou des trous oblongs pour le passage des vis (11) ; cela confère à l'ensemble une meilleure résistance aux évolutions dans le temps des supports, ainsi qu'aux évènements climatiques exceptionnels. Le maintien du profilé de fixation (3) sur son support peut être réalisé sur le dessous ou sur les côtés latéraux de celui-ci, grâce aux espaces incurvés, prévus à cet effet. Une fixation par 1 percement du profilé dans sa verticalité sera a éviter : en particulier dans la zone (14) car celui-ci peut également, dans certaines utilisations, permettre l'écoulement d'eau résiduelle issue de la condensation, vers le bas de l'installation, pour la recueillir en gouttière par exemple. La figure 3 présente en détail le profilé de serrage (4), qui sera continu, de préférence sans interruption sur toute la longueur verticale de l'installation et disposé à chaque liaison entre deux panneaux cadrés juxtaposés horizontalement. Si une longueur de profilé n'est pas suffisante pour la hauteur de l'installation : un mastic d'étanchéité pourra être utilisé à la jonction entre les deux profilés. Le profilé de serrage (4) intègre deux logements situés en dessous et proches du bord, destinés à recevoir chacun un joint à lèvres (15) de type EPDM par exemple. Lors du serrage de la vis (5) de type M8 par exemple, sur l'excentrique (6), chaque joint à lèvre (15) est pressé contre la surface supérieure de chaque côté du cadre (7). L'écrasement des joints à lèvre (15) dépend du couple de serrage des vis (5) sur l'excentrique (6). Deux butées verticales permettent d'assurer le maintien des côtés du cadre (7) sur le profilé de serrage. Il en est de même pour le positionnement du profilé de côté (7) du cadre (2) sur le profilé de fixation (3), qui est ajusté grâce à deux butées faisant partie intégrante du profilé (7), l'une verticale, l'autre à 45°, chargées d'assurer le maintien du profilé de chaque côté du cadre (2) sur le profilé de fixation (3). Pour un bon maintien de l'ensemble, un nombre suffisant de vis (5) et excentriques (6), sera mis en place. Celles-ci seront réparties sur la longueur des profilés de fixation (3) et des profilés de serrage (4), en fonction de la dimension des panneaux. Un percement du profilé de serrage (4) est réalisé dans celui-ci pour laisser passer chaque vis (5). A chaque vis (5) sera associée une double rondelle métallique et de matière caoutchoutée ou plastique (16), capable 1 d'assurer l'étanchéité entre la tête de chaque vis (5) et le profilé de serrage (4). Le traitement des côtés de l'installation pourra être effectué comme suit. Sur les bords latéraux il sera possible de faire courir tout du long un profilé (7c) qui permettra de fixer le profilé de serrage (4) de la même façon qu'entre deux panneaux cadrés ; et d'accrocher sur ce profilé (7c) des moyens d'étanchéité périphériques classiques : rebord en équerre plus tôle en zinc ou autre. Il en sera de même sur le bord supérieur de l'installation ou une tôle en zinc pliée associée à une bande à solin, pourra être fixée sur un rebord en équerre réalisé préférentiellement avec un profilé aluminium. Sur le bord inférieur de l'installation qui recevra en outre des crochets de fixation à la structure porteuse, l'étanchéité pourra être là aussi réalisée à l'aide de moyens classiques tels qu'une tôle de zinc recourbée à l'intérieur du U formé par le profilé plus une bande à solin si nécessaire. Revendications1. Structure étanche composée d'une pluralité de panneaux solaires (photovoltaïque ou thermique) et plus généralement de panneaux quelconques rectangulaires ou carrés (1), auxquels on vient adjoindre un encadrement spécifique (2) et une structure de fixation et de maintien (3 et 4), caractérisée en ce qu'elle comprend entre autres : - un encadrement spécifique des panneaux (1) réalisé au moyen de trois profilés différents : un profilé (7) pour chaque côté vertical du panneau, un profilé (17) pour le haut du panneau et un profilé (18) pour le bas du panneau, qui coopèrent entre eux par emboîtement avec équerres d'angle (8) et fixations (9) ; - une structure support à base de profilés de fixation (3) s'étendant verticalement le long de la pente du toit, capable de recevoir des éléments de fixation (10) permettant de la relier à la structure porteuse de l'ensemble (12) ; et - un profilé de serrage (4) accompagné d'éléments de vissage (5), destiné à assurer le maintien des panneaux et leur encadrement et l'étanchéité sur la liaison verticale entre les panneaux cadrés. 2. Structure étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'encadrement des panneaux (2) qui peut être réalisé à l'aide de profilés en aluminium, qui font l'objet d'une découpe à 45° à chacune de leurs extrémités, en opposition l'une par rapport à l'autre ; disposent d'une chambre intérieure, munie de tenons (20), destinée à recevoir des équerres d'angle (8) qui assurent la fixation des quatre éléments du cadre. Un rattrapage de niveau entre les quatre profilés composant le cadre, permet d'obtenir lors de la pose une surface uniforme sur les quatre côtés du cadre. 3. Structure étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fixation des quatre profilés d'encadrement des panneaux soit effectuée : à l'aide d'équerres (8) munies de deux ou plusieurs trous 1 taraudés permettant l'assemblage au moyen de vis à tête plate (9) entre le profilé percé et fraisé et l'équerre ; ou bien d'équerres disposant d'au moins deux zones incurvées (9) permettant le sertissage entre le profilé et l'équerre. 4. Structure étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que les quatre profilés d'encadrement disposent d'une partie en forme de U destinée à recevoir le bord du panneau à encadrer, associé à un joint (14) d'assemblage et d'étanchéité situé entre les deux éléments, de type adhésif visqueux qui polymérise ou EPDM. 5. Structure étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la forme du profilé haut (17) de l'encadrement des panneaux permet le pincement en tenaille du profilé bas (18) pour assurer l'assemblage entre deux panneaux cadrés situés l'un au dessus de l'autre ; un joint à lèvre (19) type caoutchouc, EPDM ou équivalent, inséré dans le logement réservé à cet effet, du profilé bas (18), assure l'étanchéité sur la jonction horizontale entre deux panneaux cadrés. 6. Structure étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure support à base de profilés de fixation en aluminium (3) qui s'étendent verticalement le long de la pente du toit ou de l'élément à recouvrir et arrimée à la structure porteuse de l'ensemble (12). 7. Structure étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend également un profilé de serrage en aluminium (4) qui intègre deux logements situés en dessous et proches du bord, destinés à recevoir chacun un joint à lèvres (15) EPDM qui assure l'étanchéité. Le profilé de serrage assure la liaison et le maintien entre deux panneaux cadrés juxtaposés horizontalement et le profilé de fixation (3) ; celui-ci est serré au moyen de vis type M8 (5) plus rondelles d'étanchéité et excentriques emboîtées dans le profilé de fixation.1 8. Structure étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la hauteur du profilé de fixation (3) et la disposition de l'ensemble, permettent une libre circulation d'air en dessous des panneaux, qui assure la dissipation thermique lors de fortes chaleurs et l'évacuation des eaux de condensation éventuelles. En complément, un écran sous toiture, souple ou rigide, muni d'un pare-vapeur pourra être fixé sur la charpente, si nécessaire, en dessous des profilés de fixation, en fonction de l'usage du bâtiment et de la protection de la charpente.