Brevet FR2956199A1 — publié le 20110812

Dispositif de fixation d'au moins un module photovoltaïque sur une structure porteuse, module équipé d'un tel dispositif et ensemble de tels modules L'invention a trait à un dispositif qui permet de fixer un ou plusieurs modules photovoltaïques sur une structure porteuse telle qu'un toit, tout en garantissant l'étanchéité. Au sens de la présente invention, un module photovoltaïque est un ensemble de cellules solaires interconnectées complètement protégé contre l'environnement. Un module photovoltaïque peut ou non être équipé d'un cadre périphérique. Dans le domaine de la production d'énergie électrique à partir de modules photovoltaïques, il est connu d'utiliser des bacs ou des membranes en sous face des modules pour réaliser l'étanchéité, avec la couverture, ce qui ne permet pas une intégration dans le plan de la toiture. Certains modules comprennent une bande de recouvrement dépourvue de cellule photovoltaïque, destinée à être recouverte par un module adjacent et dans laquelle sont ménagés des orifices de passage d'organes de fixation, tels que des clous ou des vis. Ces orifices ne permettent pas d'assurer une bonne étanchéité car ils sont dans le plan de recouvrement nécessaire à garantir cette étanchéité. La surface de chaque module est alors artificiellement augmentée, ce qui est défavorable en termes de prix de revient, dans la mesure où des pièces complémentaires liées au module sont nécessaires et où les faces avant et arrière en verre des modules sont plus importantes. Dans ce dernier cas, le risque d'endommager le module lors de la pose des organes de fixation est important. En outre, compte tenu de leur taille, ces modules sont relativement lourds et difficiles à manipuler. Ils peuvent glisser les uns par rapport aux autres en cours de pause sur un plan incliné. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouveau dispositif de fixation qui permet de mettre en oeuvre facilement et de maintenir efficacement en place au moins un module photovoltaïque, sans nécessiter de surdimensionner celui-ci, tout en garantissant une bonne étanchéité des modules entre eux. L'invention concerne un dispositif de fixation d'au moins un module cellules photovoltaïques sur une structure porteuse. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il est formé d'une plaque de métal découpée, pliée et qui comprend : - un voile principal sensiblement plan ; - deux bords longitudinaux s'étendant de part et d'autre du voile principal ;35 2 - une première bande jouxtant un premier bord longitudinal et rabattue en direction d'une première face du voile principal ; - une deuxième bande jouxtant le deuxième bord longitudinal et qui porte au moins un crochet, qui s'étend selon une direction perpendiculaire à la deuxième bande. Grâce à l'invention, le dispositif permet, par son premier bord longitudinal, de bloquer l'écoulement d'eau de ruissellement susceptible d'apparaître sur une couverture en cas de pluie et vent combinés. Le deuxième bord longitudinal permet de maintenir en place un autre module photovoltaïque positionné au dessus, grâce à son ou ses crochets. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel dispositif de fixation peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Plusieurs crochets sont répartis sur la longueur du deuxième bord longitudinal. - Le ou chaque crochet est monobloc avec la plaque de métal et obtenu par découpage localisé et pliage de celle-ci. En variante, le ou chaque crochet est rapporté sur la plaque de métal, notamment par rivetage ou vissage. - La deuxième bande est reliée au voile principal par une bande intermédiaire définie entre deux lignes de pliage parallèles à un axe longitudinal de la plaque, alors que la bande intermédiaire est inclinée, par rapport au voile principal et selon une direction perpendiculaire à cet axe longitudinal, d'un angle compris entre 0 ° et 45 °. - Le deuxième bord longitudinal porte une troisième bande rabattue en direction de la deuxième face du voile principal, qui est opposée à sa première face, c'est-à-dire orientée à l'opposé des crochets. L'invention concerne également un module photovoltaïque à poser sur une structure porteuse, ce module étant équipé d'un dispositif de fixation tel que mentionné ci-dessus. Selon un premier mode de réalisation, le dispositif est vissé directement sur celle-ci. Des bossages permettent de mettre hors eau les perçages nécessaires aux organes de fixation sur la structure. Dans ce cas le module photovoltaïque est collé directement sous la deuxième bande du dispositif de fixation au voisinage des crochets. En variante, le dispositif vient s'agrafer sur une pièce profilée en forme de U dans laquelle est collé le module photovoltaïque. Dans ce cas la zone discontinue entre les crochets comporte une troisième bande rabattue en direction du voile principal d'un angle aigu compris entre 10° et 60°. Cette troisième bande vient s'engager dans l'aile ouverte du profilé en forme de U et ainsi lier les deux pièces. La liaison entre le profilé en forme de U et la structure porteuse est assurée grâce à des agrafes fixées à la structure et positionnées en face du ou des crochets du dispositif. Ainsi, il n'y a aucune pénétration d'eau possible. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un dispositif de fixation, d'un module équipé et d'un ensemble de modules conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un module photovoltaïque équipé d'un dispositif de fixation conforme à l'invention, la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail Il à la figure 1, une partie d'un autre module étant représentée en traits mixtes uniquement sur cette figure, la figure 3 est une vue partielle de côté, dans le sens de la flèche F3 à la figure 2, la figure 4 est une vue de principe, comparable à la figure 2, d'un ensemble de modules photovoltaïques incorporant le module de la figure 1 et posé sur une structure porteuse la figure 5 est une vue analogue à la figure 3 pour un dispositif de fixation, un module et un ensemble de modules conformes à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le module photovoltaïque 2 représenté à la figure 1 comprend seize cellules photovoltaïques 4 disposées entre une plaque de fond 6 et une plaque avant translucide 8, ainsi qu'une boite de jonction 9 fixée sur la plaque de fond 6. Les éléments 4, 6, 8 et 9 constituent ensemble le module 2. Une plaque 10 constitue un dispositif de fixation du module 2 sur une structure porteuse, telle qu'une charpente de toit, comprenant des liteaux L et/ou des voliges. On note X2 un axe longitudinal du module 2. L'axe longitudinal X,o de la plaque de fixation 10 est parallèle à l'axe X2. La plaque de fixation 10 est solidarisée à la plaque avant 8 du module 2, au voisinage d'un bord longitudinal 22 du module 2, au moyen d'un cordon de colle ou de silicone 12. La plaque 10 comprend un voile principal 102 sensiblement plan dans lequel sont réalisés quatre bossages 104 formant une surépaisseur, du côté d'une première face 1022 du voile 102. En variante, le nombre de bossages 104 peut être différent de quatre. La géométrie de la plaque 10 lui permet d'assurer la fixation du module 2 sur les liteaux L et/ou voliges de la charpente, en insérant une vis V à travers une rondelle étanche R et un orifice 124 ménagé dans chacun des bossages 104 et en vissant cette vis dans l'un des liteaux L ou une des volige de la charpente. Comme les bossages 104 sont en saillie par rapport à la face 1022 du voile 102 visibles aux figures 1 et 2, un éventuel écoulement d'eau sur la bande 102, du côté de sa face 1022 ne risque pas de pénétrer du côté de la structure L, comprenant les liteaux puisque les bossages 104 constituent chacun une surélévation pour l'orifice 124 de chaque bossage 104 dans lequel est engagée une vis V. La plaque de fixation 10 est réalisée par pliage et découpage d'une tôle d'acier galvanisé. Elle peut également être réalisée en alliage d'aluminium, en matériau inoxydable ou protégé contre la corrosion ou en matériau synthétique. La plaque 10 comprend un premier bord longitudinal 106 qui jouxte le voile 102. Une bande 108 de la plaque 10 longe le bord 106 et est rabattue en direction de la face 1022. L'angle 0 entre la bande 108 et le voile 102 est aigu, de préférence compris entre 10 et 60°. Cette bande 108 assure une fonction d'étanchéité de la plaque 10 dans la mesure où de l'eau s'écoulant dans le sens des flèches F2 et F'2 ne peut pas parvenir jusque au niveau de la structure porteuse. La plaque 10 est pliée le long de deux lignes de pliage 110 et 112 qui sont parallèles à l'axe X,o, la ligne 110 étant plus proche du bord 106 que la ligne 112. Une bande 120 est définie entre les deux lignes de pliage 110 et 112. L'angle a entre les bandes 102 et 120 est compris entre 0 et 45°. Une bande 118 est définie au delà de la ligne de pliage 112 à l'opposé du voile 102 par rapport à la bande 120. La plaque 10 est également pourvue de deux pattes, dont une seule est visible sur les figures avec la référence 121, et qui s'étendent à partir des bords transversaux de la bande 118. Les pattes 121 et équivalente viennent en recouvrement partiel des bords transversaux 24 et 25 du module 2. En pratique, les pattes 121 et équivalente sont en forme de crochet et comprennent une languette d'extrémité, visible avec la référence 1212 à la figure 3 pour la languette 121, qui vient en appui contre la plaque de fond 6 du module 2 sur lequel est montée la plaque 10. Les languettes 121 et équivalente contribuent donc, avec le cordon de colle 12, au positionnement et à la fixation de la plaque 10 sur le module 2. La plaque 10 comprend un deuxième bord longitudinal 116 jouxtant la bande 118. Le bord 116 est pourvu de quatre crochets 122 qui s'étendent, à partir de la bande 118, à l'opposé des pattes 121, c'est-à-dire en saillie du côté de la face 1182 de la bande 118 qui est située, par rapport à cette bande, du même côté que la face 1022 par rapport au voile 102. Les crochets s'étendent donc, par rapport à la bande 118 et selon la direction Y-Y', dans le même sens que la bande 108. On note V122 le volume intérieur d'un crochet 122, c'est-à-dire le volume délimité entre ce crochet et la bande 118. On note 26 le bord longitudinal du module 2 qui n'est pas équipé de la plaque 10 et qui est opposé au bord 22. Lorsqu'un module 2 est immobilisé sur une toiture, il est possible d'engager, dans les crochets 122 de la plaque de fixation 10 qui lui est associée, un bord longitudinal 26' d'un module 2' identique, ce bord 26' n'étant pas équipé d'une plaque de fixation 10. En d'autres termes, les crochets 122 de la plaque de fixation 10 montée sur un premier module 2 permettent de retenir en place le bord inférieur 26' d'un deuxième module identique 2', lui-même équipé d'une plaque de fixation 10' dont les crochets 122' permettent de retenir en place le bord inférieur 26" d'un troisième module identique 2", comme représenté à la figure 4. Les volumes V122 et équivalent des crochets 122 et 122' constituent donc des volumes de réception des bords libres 26' et 26" des modules 2' et 2". A la figure 2, une partie d'un module 2' est représentée en traits mixtes, engagée par son bord 26' dans le volume intérieur V122 d'un crochet 122 de la plaque 10. Ainsi, chaque dispositif de fixation formé par une plaque 10 ou 10' permet par collage d'assurer la fixation d'un module 2 ou 2' qu'elle équipe sur une toiture et d'assurer le positionnement et le maintien d'un autre module 2' ou 2" dont un bord longitudinal libre 26' ou 26" est engagé dans ses crochets 122' ou 122". Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 5, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références. Dans ce qui suit, on ne décrit que ce qui distingue ce mode de réalisation du précédent. Le voile 102 est coplanaire avec les bandes 118 et 120. En d'autres termes, l'angle a identifié en référence au premier mode de réalisation vaut ici approximativement 0° et la plaque 10 ne comprend pas de lignes de pliage similaires aux lignes 110 et 112 du premier mode de réalisation. Le voile 102 est dépourvu de bossage 104 et la plaque de fixation 10 est solidarisée au module 2 par coincement de la plaque 10 sur un profilé en U 40, rendu solidaire du module 2 par collage. Plus précisément, le deuxième bord longitudinal 116 de la plaque 10 est équipé, entre les crochets 122, d'une troisième bande 128 qui est rabattue en direction de la face 1024 du voile 102 qui est opposée à sa face 1022 définie comme dans le premier mode de réalisation. En d'autres termes, la bande 128 s'étend, par rapport à la bande 118 et selon un angle 8 compris entre 10° et 60°, à l'opposé des crochets 122. Par ailleurs, le bord 22 du module 2 est collé dans le profilé en U 40 qui s'étend sur toute sa longueur. L'aile 42 du profilé en U 40 qui jouxte la plaque avant 8 du module photovoltaïque 2 comprend une bande 44 qui diverge de la plaque avant 8 en s'éloignant de cette plaque 8, de telle sorte qu'il est créé entre cette bande 42 et la face avant 8 un volume V44 à section triangulaire et dans lequel peut être engagée la troisième bande 128 de la plaque 10 qui est alors coincée par coopération de formes par rapport au profilé en U 40 et au reste du module 2. En d'autres termes, les bandes 128 et 44 des éléments 10 et 40 constituent des moyens d'accrochage entre ces éléments qui permettent de les solidariser pour équiper le module 2 de la plaque de fixation 10. Par ailleurs, des agrafes 50 sont réparties au niveau des crochets 122 sur le bord 116 et viennent en appui sur la bande 44 du profilé en U 40. Ces agrafes sont immobilisées sur des liteaux L ou des voliges de la charpente au moyen de vis V ou de clous. Par exemple, quatre agrafes 50 peuvent être utilisées sur la longueur de la bande 44 à l'aplomb des quatre crochets 122 et ainsi lier la plaque 10, via la bande 128 et la bande 44 du profilé en U 40, à la structure. On utilise ce deuxième mode de réalisation de l'invention de la façon suivante : Tout d'abord, on insère le module 2 dans le profilé en U 40, en prenant soin de disposer la bande 44 de ce profilé en U du côté de sa plaque avant 8.Le profilé en U 40 et le module 2 sont liés avec de la colle. On immobilise alors le profilé en U 40 et le module 2 sur la structure porteuse L au moyen des agrafes 50 elles mêmes vissées ou clouées sur cette structure. Il est alors possible de rapporter la plaque de fixation 10 sur le profilé en U 40 et le module 2 en engageant sa troisième bande 128 dans le volume V44 défini par le profilé en U 40 et la plaque avant 8 du module 2. On peut alors mettre en place le bord libre d'un autre module dans le volume intérieur V122 des crochets 122 de la plaque 10, comme expliqué pour le premier mode de réalisation en référence aux figures 2 et 4. La plaque 10 de ce mode de réalisation assure une fonction d'étanchéité, grâce à sa première bande 108, comme celle du premier mode de réalisation, alors qu'elle assure une fonction de support et d'immobilisation de la partie inférieure d'un module engagé dans ses crochets 122, comme dans le premier mode de réalisation. Dans les deux modes de réalisation, chaque plaque 10 assure donc une triple fonction, à savoir : une fonction de fixation d'un module 2 sur une structure L soit par des vis ou des clous plantés au niveau des bossages 104, soit par des agrafes 50 qui s'emboitent dans un profilé en U 40, lui-même emboité avec le bord 128 de la plaque 10. une fonction d'étanchéité à l'égard des eaux de pluie et vent combinés, grâce à la première bande rabattue 108, une fonction de support ou de fixation d'un autre module 2' dont le bord longitudinal libre 26 ou équivalent est reçu dans les crochets 122 de la plaque 10 Les crochets 122 sont réalisés par découpage et pliage localisé de la plaque de fixation 10, ce qui est particulièrement avantageux car les crochets 122 sont imperdables et obtenus de façon particulièrement économique. En variante, les crochets 122 peuvent être réalisés par des pièces rapportées sur les plaques 10, notamment rivetées ou vissées. Dans ce cas, l'épaisseur de ces pièces peut être supérieure à l'épaisseur du reste de la plaque 10, ce qui leur confère une excellente rigidité, sans augmenter sensiblement le poids total de la plaque 10 et du module 2 équipé de cette plaque. L'invention a été représentée dans le cas où la plaque 10 est équipée de quatre crochets de retenue 122. Toutefois, le nombre des crochets 122 peut être adapté, en fonction de la longueur du module 2 à équiper et de son poids. Pour un module court, la plaque 10 peut être équipée d'un seul crochet. Pour un module long, la plaque peut être équipée de un à plus de dix crochets. Quel que soit le mode de réalisation considéré, la plaque de fixation 10 assure une immobilisation pérenne des modules 2, 2', 2" sur une structure porteuse, telle qu'une terrasse, une toiture ou un mur, tout en étant facilement manipulée par un poseur qui peut agir de façon intuitive lors de son utilisation. REVENDICATIONS1.- Dispositif de fixation d'au moins un module (2, 2', 2") photovoltaïque sur une structure porteuse (L), caractérisé en ce qu'il est formé d'une plaque de métal découpée (10, 10') et pliée et qui comprend : - un voile principal (102) sensiblement plan ; - deux bords longitudinaux (106, 116) s'étendant de part et d'autre du voile principal ; une première bande (108) jouxtant un premier bord longitudinal 106 et rabattue en direction d'une première face (1022) du voile principal ; une deuxième bande (118) jouxtant le deuxième bord longitudinal 106, et portant au moins un crochet (122) qui s'étend selon une direction perpendiculaire à la deuxième bande (118). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs crochets (122) repartis sur la longueur du deuxième bord longitudinal (116). 3.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque crochet (122) est monobloc avec la plaque de métal (10) et obtenu par découpage localisé et pliage de celle-ci. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou chaque crochet est rapporté sur la plaque de métal, notamment par rivetage ou vissage. 5.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième bande (118) est reliée au voile principal (102) par une bande intermédiaire (120) définie entre deux lignes de pliage (110, 112) parallèles à un axe longitudinal (X10) de la plaque (10) et en ce que la bande intermédiaire est inclinée, par rapport au voile principal (102) et selon une direction perpendiculaire à cet axe longitudinal, d'un angle (a) compris entre 0 et 45°. 6.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième bord longitudinal (116) porte une troisième bande (128) rabattue en direction de la deuxième face (1024) du voile principal (102), qui est opposée à sa première face (1022). 7.- Module photovoltaïque (2, 2', 2") à poser sur une structure porteuse, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de fixation (10, 10') selon l'une des revendications précédentes. 8.- Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (10) est collé (12), par sa deuxième bande (118), sur une plaque avant (8) du module (2), au voisinage d'un bord longitudinal (22) de ce module. 9.- Module selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un bord (22) d'un module (2) est coiffé par un profilé (40) qui comprend une bande latérale (44) divergente par rapport à une face avant (8) du module (2), en s'éloignant du bord (22) du module, en ce que le dispositif de fixation (10) est selon la revendication (6) et en ce que la troisième bande (128) du dispositif de fixation (10) est engagée entre la bande divergente du profilé en U (40) et la face avant du module (8). 10.- Ensemble de modules photovoltaïques selon l'une des revendications 7 à 9, posé sur une structure porteuse (L), dans lequel un bord (26', 26") d'au moins un module (2', 2"), opposé au bord de ce module sur lequel est rapporté son dispositif de fixation (10'), est engagé dans le volume intérieur (V122) du ou des crochet(s) (122, 122') d'un dispositif de fixation (10, 10') équipant un module adjacent (2, 2').