Brevet FR2956681A1 — publié le 20110826

DISPOSITIF POUR L'INTEGRATION DE PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES SUR UN TOIT La présente invention concerne un dispositif pour la mise en place, sur une charpente de toit d'une construction, de panneaux photovoltaïques. Les panneaux photovoltaïques sont disposés sur les toitures soit en les fixant sur une toiture existante (au-dessus des tuiles, ardoises ou autre couverture de toiture), soit en les intégrant dans la structure de toit, les panneaux faisant alors office de couverture de toit. La présente invention concerne un dispositif pour l'intégration de tels panneaux. De manière connue, les panneaux photovoltaïques sont posés et fixés sur des arbalétriers ou des chevrons de la toiture, constitués de profilés spécifiquement conçus à cette fin. La réalisation de telles toitures est rendue onéreuse du fait de l'obligation d'utiliser des profilés spécifiques. Par ailleurs, les panneaux photovoltaïques sont constitués généralement de caissons parallélépipédiques, posés bord à bord, ce qui soulève un premier problème lié à la stabilité et au maintien desdits panneaux, et un second problème lié à l'étanchéité. L'étanchéité est assurée pour ce qui est des profilés spécifiques connus, par la présence de joints prévus sur la partie supérieure des profilés, et sur lesquels reposent lesdits panneaux photovoltaïques. La présence des joints augmente encore la complexité et le coût des profilés spécifiques utilisés, outre les difficultés résultant de l'usure des joints. Enfin, de manière connue, la fixation des panneaux photovoltaïques sur les profilés spécifiques est non seulement compliquée, mais également affecte l'étanchéité du fait de la nécessité de percer le profilé, ou le cadre du panneau photovoltaïque. La présente invention remédie à ces inconvénients et propose un dispositif destiné à l'intégration de panneaux photovoltaïques sur une structure de toit de construction, qui est peu onéreux à fabriquer, sans entretien, et permettant d'assurer une étanchéité sans faille à l'aide de moyens simples. 10 À cette fin, selon invention, le dispositif pour la mise en place et la solidarisation de panneaux photovoltaïques sur les éléments de toiture d'une construction, tels que des arbalétriers ou des chevrons, du type comportant d'une part un profilé comprenant une partie centrale de section droite en forme générale de U 15 inversé, et deux parties latérales, à l'extrémité de chaque branche dudit U, recourbées pour former chacune une gouttière, et d'autre part des moyens de fixation des panneaux sur les éléments de toiture, est caractérisé en ce que la partie centrale dudit profilé en U présente un fond sensiblement plan sur lequel est destiné à prendre appui soit le bord d'un panneau photovoltaïque, soit les 20 deux bords de deux panneaux photovoltaïques juxtaposés. Par ailleurs, la partie centrale dudit profilé est apte à chevaucher ledit élément de la structure de la toiture, et présente une forme sensiblement complémentaire au moins en partie au dit élément, qui de préférence présente 25 une section droite carrée ou rectangulaire, et est constitué d'un arbalétrier de type connu, en bois par exemple. Particulièrement, chaque moyen de fixation des panneaux est constitué d'une patte comprenant 30 -- une première partie destinée à la fixation sur ledit élément de toiture; -- une seconde partie en forme générale de crochet, dont la courbure permet de contourner ladite gouttière, et dont l'extrémité distale est apte à prendre5 appui sur une partie du panneau photovoltaïque pour fixer et maintenir celui-ci par rapport dit élément de toiture. Selon une forme préférée, l'extrémité distale du crochet est apte à porter sur une partie du panneau sensiblement dans le plan de la toiture. Notamment, chaque crochet présente, vue en section droite, successivement et à partir de la partie de fixation de la patte : - - une première partie sensiblement plane oblique, de préférence formant un 1 o angle compris entre 90 ° et 30 ° par rapport à la partie de fixation ; - - une seconde partie plane, sensiblement parallèle à la partie de fixation ; - - une troisième partie, soit courbe, soit en L, de manière à former un crochet ; - - une quatrième partie terminale plane, formant un nez, destinée à porter contre la partie correspondante du panneau photovoltaïque. 15 Plus spécifiquement, le dispositif comporte une pluralité de couples de pattes de fixation disposés deux à deux en regard de part et d'autre de l'élément de toiture. 20 Avantageusement, il est prévu des profilés de jonction de deux bords de deux panneaux photovoltaïques en regard et/ou jointifs, suivant une direction longitudinale, c'est-à-dire transversale à la pente de la toiture, chaque profilé de jonction comprenant une partie centrale sensiblement plane prolongée sur chacun de ses bords latéraux par une partie courbe formant crochet et apte à 25 venir en prise avec les bords correspondant des panneaux photovoltaïques. Lesdits profilés de jonction sont de forme telle que leur partie centrale débouche à chaque extrémité (dans le sens longitudinal) dans une gouttière du profilé de fixation des panneaux. 30 L'invention concerne également un ensemble de toiture comprenant une pluralité d'éléments de support longitudinaux, tels que des arbalétriers ou des chevrons, et sur chacun desquels est apte à prendre appui et reposer un profilé longiligne comprenant un partie centrale de section droite en forme générale de U inversé, et deux parties latérales, à l'extrémité de chaque branche dudit U, recourbées pour former chacune une gouttière, la partie centrale dudit profilé en U présentant un fond sensiblement plan sur lequel est destiné à prendre appui soit le bord d'un panneau photovoltaïque, soit les deux bords de deux panneaux photovoltaïques juxtaposés, lesdits panneaux étant solidarisés sur les éléments de support par des moyens de fixation tels que des pattes en forme de crochet. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description qui suit, se rapportant à des exemples illustratifs et non limitatifs du dispositif de l'invention, en regard des dessins dans lesquels : • La figure 1 est un schéma en perspective d'une structure de toit incluant le dispositif de l'invention ; • La figure 2 est une vue de principe en perspective frontale d'une partie de structure montrant un arbalétrier (ou un chevron), un profilé et deux panneaux photovoltaïques jointifs ; • La figure 3 montre en perspective un arbalétrier (ou un chevron) sur lequel repose un profilé et sur lequel deux panneaux repose, et deux pattes de solidarisation ; • La figure 4 est une vue en coupe transversale verticale d'un ensemble d'arbalétrier (ou chevron), profilé, panneaux et pattes de solidarisation ; • La figure 5 est une coupe longitudinale verticale de deux panneaux et montrant de côté l'arbalétrier (le chevron), le profilé, les deux pattes et d'un profilé de jonction longitudinal entre deux panneaux jointifs ; • La figure 6 montre en perspective une partie de profilé de jonction ; • La figure 7 montre en perspective de dessus quatre panneaux photovoltaïques jointifs bord à bord. 3o Les termes horizontal et vertical se référent à des directions ou des positions relatives à l'élément décrit, lorsque celui-ci est en place, suivant la disposition à laquelle il est destiné. Il en est de même pour les termes haut et bas, et pour les termes supérieur et inférieur. En référence à la figure 1, on a représenté en perspective schématique une partie de structure de toit de construction (maison, bâtiment ou autre) comprenant, pour les besoins de l'illustration, une série de chevrons parallèles 1, 2 et 3 dont les extrémités reposent sur une panne sablière 4 et une panne faîtière 5. Les chevrons et les pannes sont connus en eux-mêmes, et sont par exemple en bois. Les chevrons 1 à 3 sont en pente. Selon l'invention, des panneaux photovoltaïques 6 à 13 (seuls neuf sont représentés) connus en eux-mêmes, reposent deux à deux, par leurs bords en regard ou jointifs, sur les chevrons, par l'intermédiaire d'un profilé respectivement 14, 15 et 16, qui lui-même repose sur le chevron correspondant. Chaque ensemble constitué d'un chevron, d'un profilé et d'un couple de panneaux jointifs bord à bord, sont solidarisés ensemble par des pattes de solidarisation (qui ne sont pas visibles sur la figure 1). Les profilés et les pattes sont décrits et montrés plus en détail sur les figures suivantes. Les panneaux photovoltaïques (ci-après dénommés panneaux par commodité) sont de type connu en soi, et constitués d'un cadre parallélépipédique, sur une face duquel est fixé un pan recouvert de cellules photovoltaïques. L'intérieur du cadre, sous ledit pan de cellules, est creux. La figure 2 montre une vue partielle de deux panneaux 17 et 18 jointifs par leur flans en regard 19 et 20, parallèles à la pente du toit, qui reposent sur un chevron 21 en bois, par l'intermédiaire d'un profilé de support 22 en métal, tel que de l'aluminium, de l'acier zingué, ou un matériau plastique. Pour raison de clarté, le panneau 18 est montré décalé longitudinalement par rapport au panneau 17. Le profilé de support 22 comporte : • Une partie centrale 23 en forme de U inversé (vu en section droite), disposé à cheval sur le chevron 21, le fond 23A dudit U étant de forme 5 complémentaire à la surface supérieure du chevron (en l'occurrence une surface plane) ; • Deux ailes latérales 24 et 25, prolongeant chacune l'extrémité inférieure des ailes dudit U, chaque aile latérale formant, avec la patte correspondante du U, une gouttière. 10 Les bords en regard des deux panneaux 17 et 18 reposent sur le fond 23A du U inversé de la partie centrale 23 du profilé 22. Chaque gouttière 24, 25 comporte un fond sensiblement plan respectivement 15 26, 27 et un retour vertical respectivement 28, 29. Dans l'exemple représenté, le bord distal haut (du côté des panneaux) de chaque retour vertical 28, 29 touche ou est disposé très proche du bord inférieur du cadre du panneau correspondant. Les panneaux sont solidarisés au profilé et au chevron par des pattes de solidarisation qui ne sont pas montrées sur la figure 2, mais décrites ci-après en regard des figures 3 et 4. 25 On a représenté sur la figure 3 en perspective de dessous, deux panneaux, le chevron 21 et le profilé 22 de la figure 2, ainsi que deux pattes 30 et 31 de solidarisation. Sur la figure 3, deux panneaux photovoltaïques sont représentés, à savoir le 30 panneau photovoltaïque 18 de la figure 2, et un autre panneau photovoltaïque 30. Ces deux panneaux sont jointifs par leurs côtés respectivement 31 et 32 disposés en regard. Chaque panneau photovoltaïque comporte un pan de 20 cellules photovoltaïques, respectivement 18A et 30A, qui est vu de dessous sur la figure. Les panneaux 18 et 30 reposent sur le chevron 21 par l'intermédiaire d'un profilé 22. Compte tenu de la perspective, seule une des gouttières, celle référencée 25, du profilé 22 est visible, et notamment le fond 26 et le retour latéral 28 de la gouttière. Des moyens de solidarisation des panneaux sur le chevron 21 sont prévus, sous la forme d'une pluralité de pattes de solidarisation 33 et 34, dont deux seules sont représentées sur la figure 3 pour des raisons de commodité. Chaque patte est constituée d'une plaque soit en matériau plastique, soit en métal rigide (tel que de l'aluminium), et d'épaisseur environ 5 mm), de forme allongée et présentant une largeur entre 20 et 80 mm, de préférence de l'ordre de 40 mm. La description qui suit se rapport à la patte 34 qui comporte (toutes les pattes présentant la même structure) : - une première partie plane 35 destinée à être fixée sur le chevron 21 par l'intermédiaire de deux vis ; - une seconde partie en forme générale de crochet 36 que, dont la courbure permet de contourner ladite gouttière, et dont l'extrémité distale est apte à prendre appui sur une partie du cadre du panneau photovoltaïque pour fixer et maintenir celui-ci par rapport audit chevron. Chaque patte est conçue de manière à maintenir et solidariser chaque panneau par rapport aux chevrons, sans affecter, ni modifier, ni percer, ou autre opération, que ce soit le profilé 22 ou le panneau photovoltaïque correspondant.30 La solidarisation des panneaux sur le chevron et le maintien du profilé sont décrits ci-après en regard de la figure 4 montrant une coupe transversale (dans un plan transversal à la direction de la pente du toit). On retrouve sur la figure 4 les éléments décrits précédemment en regard des figures 1 à 3, à savoir le chevron 21, le profilé 22 et les panneaux photovoltaïques 17 et 18. Deux pattes de solidarisation 34 et 37 sont disposées par couple (deux à deux en regard) de part et d'autre de l'ensemble chevron 21/profilé 22. Les deux pattes 34 et 37 sont fixées par leur partie de fixation plane 35, 38, chacune par un couple de vis 39 et 40. La partie en crochet (36 et 41) de chaque patte 34, 37 comporte, vu en section droite, successivement et à partir de la partie plane de fixation 35, 38 : - - une première partie 42, 43 sensiblement plane oblique, de préférence formant un angle compris entre 90° et 30° par rapport à la partie de fixation 35, 38; - - une seconde partie 44, 45 plane, sensiblement parallèle à la partie de fixation ; - - une troisième partie 46, 47 courbe (à concavité tournée vers la partie de fixation 35, 38) de manière à former un crochet ; - - une quatrième partie terminale 46A, 47A, plane, formant un nez, destinée à porter contre un longeron 48, 49 du cadre du panneau correspondant 17, 18. Plus précisément, ledit longeron 48, 49 du cadre du panneau est en forme de L qui comporte deux branches : - une branche 48A, 49A (dite de support), dans un plan vertical ; sur l'extrémité de ladite branche est fixée le pan 17A, 18A de cellules photovoltaïques ; - une autre branche 48B, 49B (dite d'appui), dans un plan parallèle au toit et portant (au moins sur une partie de sa longueur) contre la partie centrale 23 du profilé 22. L'extrémité distale ou nez 46A, 47A du crochet 36, 41 porte à plat sur la branche d'appui 48B, 49B, du longeron 48, 49 (du cadre du panneau) selon un plan parallèle au plan de la toiture. En variante, visible en partie sur la figure 3, la patte 33, 34 est réalisé de manière que la troisième partie 46, 47 du crochet 36, 41 n'est pas courbe (comme sur la figure 4) mais en forme de L inversé dont l'extrémité distale comporte ledit nez d'appui 46A, 47A. Le crochet 36, 41 présente une forme telle que, en quelque sorte, il « contourne » le profilé 22 pour d'une part plaquer ce dernier sur le chevron 21 et d'autre part pincer le profilé 48, 49 du cadre du panneau. Ceci permet de solidariser les panneaux au chevron tout en maintenant le profilé, et ce sans affecter la continuité ou l'intégrité du profilé, et du panneau. On assure ainsi une parfaite étanchéité. Les panneaux 17 et 18 sont disposés bord à bord, sans pression, ou disposés à une distance de 1 ou 2 mm, voire plus, si besoin est, pour par exemple permettre la dilatation. A noter que la forme et la disposition des pattes de solidarisation de l'invention permettent de : • résister de manière optimale aux forces qui tendent à soulever les panneaux (vent) ; • la dilatation des panneaux qui peut conduire à rapprocher les cadres par leurs bords en regard (profilés 48 et 49). Les panneaux étant directement exposés aux intempéries, l'eau qui passe entre deux panneaux jointifs débouche par gravité sur la partie centrale 23 du profilé 22, puis s'écoule dans l'une et/ou l'autre des gouttières latérales 24, 25. Sur les chevrons sont disposées plusieurs séries de panneaux (voir figure 1). Un même chevron supporte deux séries de panneaux successifs sur sa face supérieure. Toujours en référence à la figure 4, selon l'invention, les panneaux photovoltaïques sont reliés entre eux également selon leurs bords longitudinaux, c'est-à-dire suivant une direction transversale à la pente, par des profilés de jonction 50 et 51. Les profilés de jonction sont visibles : - sur la figure 5 qui montre une vue en coupe dans un plan vertical longitudinal de l'ensemble montré sur la figure 4, et - de façon partielle et en perspective sur la figure 6. Le profilé de jonction 51 relie deux panneaux 18 et 30 par leurs bords de cadre en regard et plus précisément par leurs longerons respectifs 31 et 32, en forme de L à deux branches : une branche transversale 31A, 32A dans un plan vertical ; - une branche longitudinale 31B, 32B en appui sur le profilé 22 et donc indirectement sur le chevron 21. En référence aux figures 5 et 6, le profilé 51 est en métal (acier, acier zingué, aluminium, matériau plastique) et comporte : - une âme centrale 53 plane ; - une partie latérale 54 recourbée en L à angle aigu, vers l'intérieur, de manière à emprisonner les bordures d'extrémité des branches longitudinales 32B (figure 5) du longeron 32 du cadre du panneau correspondant ; - une pluralité de crochets 55A, 55B (deux seuls sont représentés sur la vue partielle de la figure), en forme de L recourbé vers l'intérieur, de manière à emprisonner la bordure d'extrémité de la branche longitudinale 31B (figure 5) du longeron 31 du cadre du panneau correspondant. Selon la figure 4, les bords d'extrémités (dans la direction longitudinale) 50A du profilé de jonction 50 et 51A du profilé de jonction 51, débouchent dans les gouttières correspondantes 24 et 25 du profilé de solidarisation 22, et sont pourvues d'une lèvre 50B, 51 B. La partie centrale 53 plane du profilé de jonction 51 est donc dans le plan de la pente du toit. La partie recourbée 54 est en aval et les crochets 55A, 55B sont en amont. L'eau passant entre les bords transversaux 31, 32 en regard des panneaux se déverse dans la partie centrale 53, puis, du fait de la pente de cette dernière, est recueillie et canalisée par la partie latérale 54 recourbée. L'eau se déverse ensuite, à chaque extrémité du profilé de jonction 51 dans la gouttière latérale correspondante 24, 25 du profilé de support 22. La partie latérale recourbée 54 aval joue donc un double rôle de crochet et de gouttière. Par ailleurs, le profilé de support 22 a une triple fonction de récupération d'eau : 1. l'eau de pluie passant entre les bords longitudinaux des panneaux (dans le sens de la pente du toit) ; 2. l'eau de pluie passant entre les bords transversaux des panneaux (dans le sens transversal à la pente du toit) qui se déverse dans le profilé de jonction 51 qui lui-même déverse l'eau recueillie dans les gouttières 24 et 25; 3. l'eau de condensation provenant des profilés du cadre des panneaux et de la face intérieure des pans de cellules photovoltaïques. Sur la figure 7 on a montré de façon partielle quatre panneaux 60, 61, 62 et 63 jointifs bord à bord selon un carré. Le chevron, le profilé de support, les pattes, le profilé de jonction ne sont pas visibles et sont situés, dans cette représentation, sous la ligne de séparation 64 entre d'une part les panneaux 60 et 62 et d'autre part les panneaux 61 et 63.10 REVENDICATIONS1. Dispositif pour la mise en place et la solidarisation de panneaux photovoltaïques sur les éléments de toiture d'une construction, tels que des arbalétriers ou des chevrons, du type comportant d'une part un profilé comprenant un partie centrale de section droite en forme générale de U inversé, et deux parties latérales, à l'extrémité de chaque branche dudit U, recourbées pour former chacune une gouttière, et d'autre part des moyens de fixation des panneaux sur les éléments de toiture, caractérisé en ce que la partie centrale dudit profilé en U présente un fond sensiblement plan sur lequel est destiné à prendre appui soit le bord d'un panneau photovoltaïque, soit les deux bords de deux panneaux photovoltaïques juxtaposés. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie centrale dudit profilé est apte à chevaucher ledit élément de la structure de la toiture, et présente une forme sensiblement complémentaire au moins en partie au dit élément, qui de préférence présente une section droite carrée ou rectangulaire. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation des panneaux sur l'élément sont constitués d'une pluralité de pattes comprenant chacune: - - une première partie destinée à la fixation sur ledit élément de toiture; - - une seconde partie en forme générale de crochet, dont la courbure permet de contourner ladite gouttière, et dont l'extrémité distale est apte à prendre appui sur une partie du panneau photovoltaïque pour fixer et maintenir celui-ci par rapport audit élément de toiture. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité distale du crochet est apte à porter sur une partie du panneau sensiblement dans le plan de la toiture. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque crochet présente, vue en section droite, successivement et à partir de la partie de fixation de la patte :- - une première partie sensiblement plane oblique, de préférence formant un angle compris entre 90 ° et 30° par rapport à la partie de fixation ; - - une seconde partie plane, sensiblement parallèle à la partie de fixation ; - - une troisième partie, soit courbe, soit en L, de manière à former un crochet ; -- une quatrième partie terminale plane, formant un nez, destinée à porter contre la partie correspondante du panneau photovoltaïque. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de couples de pattes de fixation disposés 2 à 2 en regard de part et d'autre de l'élément de toiture. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu des profilés de jonction de deux bords de deux panneaux photovoltaïques en regard et/ou jointifs, suivant une direction longitudinale, c'est-à-dire transversale à la pente de la toiture. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque profilé de jonction comprend une partie centrale sensiblement plane comprenant sur son bord amont une pluralité de crochets recourbés vers l'intérieur, et sur son bord aval une partie recourbée en L à angle aigu, les crochets et le bord aval en L étant aptes à venir en prise avec les bords correspondant des panneaux photovoltaïques. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que lesdits profilés de jonction sont de forme telle que leurs bords aval forment une gouttière qui se déverse à son extrémité (dans le sens transversal à la pente du toit) dans une gouttière du profilé de fixation des panneaux. 10. Ensemble de toiture comprenant une pluralité d'éléments de support longitudinaux, tels que des arbalétriers ou des chevrons, et sur chacun desquels est apte à prendre appui et reposer un profilé longiligne comprenant un partie centrale de section droite en forme générale de U inversé, et deux parties latérales, à l'extrémité de chaque branche dudit U, recourbées pour former chacune une gouttière, la partie centrale dudit profilé en U présentant un fond sensiblement plan sur lequel est destiné à prendre appui soit le bord d'un panneau photovoltaïque, soit les deux bords de deux panneauxphotovoltaïques juxtaposés, lesdits panneaux étant solidarisés sur les éléments de support par des moyens de fixation tels que des pattes en forme de crochet.5