Brevet FR2961234A1 — publié le 20111216

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ POUR L'INSTALLATION D'UNE COUVERTURE PHOTOVOLTAÏQUE L'invention appartient au domaine des couvertures pour bâtiments. Plus particulièrement l'invention concerne un dispositif et un procédé constituant un système pour l'installation d'une couverture photovoltaïque, productrice d'électricité, dont les modules de production assurent également la fonction étanchéité. Ce système est utilisable sur des toitures de bâtiments à usage industriel ou agricole et à usage de bureaux ou d'habitation. II existe deux versions : une première appelée « Industriel » pour les grandes surfaces de toiture et une version appelée « Particulier » pour les petites surfaces de toiture principalement domestique. Les deux versions acceptent la pose des modules de production tant en mode «paysage » qu'en mode « portrait ». Les pourcentages de pentes acceptables sont compris entre 7 et 100 %. C'est-à-dire que le dispositif est adapté pour la pose de modules photovoltaïque tant en toiture qu'en façade. Le système constitue une couverture assurant les fonctions de clos et de couvert. Il vient en substitution de la couverture « classique » sur un ouvrage neuf ou en construction sur des charpentes métalliques ou en bois. A cette fin, il peut être fait usage de différentes épaisseurs de profils de supportage selon l'entraxe des pannes ou selon les exigences dues à la situation géographique. Les profils utilisables sont des profiles de type bacs acier du commerce. Sur des charpentes en bois, traditionnelles ou de type « fermette », il est fait usage d'un profil acier de type petite onde afin d'intégrer au mieux le système, notamment par la faible épaisseur de l'ensemble, aux types de couvertures communément rencontrées. Le système présente la particularité de pouvoir intégrer un système de protection requis lors d'un travail en hauteur. En bas de pente, il est possible de mettre en place une protection collective grâce à des réservations laissées en attente. On trouve également, en surface entre les modules photovoltaïques, des attaches capables de recevoir un point d'ancrage destiné à l'usage d'un équipement de protection individuel de type baudrier. Ce système de protection est utilisable tant pour la mise en place de l'installation des modules photovoltaïques que pour les interventions ultérieures de maintenance. Les avantages de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description ci-après de ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs et des figures dans lesquelles : - La figure 1 représente en vue de dessus (1A) et de profil (1B) un exemple de support pour installation sur charpente industrielle ; - La figure 2 représente en vue de profil un exemple de support pour une installation de type Particulier ; - La figure 3 représente en vue de face (3A) et en perspective de face (3B) des attaches utilisées pour le mode d'installation sur charpente industrielle ; - La figure 4 est un exemple de gabarit en vue de dessus pour la fixation d'attaches sur un support adapté à une installation sur charpente industrielle ; - La figure 5 représente un exemple d'attache adaptée à une installation siur fermettes, vue de face (5A) en perspective de face (5B), de profil (5c) et de dessus (5D) ; - La figure 6 montre un accessoire de fixation pour le dispositif adapté à une installation sur charpente industrielle, de face (6A),posé sur l'attache et en perspective (6B) ; - La figure 7 montre un accessoire de fixation pour le dispositif adapté à une installation sur fermette, de face (7A), posé sur l'attache et en perspective (7B) ; - La figure 8 montre de profil une installation en base de pente adapté à une pose sur charpente industrielle ; - La figure 9 montre de profil une installation en base de pente adaptée à une pose de type Particulier ; - La figure 10 représente de face (10B) et de profil (10A) un dispositif d'arrimage pour équipement de protection individuelle placé en milieu de toiture, dans l'exemple correspondant à l'installation sur charpente industrielle ; - Les figures 11 et 12 montrent de profil le raccordement entre le dispositif et la toiture en haut de pente selon des modes de réalisations particuliers pour une installation sur charpente industrielle et une installation de type Particulier ; - La figure 13 représente de profil une installation sur charpente industrielle comprenant une isolation thermique ; - Les figures 14 et 15 montrent en vue de profil, un profilé de liaison entre les bacs, en installation (figure 14) et en section (figure 15) ; - Les figures 16 et 17 représentent en section des profilés dits traverses de drainage pour l'étanchéité entre modules photovoltaïques; Toutes les cotes portées sur les figures sont données à titre indicatif d'un mode de réalisation particulier. Le système est adapté à tous les modules photovoltaïques de dimension standard. Le dispositif d'installation comprend : : - Un support en bacs acier adapté à la nature de l'installation o Pour l'installation sur charpente industrielle : Un support (1) en bacs acier d'épaisseur 0,75mm, utilisant un profilé standard de type JI 33.250.1000 pour exemple, avec suivant le besoin une sous-face anti condensation. Ces bacs sont commandés en mesures fixes en usine après étude et calepinage, o Pour installation sur fermettes : Un support (2) en bacs acier plans d'épaisseur 0,75mm, avec un profil de type petite onde d'une hauteur préférentielle de 18 mm, avec sous-face anti condensation. Ces bacs sont commandés en mesures fixes en usine après étude et calepinage, - Des attaches de fixation : o Pour l'installation sur charpente industrielle: Des attaches de fixation (10) en aluminium extrudé positionnées en usine au moyen de gabarits (10) avant expédition sur site, o Pour l'installation de type Particulier : Des attaches de (20) en aluminium extrudé positionnées en usine au moyen de gabarits (110) avant expédition sur site, La manutention et la mise en place sur site fera avantageusement usage d'un palonnier utilisant les attaches comme points d'arrimage. - Des accessoires de fixation (11,21) qui ont pour objet d'assurer le raccordement des conducteurs de protection assurant la continuité du potentiel de terre, il se comporte également comme retardateur de vol, en cas de démontage par un opérateur ignorant son existence: - Un système de sécurité en bas de pente (pour les protections collectives : o Pour l'installation sur charpente industrielle: Un système de sécurité en bas de pente comprenant un fourreau raidisseur (12) pour recevoir un garde-corps amovible (123)). Ce fourreau raidisseur permet aussi la pose d'une grille perforée (121) de finition et possède aussi des pontets (122) pour recevoir un chéneau (120). o Pour l'installation de type Particulier : Un système de sécurité en bas de pente comprenant un fourreau raidisseur (22) pour recevoir un garde-corps amovible (223) Ce fourreau raidisseur permet aussi la pose d'une grille perforée de finition (221) et se dissimule en partie dans l'axe de la gouttière (222). - Un système de sécurité (13) implanté en milieu de toiture pour l'arrimage d'un équipement de protection individuel pour permettre une fixation rapide, disposé suivant le calepinage répondant aux normes de sécurité des travaux en toiture: - Des éléments de remplissage et de finition bas de pente et latéral spécifiques suivant la finition ou la rencontre avec la toiture existante: - Des éléments de fixation (13,23) en haut de pente avec un pliage en usine et un renfort spécifique à chaque installation L'isolation en sous face de couverture pourra, selon les applications, être réalisée à l'aide de panneaux isolants (130) rigides ou semi-rigides de type laine de roche, mousse ou autre, d'épaisseur comprises entre 40 et 200 mm. La fixation aux structures de cette isolation sera réalisée à l'aide de berceaux (131), en acier plat plié, mis en place entre les pannes. Dans ce cas, une cale en EDPM d'épaisseur égale à l'épaisseur du plat utilisé pour les berceaux sera intercalée entre chaque berceau. Cette cale à pour objet de rattraper l'épaisseur du plat et de servir d'appui aux bacs aciers. Avantageusement, les bacs (1,2) seront préalablement munis d'attaches (10,20) pour la fixation des modules photovoltaïques et pour la mise en place du système de sécurité (garde-corps et ancrage de sécurité). Un profil (14) sera intégré de bac acier à bac acier, maintenu et guidé par les attaches afin de déterminer l'écartement des bacs suivant les dimensions et le sens de pose des panneaux photovoltaïques. Ce profil (14) assurera aussi la liaison et l'étanchéité entres les modules photovoltaïques. Au moyen d'un engin de levage équipé d'un palonnier rapidement verrouillé sur 4 ou 6 attaches (10, 20), les bacs seront mis en place. Préalablement à l'installation, un relevé précis du bâtiment doit être réalisé par l'entreprise chargée des travaux. Le concours d'un géomètre peut s'avérer nécessaire pour cette opération, notamment pour un bâtiment de grandes dimensions. Ce relevé comprendra notamment le type de tuile, le débord de tuile d'égout, la mesure latérale entre les tuiles d'un côté à l'autre de l'installation suivant l'implantation des modules photovoltaïques, la mesure longitudinale du bas de la tuile d'égout à la tuile au-dessus de l'installation suivant l'implantation des panneaux photovoltaïques et l'implantation de toute sortie en toiture (fenêtre de toit, tuile à douille...). Les informations saisies permettront de réaliser, à l'aide d'un logiciel de dessin assisté par ordinateur tel que Autocad®, un plan d'exécution, et déterminer ainsi les caractéristiques dimensionnelles des bacs, leur épaisseur étant fonction de l'écartement des porteurs et des contraintes climatiques locales, en conformité avec les normes en vigueur. Pour une installation sur charpente industrielle, les bacs aciers (1) auront préférentiellement un pas de mesures de 250 mm pour une hauteur de 33 mm, une épaisseur minimale de 0,65,mm avec un entre axe de support entre 700 mm et 2000 mm. L'épaisseur sera variable en fonction de l'écartement entre pannes et selon les charges. L'étanchéité entre bac, en partie courante, est réalisée par le profil de liaison (14) et le module photovoltaïque (100) . L'écartement se fera suivant les dimensions 15 dudit module et son sens de pose. Dans certains cas, il est possible que le bac acier retrouve son recouvrement longitudinal. Suivant les zones climatiques de l'installation une mousse expansée sera mise en place sur les reliefs latéraux du bac acier pour éviter toute remonté d'eau ou de neige. Avantageusement, bacs peuvent être munis d'un pare-vapeur. 20 Dans le cas d'une installation adaptée à une pose sur fermettes, le bac acier (2) est conçu pour permettre le raccordement à tout type de couverture tuiles. Les bacs acier dont le pas des nervures est préférentiellement de 125 mm pour une hauteur de 18 mm a une épaisseur minimale de 0.75mm avec un entre axe de support variable entre 700 mm et 1000 mm 25 L'étanchéité entre le bac acier (2) en partie courante est réalisée par le profil liaison (14) et par le module photovoltaïque (100). Les bacs (2) peuvent avantageusement être munis en sous face d'un pare vapeur. Suivant les zones climatiques de l'installation de la mousse expansée peut être injectée dans les reliefs latéraux du bac acier pour éviter toute remonté d'eau 30 ou de neige. Les attaches (10,20) sont réalisées à partir d'un profilé extrudé constitué d'un alliage d'aluminium résistant à la corrosion, préférentiellement de qualité AA 6060, état brut, pouvant être anodisé classe 20 en atmosphère marine, découpé en longueurs unitaires de 100 mm ou 130 mm selon le type d'attache. 35 Quatre trous permettent sa fixation sur bac acier en usine, en atelier ou sur site par le biais d'une table de montage et de gabarits (110). La fixation est- préférentiellement réalisée par 4 rivets en inox étanche de 4.2 de diamètre. - Les traverses de drainage (16,17) s'ajustent aux attaches (10,20) dans le sens latéral afin de réaliser le drainage de l'eau du bac acier et apportent en 5 support complémentaire au module photovoltaïque Le maintien en phase de pose des modules photovoltaïques sur les attaches (10,20) est obtenu par des pièces de fixation (11,21) en tôle pliée d'acier cadmié posée en attente sur lesdites attaches (10,20) faisant office de « porte manteau » empêchant tout glissement dû à la pente. 10 Cette pièce (11,21) sert également de point de raccordement pour la mise à la terre de l'installation. Les modules générateurs photovoltaïques (100) sont des modules du commerce de type cadré, avec cadre en aluminium d'épaisseur variant de 40 à 55 mm. 15 Le positionnement précis du panneau est vérifié avant son blocage. Celui-ci se fera au moyen d'une vis inox 6 pans creux M8x35 agissant sur la travserse de drainage (16,17). Les conditions de mise en oeuvre sont prévues de façon à préparer et a assembler le maximum d'éléments en usine ou en atelier. La précision préalable 20 des mesures est indispensable. La mise ne oeuvre sur charpente industrielle s'effectue sur une charpente nue comprenant des pannes disposées dans le sens de la longueur. La mise en oeuvre pour le système dit Particulier s'effectue sur une charpente avec des pannes disposées dans le sens de la longueur ayant un 25 écartement pouvant aller jusqu'à 1 mètre ou avec des chevrons disposés dans le sens de la largeur du rampant ayant un écartement similaire à celui d'une couverture en tuile. Chaque profil de bac acier (1,2) arrive pré-équipé sur le chantier. Le premier profil est mis en oeuvre de manière soignée et précise, il est 30 aligné au moyen d'un faisceau laser. Le faisceau laser mis en bas de pente servira à contrôler l'alignement des autres bacs acier jusqu'à la mise en place du dernier élément. Les fourreaux (12,22) raidisseurs sont passés au fur et à mesure de façon mettre les gardes corps de sécurité. 35 A partir du premier profil mis en place, les traverses (16) sont mises en place au niveau de chaque attache (10,20). Les traverses déterminent l'espacement entre chaque profil de bac acier. Une fois l'ensemble de la structure de supportage mise en place, le réseau d'équipotentialité des masses est réalisé à l'aide d'un conducteur isolé vert/jaune de section 16 mm2 par le raccordement aux attaches (10,20). La mise en place des modules et leurs raccordements au réseau électrique DC est alors réalisé : le bâtiment est hors d'eau. Il est procédé aux finitions de la couverture : L'ensemble des étanchéités et des tôleries en contour de l'installation sera préparé en usine suivant la qualité des mesures initiales des opérateurs (faîtage, rives, bavette, chéneaux ...) La description ci-avant montre que l'invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixée, notamment : - Le montage au sol limite la fatigue et les risques des opérateurs par rapport aux mêmes opérations réalisées sur la toiture. - Les pièces d'arrêt permettent, durant la phase de pose des modules de production, de pallier à un éventuel glissement en bas de pente pouvant entraîner la chute du module. - L'utilisation de gabarits spécialement confectionnés permet la mise en place de manière précise de la plupart des modules photovoltaïques poly ou monocristallin à cellules de 6 pouces. - La facilité de mise en place d'équipement collectifs de sécurité et l'utilisation de points d'ancrage, mis en demeure, pour les équipements de protection individuels, renforce la sécurité des interventions ultérieures. - L'utilisation d'interfaces, de fixation des modules photovoltaïque, disponibles dans le commerce et démontables avec des outils du commerce ne s'oppose pas un remplacement éventuel d'un ou plusieurs modules - L'espace existant entre le bas de l'onde du profil de supportage et la face inférieure du cadre des modules photovoltaïque de 65 mm, d'une part et d'autre part, aucun obstacle, rail aluminium par exemple, ne vient contrecarrer la circulation de l'air en sous face des modules de production, contribuant ainsi à une bonne ventilation favorable à l'abaissement de la température des modules gage une bonne production en période estivale.