Brevet FR2958308A1 — publié le 20111007

La présente invention se rapporte à un élément de façade préfabriqué. Dans une démarche de haute qualité environnementale, les façades d'un bâtiment doivent être isolées thermiquement afin de réduire leur déperdition d'énergie. L'ajout de panneaux solaires thermiques et/ou photovoltaïques aux façades contribue à la réalisation d'un bâtiment à énergie positive, c'est-à-dire produisant plus d'énergie qu'il n'en consomme pour son fonctionnement. Il est connu de l'état de la technique de monter des panneaux solaires sur des éléments de structure de la façade in situ, c'est-à-dire sur le site de construction de la façade. Outre les problèmes logistiques liés au transport et au stockage des panneaux solaires, un tel montage des panneaux solaires peut occasionner des difficultés supplémentaires pour un opérateur poseur de panneaux. En particulier, l'opérateur peut être confronté à des problèmes d'accessibilité à la façade nécessitant l'utilisation d'échafaudages lorsque la façade présente une surface importante pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres carré. Il en résulte un temps de travail important revenant à un coût de la construction de la façade élevé. Par ailleurs, la mise aux dimensions des éléments de structure avec les panneaux solaires peut s'avérer problématique à cause des dimensions prédéterminées des panneaux solaires qui ne peuvent être découpés contrairement à des panneaux en bois ou en verre par exemple. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et concerne un élément de façade préfabriqué caractérisé en ce qu'il comporte : - un cadre de support, - une armature montée à l'intérieur du cadre, comportant au moins un bras et délimitant au moins deux ouvertures, - au moins un panneau solaire conformé pour recouvrir au moins 30 l'une des ouvertures, - des moyens de maintien fixés sur le cadre et/ou l'armature et agencés pour maintenir en position chaque panneau solaire en regard d'au moins une des ouvertures. Ainsi, un tel élément de façade préfabriqué permet d'intégrer 35 chaque panneau solaire au cadre et/ou à l'armature. La fixation des moyens de maintien sur le cadre et/ou l'armature permet de solidariser chaque panneau solaire au cadre et/ou à l'armature. Cette intégration de chaque panneau solaire en usine permet de s'affranchir des problèmes logistiques liés au transport et au stockage des 5 panneaux solaires. De plus, contrairement au montage in situ des panneaux solaires, cette intégration de chaque panneau solaire en usine permet de s'affranchir des problèmes d'accessibilité à la façade. Par ailleurs, un avantage très important réside dans le fait qu'un tel 10 élément peut être décliné dans des dimensions extrêmement variées. En effet, la possibilité de préfabriquer et d'assembler en usine un tel élément, tout en garantissant une mise aux dimensions précise de l'armature avec les panneaux solaires, permet d'obtenir un bloc de façade équivalent à un tronçon d'étage ou un bloc de façade de grandes dimensions pouvant s'étendre par 15 exemple sur au moins un étage entier d'un bâtiment. Dans un mode de réalisation, chaque panneau solaire est monté sur le cadre et/ou l'armature et les moyens de maintien sont agencés pour plaquer chaque panneau solaire contre le cadre et/ou l'armature. Selon une forme d'exécution, les moyens de maintien comportent 20 une pluralité d'organes de maintien, chaque organe de maintien étant agencé pour plaquer un bord d'un panneau solaire contre le cadre et/ou l'armature. Ainsi, de tels moyens de maintien coopèrent avec le cadre et/ou l'armature afin d'enserrer chaque panneau solaire. Avantageusement, la pluralité d'organes de maintien comprend au 25 moins un organe de maintien agencé pour plaquer deux bords adjacents de deux panneaux solaires contre un bras de l'armature. Ainsi, un seul organe de maintien permet d'assurer une jonction entre deux panneaux solaires adjacents, ce qui permet de faciliter l'intégration des panneaux solaires et de réduire le temps d'opération, a fortiori lorsque le 30 nombre de panneaux solaires à intégrer est important. Dans un mode de réalisation, chaque panneau solaire est monté sur les moyens de maintien. Ainsi, chaque panneau solaire est solidarisé indirectement au cadre et/ou à l'armature par l'intermédiaire des moyens de maintien. 35 Par ailleurs, un tel agencement de chaque panneau solaire sur les moyens de maintien permet d'éviter la formation d'ombres portées. Selon une caractéristique, les moyens de maintien sont réalisés sous la forme de profilés, de préférence en aluminium. Avantageusement, les profilés formant moyens de maintien sont conformés pour recevoir au moins un store. Selon une forme d'exécution, le cadre et l'armature sont réalisés sous la forme de profilés, de préférence en aluminium. Ainsi, de tels profilés permettent d'obtenir un cadre et une armature à moindre coût. Selon une variante d'exécution, le cadre et l'armature sont réalisés 10 en bois. Ainsi, un tel cadre et une telle armature en bois permettent de réduire significativement les déperditions thermiques à travers l'élément de façade. Préférentiellement, au moins une des ouvertures forme une baie 15 destinée à recevoir un ouvrant ou une surface vitrée. Dans un mode de réalisation, l'élément comporte au moins une cloison et une contre-cloison montées à l'intérieur du cadre de sorte à délimiter une première enceinte destinée à être équipée d'un isolant thermique, la cloison étant disposée en regard du ou de chaque panneau solaire. 20 Ainsi, la cloison et la contre-cloison sont intégrées directement en usine au cadre de l'élément de façade. La cloison et la contre-cloison délimitent une première enceinte destinée à contenir un isolant thermique afin de réduire la déperdition d'énergie à travers l'élément de façade. Avantageusement, l'élément comporte une plaque de parement 25 montée à l'intérieur du cadre et disposée en regard de la contre-cloison hors de la première enceinte, de sorte à délimiter une seconde enceinte de préférence destinée à être équipée d'un isolant thermique. Ainsi, outre sa fonction esthétique, la plaque de parement en conjugaison avec la contre-cloison délimite une seconde enceinte destinée à 30 contenir un isolant thermique afin de réduire la déperdition d'énergie à travers l'élément de façade. Avantageusement, l'élément comporte des moyens de ventilation à double flux destinés à ventiler l'intérieur de la façade. Avantageusement, l'élément comporte au moins un conduit destiné 35 à recevoir un fluide caloporteur, chaque conduit étant agencé pour coopérer avec chaque panneau solaire. Ainsi, un tel conduit permet de récupérer l'énergie captée par le panneau solaire correspondant afin de la restituer ultérieurement, par exemple par l'intermédiaire d'un échangeur thermique. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un élément de façade préfabriqué selon l'invention, donné à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un élément selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 est une vue schématique en perspective éclatée de l'élément illustré à la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle en coupe horizontale de l'élément illustré à la figure 1, - la figure 4 est une vue partielle en coupe horizontale d'un assemblage entre deux éléments selon le premier mode de réalisation, - la figure 5 est une vue partielle en coupe horizontale d'un élément selon un deuxième mode de réalisation. Pour les différents modes de réalisation, les mêmes références seront utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, 20 par souci de simplification de la description. L'élément 1 de façade préfabriqué illustré aux figures 1 à 3 comporte : - un cadre 2 de support, - une armature 3 montée à l'intérieur du cadre 2, comportant huit 25 bras et délimitant huit ouvertures, - des panneaux photovoltaïques 4, - des moyens de maintien fixés sur le cadre 2 et/ou l'armature 3 et agencés pour maintenir en position chaque panneau photovoltaïque 4 en regard d'une ouverture. 30 Le cadre 2 de support est sensiblement rectangulaire. Le cadre 2 est formé par un assemblage de quatre premiers profilés 20 métalliques, de préférence en aluminium. L'armature 3, métallique, est fixée à l'intérieur du cadre 2. L'armature 3 comporte huit bras, chacun réalisé sous la forme de seconds 35 profilés 30. Les seconds profilés 30 sont métalliques, de préférence en aluminium. Les seconds profilés 30 de l'armature 3 délimitent huit ouvertures sensiblement rectangulaires et une baie équipée d'une fenêtre 31. Plus précisément, l'élément 1 comporte sept panneaux photovoltaïques 4 sensiblement de forme rectangulaires, et montés sur le cadre 2 et/ou sur l'armature 3. Chaque panneau photovoltaïque 4 est conformé pour recouvrir une ouverture de sorte que l'élément 1 présente une face externe étanche. Par «externe» (respectivement « interne »), on entend une orientation vers l'extérieur (respectivement l'intérieur) de la façade lorsque l'élément 1 est installé sur le site de construction. L'élément 1 comporte une pluralité de capots 6 formant des moyens de maintien agencés pour maintenir en position chaque panneau photovoltaïque 4 en regard d'une ouverture. A cet égard, chaque capot 6 est agencé pour plaquer un bord 40 d'un panneau photovoltaïque 4 contre le cadre 2 et/ou l'armature 3. Plus précisément, comme illustré à la figure 3, chaque second profilé 30 de l'armature 3 est équipé de deux entretoises 300 sur chacune desquelles vient en appui un bord 40 d'un panneau photovoltaïque 4. Par suite, un capot 6 est agencé pour plaquer deux bords 40 adjacents des panneaux photovoltaïques 4 contre des deux entretoises 300 de l'armature 3. Les capots 6 sont fixés aux seconds profilés 30 par l'intermédiaire de vis d'assemblage 60, solidarisant par là-même les panneaux photovoltaïques 4 à l'armature 3. Comme illustré à la figure 4, chacun des premiers profilés 20 du cadre 2 d'un élément 1 présente à leurs extrémités une section transversale à 45° afin de joindre un second élément 1 selon l'invention. Les premiers profilés 20 des deux éléments 1 sont reliés entre eux par des équerres de fixation 200. Les panneaux photovoltaïques 4 utilisent de préférence des cellules dites « à couches tandem », c'est-à-dire comportant un empilement de d'une couche interne et d'une couche externe réalisées respectivement en silicium microcristallin et en silicium amorphe. Ce type de panneaux photovoltaïques peut capter un rayonnement lumineux sur un spectre étendu, permettant d'obtenir un rendement supérieur à des panneaux photovoltaïques standard. Comme illustré aux figures 2 à 4, l'élément 1 comporte au moins une cloison 50 et une contre-cloison 51 montées à l'intérieur du cadre 2. La 35 cloison 50 et la contre-cloison 51 sont réalisées par exemple en fibre de bois. La cloison 50 et la contre-cloison 51 délimitent une première enceinte 500. La première enceinte 500 est équipée d'un isolant thermique 501, par exemple de la laine minérale rigide. La cloison 50 est disposée en regard de la face interne 40 de 5 chaque panneau photovoltaïque 4 de sorte à laisser une lame d'air 502 entre la cloison 50 et la face interne 40 du panneau photovoltaïque 4. La contre-cloison 51 est quant à elle disposée en regard de la face interne de la cloison 50. Une ouverture est ménagée dans la cloison 50 et la contre-cloison 10 51 de sorte à coïncider sensiblement avec la baie. Par ailleurs une plaque de parement 52 est montée à l'intérieur du cadre 2 et disposée en regard de la face interne de la contre-cloison 51 de sorte à délimiter une seconde enceinte 510. La seconde enceinte 510 est équipée d'un isolant thermique, par exemple de la laine minérale rigide. La 15 plaque de parement est par exemple réalisée en plâtre. L'élément 1 peut également comporter des moyens de ventilation (non représentés) à double flux destinés à ventiler l'intérieur de la façade. L'élément 1 peut également comporter au moins un conduit (non représenté) destiné à recevoir un fluide caloporteur, chaque conduit étant 20 agencé pour coopérer avec chaque panneau photovoltaïque 4. Selon un mode de réalisation illustré à la figure 5, l'élément 1 diffère en ce que : - le cadre 2 et l'armature 3 sont réalisés respectivement sous la forme d'un cadre en bois et de panneaux 8 en bois, 25 - les moyens de maintien comportent des profilés 7 en aluminium fixés sur le cadre 2 et/ou l'armature 3 par l'intermédiaire de vis d'assemblage 70, - chaque panneau photovoltaïque 4 est fixé par collage sur les profilés 7 formant moyens de maintien. 30 Le fait que chaque panneau photovoltaïque 4 soit rapporté sur les profilés 7 permet de s'affranchir des capots 6 et par là-même de la formation d'ombres portées. En outre, la présence des panneaux 8 en bois permet de limiter considérablement les déperditions thermiques relativement aux capots 6 35 surmontant les seconds profilés 30 en aluminium. Selon un mode de réalisation non représenté, l'élément 1 diffère en ce qu'au moins une ouverture n'est pas équipée d'un panneau photovoltaïque 4. La ou chaque ouverture est alors équipée d'un panneau conformé pour recouvrir ladite ouverture, le panneau pouvant être par exemple en bois naturel, composite, ou encore en verre émaillé. Bien entendu, les modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif. Des détails et améliorations peuvent y être apportés dans d'autres variantes d'exécution sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi notamment que le nombre des seconds profilés 30 et 10 leur disposition sur l'armature 3 peuvent être modulables de sorte à varier la forme des ouvertures qu'ils délimitent. REVENDICATIONS1. Elément (1) de façade préfabriqué caractérisé en ce qu'il 5 comporte : - un cadre (2) de support, - une armature (3) montée à l'intérieur du cadre, comportant au moins un bras et délimitant au moins deux ouvertures, - au moins un panneau solaire (4) conformé pour recouvrir au 10 moins l'une des ouvertures, - des moyens de maintien fixés sur le cadre et/ou l'armature et agencés pour maintenir en position chaque panneau solaire en regard d'au moins une des ouvertures. 15 2. Elément (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque panneau solaire (4) est monté sur le cadre (2) et/ou l'armature (3) et en ce que les moyens de maintien sont agencés pour plaquer chaque panneau solaire (4) contre le cadre (2) et/ou l'armature (3). 20 3. Elément (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de maintien comportent une pluralité d'organes de maintien (6), chaque organe de maintien étant agencé pour plaquer un bord (40) d'un panneau solaire (4) contre le cadre (2) et/ou l'armature (3). 25 4. Elément (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pluralité d'organes de maintien comprend au moins un organe de maintien (6) agencé pour plaquer deux bords (40) adjacents de deux panneaux solaires (4) contre un bras de l'armature (3). 30 5. Elément (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque panneau solaire (4) est monté sur les moyens de maintien. 6. Elément (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de maintien sont réalisés sous la forme de profilés (7), de préférence 35 en aluminium. 7. Elément (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les profilés (7) formant moyens de maintien sont conformés pour recevoir au moins un store. 8. Elément (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le cadre (2) et l'armature (3) sont réalisés sous la forme de profilés (20, 30), de préférence en aluminium. 9. Elément (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en 10 ce que le cadre (2) et l'armature (3) sont réalisés en bois. 10. Elément (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins une des ouvertures forme une baie destinée à recevoir un ouvrant (31) ou une surface vitrée. 15 11. Elément (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une cloison (50) et une contre-cloison (51) montées à l'intérieur du cadre (2) de sorte à délimiter une première enceinte (500) destinée à être équipée d'un isolant thermique (501), la cloison étant 20 disposée en regard du ou de chaque panneau solaire (4). 12. Elément (1) selon la revendication 11, comportant une plaque de parement (52) montée à l'intérieur du cadre (2) et disposée en regard de la contre-cloison (51) hors de la première enceinte (500), de sorte à délimiter une 25 seconde enceinte (510) de préférence destinée à être équipée d'un isolant thermique (501). 13. Elément (1) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de ventilation à double flux destinés à ventiler 30 l'intérieur de la façade. 14. Elément (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un conduit destiné à recevoir un fluide caloporteur, chaque conduit étant agencé pour coopérer avec chaque panneau 35 solaire (4).