Brevet FR2958023A1 — publié le 20110930

La présente invention concerne le domaine général de la pose de panneaux solaires rigides du type photovoltaïque ou thermique sur une structure support en pente, notamment une toiture de bâtiment. Les panneaux solaires photovoltaïques, encore dénommés modules solaires photovoltaïques, consistent en des générateurs électriques constitués d'un ensemble de cellules photovoltaïques reliées entre elles électriquement. Ces panneaux solaires constituent les unités de base pour les installations solaires photovoltaïques. La plupart des panneaux solaires actuels se présentent sous la forme de plaques rigides parallélépipédiques, de forme générale rectangulaire, dont la surface est de l'ordre de 1 m2 à 1,5 m2. Ces panneaux peuvent être posés avec leur grande longueur dans le sens de la pente (pose de type « portrait »), ou encore avec cette grande longueur orientée transversalement à la pente (pose de type « paysage »). II est prévu dans certains cas un montage des panneaux photovoltaïques dans un même plan. Dans d'autres cas, le montage des panneaux peut être dit « à la manière de tuiles ou d'ardoises », avec un léger recouvrement de la bordure supérieure des panneaux par la bordure inférieure des panneaux directement amont. Dans tous les cas, le montage sur la structure support est réalisé au moyen de dispositifs de fixation adaptés, par exemple des profilés longitudinaux, comme décrit dans les documents DE-102 40 939, ou encore DE-20 2007 008 659. Mais les structures de ces profilés actuels sont relativement complexes et nécessitent beaucoup de matière ; et ces profilés sont par conséquent d'un coût de revient relativement élevé. La présente invention concerne le montage des panneaux solaires disposés dans le même plan, et elle propose des moyens de fixation simplifiés, tout en étant très efficaces. Pour cela, le dispositif de fixation conforme à l'invention comprend une pluralité de profilés monoblocs destinés à être fixés sur la structure support, d'une part selon une orientation perpendiculaire à la pente, et d'autre part selon un agencement parallèle et à distance les uns des autres, de sorte à permettre le positionnement des panneaux solaires entre deux desdits profilés en regard, et dans le même plan, certains au moins de ces profilés étant constitués : - d'une embase à section en oméga, constituée d'un plateau dont les bordures latérales comportent des prolongements orientés vers le bas, qui eux-mêmes se prolongent par des ailes latérales orientées vers l'extérieur, situées dans un même plan parallèle audit plateau, lesquelles ailes latérales comportent des orifices pour la fixation sur ladite structure support, - d'un volet plan qui s'étend vers le haut à partir dudit plateau, perpendiculairement à celui-ci et entre ses bordures latérales, pour former deux surfaces d'appui sur ledit plateau, séparées par ledit volet plan, et - d'une platine supérieure, s'étendant à partir de l'extrémité supérieure dudit volet plan, parallèlement audit plateau, laquelle platine s'étend de part et d'autre dudit volet plan pour former deux prolongements de recouvrement, chacun en regard de l'une desdits surfaces d'appui. Les ensembles plateau, volet plan et platine supérieure définissent ainsi deux logements adossés pour la réception des bordures supérieure et inférieure de deux panneaux solaires juxtaposés. Selon une forme de réalisation préférée, le volet plan des profilés est décentré par rapport à l'axe longitudinal du plateau, de manière à former deux surfaces d'appui de longueur différente, pour obtenir deux logements d'accueil des panneaux solaires, de dimensions différentes, l'un dit « de petite dimension », et l'autre dit « de grande dimension ». D'autre part, les prolongements de recouvrement ont chacun une longueur inférieure à la longueur de la surface d'appui directement sous-jacente. Ces caractéristiques facilitent la pose des panneaux solaires, par encastrement de leurs bordures supérieure et inférieure dans les logements d'accueil dédiés des profilés. L'invention concerne également l'installation solaire comportant un ensemble de panneaux solaires juxtaposés et maintenus dans le même plan au moyen d'un dispositif de fixation tel que défini ci-dessus. Selon une forme de réalisation préférée, les profilés de fixation des panneaux solaires sont montés sur leur structure support de telle sorte que leur logement de petite dimension soit ouvert en direction du haut de la pente, et que leur logement de grande dimension soit ouvert en direction du bas de la pente ; en outre, l'installation comporte des moyens structurels de verrouillage en positionnement des panneaux solaires, lesquels moyens de verrouillage assurent l'écartement entre la bordure supérieure desdits panneaux qui est encastrée dans ledit logement de grande dimension et le volet plan constituant le fond de ce logement. Ces moyens de verrouillage sont avantageusement constitués d'organes ressorts montés sur le chant de la bordure supérieure des panneaux solaires. Ces organes ressorts consistent de préférence chacun en une lame métallique dont l'une des extrémités est fixée sur le chant de la bordure supérieure du panneau solaire associé, et dont l'autre partie, libre, ~o est conformée en saillie pour être apte à assurer la fonction de verrouillage recherchée. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'une forme de réalisation particulière, donnée uniquement à titre d'exemple et représentée sur les dessins annexés dans 15 lesquels : - la figure 1 est une vue générale, en perspective, d'une installation solaire comprenant une juxtaposition de panneaux solaires photovoltaïques rectangulaires, maintenus dans un même plan par le dispositif de fixation conforme à l'invention ; 20 - la figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la figure 1, montrant le détail du montage de deux panneaux solaires juxtaposés dans le sens de la pente, sur l'un des profilés de fixation ; - la figure 3 est une vue isolée, en perspective, de l'un des profilés constitutifs du dispositif de fixation selon l'invention ; 25 - la figure 4 est une vue de côté du profilé selon la figure 3 ; - la figure 5 montre, de manière isolée et vu de dessus, l'un des panneaux solaires de l'installation selon les figures 1 et 2. La structure support en pente 1, représentée sur la figure 1, consiste par exemple en une toiture de bâtiment ; elle comprend une charpente 2, 30 formée par exemple de longerons métalliques 2a en pente, reliés par des pannes horizontales en bois 2b. Pour simplifier la suite de la description, par rapport à un point donné, les côtés haut et bas de la pente sont désignés respectivement par « amont » et « aval ». Cette charpente 2 est recouverte, intégralement ou partiellement, par une installation solaire comprenant un ensemble de plaques d'étanchéité 3 constituant une embase support pour des panneaux solaires photovoltaïques rigides 4. De manière alternative, ces panneaux solaires 4 pourraient être fixés sur toute autre embase support, voire directement sur la charpente 2. Ces panneaux solaires 4 se présentent chacun sous la forme de plaques parallélépipédiques rectangulaires, dont la surface est par exemple de l'ordre de 1 m2. Ils se composent d'un bâti 4a en forme de cadre, entourant un module 4b intégrant un ensemble de cellules photovoltaïques (figures 1, 2 et 5). Les côtés des cadres 4a constituent les quatre bordures des panneaux solaires 4, à savoir des bordures supérieure 4a1 et inférieure 4a2 (destinées à venir respectivement côtés amont et aval de la structure support 1), reliées par des bordures latérales 4a3. Les panneaux solaires 4 sont fixés sur les plaques supports 3 au moyen d'un dispositif de fixation 6 qui permet leur agencement selon un montage coplanaire. Le dispositif de fixation 6 conforme à l'invention se compose, à cet effet, d'un ensemble de profilés de réception 7, disposés à distance les uns des autres et perpendiculairement au sens de la pente ; les panneaux solaires 4 sont chacun portés par une paire de tels profilés 7 en regard. L'un de ces profilés de réception 7 est représenté en détail sur les figures 2, 3 et 4. Ce profilé 7 est obtenu par extrusion d'aluminium ou d'acier inoxydable par exemple, sur une filière adaptée. Le profilé métallique 7 se compose d'une embase 8 prolongée vers le haut par un volet plan 9 qui se termine par une platine supérieure 10. L'embase 8 est constituée d'un plateau 11 dont les bordures latérales 12, 13 comportent des prolongements 14, 15 orientés vers le bas. La bordure inférieure de chaque prolongement 14, 15 se prolonge par une aile latérale 16, 17 orientée extérieurement. Les deux ailes latérales 16, 17 sont situées dans un même plan qui est parallèle au plan du plateau 11. Elles ont ici la même longueur et elles comportent des orifices 18 pour la fixation du profilé 7 sur la structure support 1. On notera que les orifices 18 peuvent être usinés au moment de l'installation ou lors de la fabrication du profilé 7. Le volet plan 9 s'étend vers le haut à partir du plateau d'embase 11, perpendiculairement à celui-ci et entre ses bordures latérales 12, 13. Comme on peut le voir sur les figures 2, 3 et 4, ce volet plan 9 est décentré par rapport à l'axe longitudinal du plateau 11 ; il définit et sépare ainsi deux surfaces d'appui 11' et 11 ", sur ledit plateau 11, qui ont des longueurs différentes, respectivement a et b (la longueur a étant supérieure à la longueur b, figure 4). La platine supérieure 10 s'étend de part et d'autre du volet plan 9 à partir de l'extrémité supérieure de celui-ci, et parallèlement au plateau d'embase 11. Elle constitue deux prolongements de recouvrement 10' et 10", respectivement de longueurs c et d différentes (la longueur c étant supérieure à la longueur d). Le prolongement de recouvrement 10', de longueur c s'étend du même côté que la surface d'appui 11' de longueur a, et parallèlement à celle-ci. On notera que la longueur c est un peu inférieure à la longueur a. Le prolongement de recouvrement 10", de longueur d, s'étend du même côté que la surface d'appui 11" de longueur b, et parallèlement à celle-ci. La longueur d est un peu inférieure à la longueur b. L'ensemble plateau 11, volet plan 9 et platine supérieure 10 définit ainsi deux logements adossés 19 et 20 pour la réception des bordures supérieure 4a1 et inférieure 4a2 de deux panneaux solaires 4 juxtaposés. En l'occurrence, le logement 19, délimité par la surface d'appui 11' du plateau 11, par le volet plan 9 et par le prolongement du recouvrement 10', peut être qualifié de logement d'accueil « de grande dimension », par rapport au logement 20 « de petite dimension », délimité par la surface d'appui Il", le volet plan 9 et le prolongement de recouvrement 10". La hauteur des logements 19 et 20 est prévue supérieure à l'épaisseur des panneaux solaires 4. En pratique, tel que représenté sur la figure 2, les profilés de réception 7 sont solidarisés avec la structure support 1 par l'intermédiaire de leurs ailes latérales 16, 17, au moyen de vis de fixation 21 (venant s'implanter dans leurs orifices 18). Lors de cette fixation, les profilés de réception 7 sont orientés de sorte que l'ouverture de leur logement 19 de grande dimension et l'ouverture de leur logement 20 de petites dimensions, soient orientées respectivement vers l'aval et vers l'amont de la pente. Ces profilés de réception 7 sont rapportés selon une orientation perpendiculaire, ou au moins sensiblement perpendiculaire à la pente de la structure support 1. Leur longueur est avantageusement adaptée de sorte à correspondre, au minimum, à la longueur des bordures supérieures 4a1 et inférieure 4a2 des panneaux solaires 4. De préférence, les profilés 7 ont une longueur pouvant recevoir entre trois et cinq panneaux solaires 4. De plus, ces profilés 7 sont fixés selon un agencement parallèles et à distance les uns des autres, cela avec un écartement adapté en fonction de la hauteur des panneaux 4, correspondant à la distance D entre les bordures supérieure 4a1 et inférieure 4a2. Sur la figure 1, les profilés 7 sont écartés pour recevoir les panneaux solaires 4 selon une orientation paysage, c'est-à-dire de sorte à recevoir leurs grands côtés. Chaque panneau solaire 4 est rapporté entre deux profilés de fixation 7 en regard, l'un en amont de la pente et l'autre en aval, de sorte que : - d'un côté, sa bordure supérieure 4a1 s'encastre dans le logement 19 de grande dimension du profilé de fixation 7 amont, pour reposer sur sa surface d'appui 11', et - du côté opposé, sa bordure inférieure 4a2 s'encastre dans le logement 20 de petite dimension du profilé de fixation 7 aval, pour reposer sur sa surface d'appui 11" et venir en appui contre son volet plan 9. Les bordures supérieure 4a1 et inférieure 4a2 sont en outre recouvertes respectivement par les prolongements de recouvrement 10' et 10" associés, ce qui assure la fixation du cadre 4a des panneaux solaires 4 sans provoquer d'ombrage sur leurs cellules photovoltaïques. Selon le montage illustré sur les figures 1 et 2, tous les profilés de réception 7 sont identiques. Le logement 19 du profilé 7 le plus en aval de la pente et le logement 20 du profilé 7 le plus en amont de la pente restent libres sans recevoir de panneaux solaires 4. Latéralement, les panneaux solaires 4 sont positionnés bord à bord, associés éventuellement à un joint d'étanchéité. Cette opération de montage peut se faire par simple glissement les uns après les autres des panneaux solaires 4 le long des profilés de réception 7 préinstallés. De manière alternative et préférée, la structure particulière des profilés de réception 7 et leur espacement adapté sur la structure support 1 permettent des opérations de montage/démontage des panneaux solaires 4 par encastrement direct sur les profilés 7, autorisant ainsi un montage de ces ~o panneaux 4 indépendamment les uns des autres. A cet effet, la distance entre la bordure libre 10"a du prolongement 10" du profilé 7 aval et le volet plan 9 du profilé 7 amont, est prévue supérieure à la hauteur D du panneau 4. En outre, la distance entre le volet plan 9 du profilé 7 aval et la bordure aval 15 10'a du prolongement 10' du profilé 7 amont est prévue inférieure par rapport à cette hauteur D du panneau 4. Ainsi, pour le montage, il suffit à l'opérateur d'encastrer tout d'abord la bordure supérieure 4a1 du panneau 4 dans le logement 19 du profilé amont 7. Le panneau 4 est ensuite pivoté autour de sa bordure supérieure 4a1 de 20 sorte à positionner sa bordure inférieure 4a2 en regard du logement 20 du profilé aval. La pose se termine par la manoeuvre du panneau 4 vers l'aval de la pente jusqu'à ce que le chant de sa bordure inférieure 4a2 vienne prendre appui contre le volet plan 9 de ce logement 20 aval. A l'inverse, pour le démontage, il suffit à l'opérateur de manoeuvrer le 25 panneau 4 vers l'amont de la pente, de sorte à rapprocher sa bordure supérieure 4a1 du volet plan 9 du profilé 7 en amont, puis de dégager sa bordure inférieure 4a2 et de manoeuvrer le panneau 4 en sens inverse vers l'aval de la pente. De manière alternative, les profilés de réception 7 peuvent être 30 espacés de sorte à recevoir les panneaux solaires 4 selon une orientation portrait. Dans ce cas, ce sont les petits côtés des panneaux 4 qui forment les bordures supérieure 4a1 et inférieure 4a2, et qui sont encastrés dans les logements 19 et 20 des profilés de réception 7. Par ailleurs et comme représenté sur les figures 2 et 5, pour assurer le 35 verrouillage optimal des panneaux solaires 4 entre les profilés 7, le chant de la bordure supérieure 4a1 des panneaux 4 est équipé, sur sa longueur, de plusieurs organes ressorts 22 (en l'occurrence au nombre de trois). Tel que représenté sur la figure 5, ces organes ressorts 22 consistent chacun en une lame métallique présentant une capacité de déformation élastique en compression. Chaque lame ressort 22 est fixée sur le cadre 4a1 au moyen d'une vis auto-foreuse 23, au niveau de l'une de ses extrémités. Son autre partie, qui est libre, est conformée en saillie de manière courbe, pour constituer l'élément élastique apte à assurer la fonction de verrouillage recherchée. ~o Le nombre de lames ressorts 22 dépend notamment de leurs caractéristiques de compression, du poids du panneau 4 et de la force de retenue souhaités. En pratique, ces organes ressorts 22 vont être compressés contre le volet plan 9 lors de l'encastrement dans le logement 19 du profilé amont 7, 15 pour les opérations de montage et de démontage. Lorsque le panneau 4 est relâché, les lames ressorts 22 se détendent et elles maintiennent le panneau solaire 4 de façon efficace sur les profilés de réception 7 en regard (la bordure supérieure 4a1 des panneaux 4 est écartée du volet plan 9 du profilé amont 7 ; en parallèle, leur bordure inférieure 4a2 20 est poussée contre le volet plan 9 du profilé aval). Dans ce cas, la distance entre le fond des logements de réception 19 et 20 en regard est comprise entre, d'une part, la hauteur D du panneau 4, et d'autre part, cette hauteur D prolongée par la hauteur des organes ressorts 22 au repos. 25 A titre de variante, le verrouillage en position des panneaux 4 peut être obtenu au moyen de vis amovibles implantées dans les prolongements de recouvrement 10'. Le dispositif de fixation conforme à l'invention est de structure très simple et il assure une pose et une dépose aisées et rapides des panneaux 30 solaires 4. Ce dispositif de fixation est adaptable à toutes dimensions de panneaux solaires et à tout degré de pente de toiture. Ce dispositif est encore adaptable pour recevoir des panneaux solaires thermiques (appelés encore capteurs solaires thermiques), de sorte à 35 constituer une installation thermique. REVENDICATIONS- 1.- Dispositif pour fixer des panneaux solaires (4) dans le même plan sur une structure support en pente (1), en particulier une structure de toiture, lequel dispositif de fixation (6) comprend une pluralité de profilés monoblocs (7) destinés à être fixés sur ladite structure support (1), d'une part selon une orientation perpendiculaire à la pente, et d'autre part selon un agencement parallèle et à distance les uns des autres, de sorte à permettre le positionnement desdits panneaux solaires (4) entre deux desdits profilés (7) en regard, caractérisé en ce que certains au moins desdits profilés (7) sont constitués : - d'une embase (8) à section en oméga, constituée d'un plateau (11) dont les bordures latérales (12, 13) comportent des prolongements (14, 15) orientés vers le bas, qui eux-mêmes se prolongent par des ailes latérales (16, 17) orientées vers l'extérieur, situées dans un même plan parallèle audit plateau (11), lesquelles ailes latérales (16, 17) comportent des orifices (18) pour la fixation sur ladite structure support (1), - d'un volet plan (9) qui s'étend vers le haut à partir dudit plateau (11), perpendiculairement à celui-ci et entre ses bordures latérales (12, 13), pour former deux surfaces d'appui (11', 11") sur ledit plateau (11), séparées par ledit volet plan (9), et - d'une platine supérieure (10), s'étendant à partir de l'extrémité supérieure dudit volet plan (9), parallèlement audit plateau (11), laquelle platine (10) s'étend de part et d'autre dudit volet plan (9) pour former deux prolongements de recouvrement (10', 10"), chacun en regard de l'une desdites surfaces d'appui (11', Il"), lesdits plateau (11), volet plan (9) et platine supérieure (10) définissant deux logements (19, 20) adossés pour la réception des bordures supérieure (4a1) et inférieure (4a2) de deux panneaux solaires (4) juxtaposés. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volet plan (9) des profilés (7) est décentré par rapport à l'axe longitudinal du plateau (11), de manière à former deux surfaces d'appui (11', 11") de longueur différente, pour obtenir deux logements (19, 20) d'accueil des panneaux solaires (4), de dimension différente. 3.- Dispositif de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les prolongements de recouvrement (10', 10") ont chacun une longueurinférieure à la longueur de la surface d'appui (11', 11") directement sous-jacente. 4.- Installation solaire destinée à être rapportée sur une structure support en pente (1), en particulier une toiture, laquelle installation est caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble de panneaux solaires (4) juxtaposés et maintenus dans le même plan au moyen d'un dispositif de fixation (6) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5.- Installation solaire selon la revendication 4, comportant un dispositif de fixation (6) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les profilés (7) de fixation des panneaux solaires (4) sont montés sur leur structure support (1) de telle sorte que leur logement (20) de petite dimension soit ouvert en direction du haut de la pente, et que leur logement (19) de grande dimension soit ouvert en direction du bas de la pente, ladite installation comportant des moyens structurels (22) de verrouillage en positionnement desdits panneaux solaires (4), lesquels moyens de verrouillage (22) assurent l'écartement entre la bordure supérieure (4a1) desdits panneaux (4) qui est encastrée dans ledit logement (19) de grande dimension et le volet plan (9) constituant le fond de ce logement (19). 6.- Installation solaire selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens de verrouillage en positionnement sont constitués d'organes ressorts (22) montés sur le chant de la bordure supérieure (4a1) des panneaux solaires (4). 7.- Installation solaire selon la revendication 6, caractérisée en ce que les organes ressorts (22) sont chacun en forme de lame métallique dont l'une des extrémités est fixée sur le chant de la bordure supérieure (4a1) du panneau solaire associé (4), et dont l'autre partie, libre, est conformée en saillie pour être apte à assurer la fonction de verrouillage recherchée.