Brevet FR2964681A1 — publié le 20120316

« Toiture comportant des éléments de toitures munis d'éléments photovoltaïques, système de connexions de tels éléments de toiture, profilés et connecteurs pour un tel système et éléments de toiture pour une telle toiture. » La présente invention concerne une toiture comportant des tuiles munies d'éléments photovoltaïques munis chacun de deux fils de connexion électriques et un ensemble de chevrons. La présente invention concerne un élément de toiture, tel une tuile ou une ardoise pour une telle toiture. La présente invention concerne aussi un système de connexions de tels éléments de toiture. La présente invention concerne encore des connecteurs qui permettent différentes connexions. L'invention concerne des profilés convenant à un tel système. Les toitures munies de panneaux solaires deviennent d'un usage de plus en plus courant. Cependant la pose de panneaux qui occupent des surfaces de dimensions de plus en plus grandes risque de n'être pas très tolérée par les administrations locales du fait qu'ils sont considérés comme inesthétiques. Dans le document de brevet WO 2007/132027, il est proposé d'utiliser des tuiles dont chacune comporte un élément photovoltaïque de sorte que la pose de telles tuiles donne à la toiture une esthétique acceptable. Cependant lorsque le nombre de ces éléments de toiture est important, se pose, alors, le problème des connexions entre eux de sorte à obtenir une tension convenable qui soit facile à convertir à la tension du réseau national de distribution électrique. L'invention propose une toiture du genre mentionné dans le préambule qui comporte des moyens pour faciliter le câblage des éléments photovoltaïques des tuiles de sorte qu'il devient facile d'obtenir une tension acceptable à l'utilisation. L'invention propose une tuile du type déjà décrit dans le document cité qui permet une fabrication aisée. Pour cela, un élément photovoltaïque est inséré dans l'épaisseur de la tuile et est fixé par collage à celle-ci. L'invention concerne aussi un élément de toiture qui permet de substituer aux ardoises. Pour cela, l'élément photovoltaïque a les mêmes dimensions de l'ardoise à remplacer ou à substituer. Conformément à l'invention, une toiture selon le préambule est remarquable en ce qu'il est prévu un ensemble de profilés combinés formés d'un premier profilé en matière isolante qui est fixé sur lesdits chevrons et sur lesquels viennent se reposer lesdites éléments de toiture et de profilés en matière conductrices insérés dans ledit premier profilé comportant des ouvertures pour la connexion desdits fils de connexions sur les profilés en matière conductrices Selon une caractéristique importante de l'invention, il est prévu des connecteurs de liaisons des profilés et des connecteurs d'extrémités de profilé. Ainsi, en jouant avec ces différents connecteurs, il est possible d'obtenir différents couplages d'éléments photovoltaïques en vue d'obtenir une tension acceptable pour l'utilisation. La description suivante accompagnée des dessins ci-annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Dans les dessins : - la figure 1 montre la structure d'une toiture conforme à l'invention, - la figure 2 montre le profilé fixé sur la charpente de la toiture, - la figure 3 montre une première variante de connexion de l'élément photovoltaïque sur le profilé, - la figure 4 montre une deuxième variante de connexion de l'élément photovoltaïque sur le profilé, - la figure 5 montre une troisième variante de connexion de l'élément photovoltaïque sur le profilé, - la figure 6 montre une connexion en bout de profilé pour un câble électrique, - la figure 7 montre une connexion permettant une interconnexion entre profilés, - la figure 8 montre un exemple de connexions d'une toiture conforme à l'invention, - la figure 9 montre un élément de toiture tel qu'une tuile, conforme à l'invention, - la figure 10 montre un élément de toiture tel qu'une ardoise, conforme à l'invention. Sur ces figures, les éléments communs portent tous les mêmes références sur toutes les figures. A la figure 1, la référence 1 indique une partie de toiture montrant une poutre 8 sur laquelle repose une pluralité de chevrons 11, 12, 13,...22. Différentes tuiles 31, 32, ..., 36 vont recouvrir le toit. Chacune des tuiles montrées comporte respectivement un élément de cellule photovoltaïque 41, 42, ..., 46. Il est bien entendu que le toit peut comporter aussi des tuiles non munies d'élément photovoltaïque. Ces tuiles à éléments photovoltaïques sont munis de fils de connexion non référencés sur la figure 1. Selon un mode de connexion explicité plus loin tous ses fils sont finalement reliés à un circuit d'utilisation 200 qui en pratique est un onduleur qui fournit une tension de 220 volts pour être distribuée au circuit de distribution 210 du réseau d'alimentation électrique national tel que l'EDF. Conformément à un aspect de l'invention, il est prévu un ensemble de profilés combinés 50 formés d'un premier profilé en matière isolante sur lesquels viennent se reposer lesdites tuiles et de profilés en matière conductrices insérés dans ledit premier profilé comportant des ouvertures pour la connexion desdits fils de connexions sur les profilés en matière conductrice. Cette matière conductrice est de préférence de l'acier inoxydable qui résiste bien aux intempéries. La structure formée de ces profilés et des connecteurs constitue un système de connexion pour des éléments photovoltaïques qui permet de réaliser facilement des toitures comportant de tels éléments. Ce système comporte donc des profilés, des connecteurs de première espèce pour la connexion pour rabouter deux profilés dans leur prolongement, des connecteurs de deuxième espèce pour raccorder un câble électrique à un profilé et des connecteurs de troisième espèce qui raccordent les éléments photovoltaïques auxdits profilés. Ceci va être décrit dans le présent mémoire. On se rapporte à la figure 2. Le profilé 50 présente, tout d'abord une embase 150 sur laquelle est ménagée une rainure 152 de sorte que le profilé 50 puisse être fixé sur les chevrons 22, ... au moyen de clous 154, 156. Deux profilés en matériau conducteurs 201 et 202 cylindriques sont insérés dans un logement ménagé dans le profilé 50. Une lèvre ménagée dans le profilé permet le contact des fils de connexions des éléments photovoltaïques des tuiles. La figure 3 illustre de façon plus détaillée cette connexion, selon une première variante de réalisation. Les fils de connexion de l'élément photovoltaïque 43 de la tuile 33 portent les références 301 et 302 et sont enfichés dans des douilles 321 et 322 faisant partie d'un capot 325. Le capot 325 est muni d'ergots en forme de crochet 331 et 332. Lorsqu'on connecte le capot 325 au profilé 50, les douilles pénètrent les profilés 201 et 202 en forme d'oméga insérés, chacun, dans un logement longitudinal 333 et 334. Les crochets 331 et 332 se verrouillent sur des crochets 341 et 342 solidaires du profilé 50. La partie ouverte de l'oméga qui forme donc une lèvre est en coïncidence avec une ouverture 336 et 337 ménagée dans le profilé 50. Comme le matériau conducteur utilisé est 2964681 -4 un métal présentant une certaine résilience un bon contact est ainsi assuré par pincement des douilles 321 et 322. La figure 4 montre une autre variante de réalisation de la précédente connexion. Cette variante a pour but d'éviter des interversions de connexion. Selon cette variante les parties ouvertes de l'oméga ont des tailles différentes de sorte qu'il est impossible pour la douille de gros diamètre 322' de pénétrer dans la petite ouverture 336' de l'oméga. La figure 5 montre encore une variante de réalisation de cette connexion. Selon cette variante les différents crochets 331' 332',341', 342' présentent des hauteurs différentes de sorte qu'une connexion devient impossible en cas d'inversion, puisqu'un petit crochet 321 10 peut seulement s'accrocher au grand crochet 341 ce qui correspond corrélativement à l'accrochage du grand crochet 332'avec le petit crochet 342'. La figure 6 montre un connecteur 400 destiné à être inséré en bout de profilé et permet par un fil électrique souple 405 une connexion électrique aussi longue que nécessaire pour effectuer différentes interconnexions. La figure 6 montre deux vues A et B 15 de ce connecteur 400. Il est formé d'un boîtier 410 muni d'ergots 412, 413 et 414 qui viennent s'enfoncer dans des cavités 422, 423, 424 ménagées dans le profilé 50. Des douilles 431 et 432 s'enfoncent de la manière déjà décrite dans les profilés 201 et 202. Le fil 405 est maintenu fixé sur les douilles 431 et 432 par des vis de verrouillage 451 et 452. La vue C montre bien la disposition en bout dans le prolongement du profilé 50. 20 La figure 7 montre un connecteur 500 qui permet de rabouter deux profilés 50 et 50'. Sur la figure, le profilé 50' est seulement esquissé. Ce connecteur est montré selon deux vues A et B. Une vue C explicite le raccordement de deux profilés 50 et 50' dans leur prolongement au moyen du connecteur 500. Le connecteur 500 est formé d'un boîtier 510 muni d'ergots sur ses deux côtés. Les ergots 501, 502 et 503 sont prévus pour s'emboîter 25 dans les alvéoles 422 et 423 du profilé 50 et les ergots `501', 502' et 503' dans les alvéoles correspondantes ( non montrées sur la figure) du profilé 50'. Le boîtier 510 est muni aussi de douilles 531, 532, 531' et 532' pour assurer la continuité électrique des profilés 201 et 202 du profilé 50 et des profilés conducteurs contenus dans le profilé 50'. Un exemple d'interconnexion est illustré sur la figure 8. Ce montage 30 d'interconnexion est basé sur des regroupements sériés parallèles. Le regroupement parallèle se fera principalement au moyen des profilés et le montage série au moyen des connecteurs décrits. Ainsi sur la figure 8, les éléments photovoltaïques 411 , 412 , sont 2964681 -5 connectés via le profilé 501, les éléments photovoltaïques 413, 414 , sont connectés via le profilé 502 etc. La connexion série est effectuée par l'intermédiaire de connecteurs 400. Les éléments photovoltaïques 415, 416 , sont connectés via le profilé 503 , On fera un montage avec les éléments connectés au moyen du profilé 501 par le biais du 5 connecteur 4001. Les éléments interconnectés par les profilés 501, 503, et 505 sont connectés en série par 4001, 4003 et 4005, d'une part. Les éléments interconnectés par les profilés 502, 504, et 506 sont connectés en série par 4001, 4003 et 4005, d'autre part. Un connecteur 40010 connecté seulement au pôle négatif des profilés conducteurs fournit une tension utile à l'onduleur 200 connecté aux bornes de sortie 601 et 602. La borne 601 10 recevant une tension négative des éléments photovoltaïques 41; tandis que la borne de sortie 602 reçoit une tension positive dérivée de ces éléments photovoltaïques 41; via le connecteur 40011 interconnectant lui aussi un seul fil avec le pôle positif. A la figure 9 on montre une tuile 33 selon l'invention. L'élément photovoltaïque 43 est intégré dans l'épaisseur « e » de la tuile sur la surface exposée aux rayons lumineux. 15 L'étanchéité se fait sur l'épaisseur du verre par collage. Les fils sont ressortis par l'arrière et équipés d'un connecteur de liaison pour le raccordement aux profilés comme cela a été déjà décrit. . Comme le montre la figure 10, qui concerne des ardoises de dimensions Dl x D2, le remplacement se fait par un élément photovoltaïque de même dimensions donc Dl x D2 20 que les ardoises, la connectique par le dessous, l'étanchéité sur le pourtour du verre comme un panneau photovoltaïque classique. La pose se fait par des crochets d'attache comme une ardoise traditionnelle. Le mode de remplacement élément de toiture par élément de toiture permet une installation en plusieurs phases. Ceci facilite les problèmes liés à des contraintes 25 budgétaires. REVENDICATIONS1-.Toiture comportant des éléments de toitures (31, 32, ...) munis d'éléments photovoltaïques (41, 42,...) munis chacun de deux fils de connexion électriques (301,302), et un ensemble de chevrons (22..), caractérisé en ce qu'il est prévu un ensemble de profilés combinés formés d'un premier profilé en matière isolante (50) qui est fixé sur lesdits chevrons (22,..) et sur lesquels viennent se reposer lesdits éléments de toiture (31,32,..) et de profilés en matière conductrices (201, 202) insérés dans ledit premier profilé comportant des ouvertures (336, 337) pour la connexion desdits fils de connexions (301,302) sur les profilés en matière conductrice (201, 202). 2- Toiture selon la revendication 1 caractérisée en ce que les profilés en matière conductrice (201, 202) sont formés par un tube présentant une lèvre longitudinale pour permettre l'introduction desdits fils de connexion électrique via des ouvertures (336, 337) ménagées dans ledit premier profilé. 3- Toiture selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'il est prévu une première série de connecteurs (500) pour la connexion en bout des profilés conducteurs insérés dans des parties de profilés en matière isolante. 4- Toiture selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'il est prévu une deuxième série de connecteurs (400) pour la connexion d'un câble électrique sur une extrémité de profilé. 5- Système de connexion des fils de connexions de tuiles faisant partie d'une toiture selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il est formé d'un ensemble de profilés en matière isolante (50) et de profilés en matière conductrice (201, 202) insérés dans lesdits profilés en matière isolante et d'une première espèce de connecteurs (500) pour interconnecter les profilés ensemble, d'une deuxième espèce de connecteurs (400) pour connecter les dits profilés à un câble électrique (405) et d'une troisième espèce de connecteurs pour connecter les fils de connexion des tuiles (301, 302) sur les profilés en matière conductrices (201,202). 6- Système de connexion des fils de connexions de tuiles selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de détrompages (321', 322', 331', 332', 341', 342') disposés sur les profilés et sur les connecteurs de troisième espèce pour éviter un branchement erroné des connecteurs. 7 - Profilé faisant partie dudit système selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce qu'il comporte deux logements longitudinaux (333, 334) pour des conducteurs et une ouverture d'accessibilité (336 337) pour lesdits fils de connexion électriques desdits éléments photovoltaïques. 8- Profilé selon la revendication 7 caractérisé en ce que les profilés en matière conductrice (201, 202) ont une forme cylindrique comportant une ouverture longitudinale et présentant une résilience pour maintenir les conducteurs. 9- Connecteur de première espèce (500) pour un système de connexion selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est formé d'un boîtier (510) comportant des ergots (501, 502, 503, 501', 502', 503') pour se fixer sur les extrémités des profilés et de douilles (531, 532, 531' 532') venant s'insérer dans les profilés en matière conductrice (201, 202) pour assurer la continuité électrique. 10- Connecteur de deuxième espèce ( 400) pour un système de connexion selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est formé d'un boîtier (410) comportant des vis (451, 452) pour rattacher un câble électrique (405) de connexion, des ergots (412, 413) pour se fixer à une extrémité des profilés et de douilles (431, 432) venant s'insérer dans les profilés en matière conductrice (201, 202) pour assurer la continuité électrique des profilé en matière conductrices avec le câble électrique. 11- Connecteur de troisième espèce pour un système de connexion selon la (331, 332) pour se fixer sur les profilés et de douilles (321, 322) qui reçoivent d'un côté les fils de connexion (301, 302) desdites tuiles (33, ..) et qui viennent rentrer en contact avec les profilés en matière conductrice (201,202). 12- Elément de toiture, tel qu'une tuile, pour une toiture selon l'une des 25 revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'élément photovoltaïque (41) est inséré dans l'épaisseur de la tuile (31,32,..) et l'étanchéité se fait sur l'épaisseur du verre par collage à celle-ci. 13- Elément de toiture, tel qu'une ardoise, pour une toiture selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'élément photovoltaïque a les mêmes dimensions 30 (Dl x D2) de l'ardoise à remplacer.