Brevet FR2965830A1 — publié le 20120413

-1- La présente invention concerne un système pour l'intégration dans la toiture d'une surface active constituée par un matériel de type verre/plastique/modules photovoltaïques/ modules thermiques. En supposant que la surface active soit imperméable à l'eau et se présente sous la forme d'un rectangle plus petit que la taille de la toiture, l'intégration dans le toit suppose l'assemblage de plusieurs plaques rectangulaires de surface active de façon a remplir au moins deux fonctionnalités traditionnelles d'une toiture, l'étanchéité et la ventilation, sans interférer avec la fonctionnalité de la surface active. La première option parmi les solutions déjà existantes consiste à utiliser un quadrillage de rails porteurs équipés des gouttières pour la collecte de l'eau de pluie. La surface active est posée sur ce système de rails soit directement soit après avoir été encastrée dans un cadre protecteur formant des modules. Des plaques rectangulaires de surface active ou les modules sont fixés sur les rails par un système de brides. Dans ce cas, la fonction d'étanchéité est assurée par les gouttières des rails porteurs qui sont indépendants mécaniquement de la surface active et qui doivent être montés d'abord sur la toiture. Dans certaines variantes, les plaques de surface active sont fixées aux rails par des pare-closes empêchant une infiltration massive de l'eau de pluie dans les gouttières. Le désavantage des systèmes dans lesquels la surface active est directement posée sur des rails est leur fragilité et le risque élevé de dommage pendant le transport et la manipulation, la surface active incluant dans la plus part des cas une couche de verre ou un matériel de fragilité similaire. Les systèmes où la surface activé est protégée par un cadre ont comme désavantage un coût élevé de mise en oeuvre résultant de la quantité de matériel et main d'ceuvre nécessaires pour mettre en place à la fois le cadre protecteur et le montage sur le système de rail porteurs. La deuxième option existante dans l'état de l'art consiste à utiliser un cadre mécaniquement solidaire à la surface active permettant l'emboitement des modules ainsi obtenues, de façon à assurer l'étanchéité de la toiture. L'emboitement des modules est typiquement réalisé en utilisant deux techniques. Sur les cotés verticaux l'étanchéité est réalisée en utilisant un système male/femelle. Sur les cotés horizontaux l'étanchéité est réalisée par la superposition de la totalité du cadre du module supérieur sur le cadre du module inférieur. Cette superposition contraint l'épaisseur du cadre à être faible ce qui 2965830 -2- entraine une ventilation non-adéquate de la surface active surtout quant celle-ci est placée immédiatement en dessus d'un écran sous-toiture. Un autre désavantage de ce système est sa faible étanchéité dans le cas des toitures à faible pente, équipées de tuiles canal. Le dispositif selon cette invention permet de remédier les inconvénients des systèmes existants en utilisant un nouveau type de cadre mécaniquement solidaire à la surface active réalisant ainsi des modules s'emboitant de façon à obtenir une meilleure étanchéité à l'eau, une meilleure prise mécanique entre les modules et avec la charpente, un coût de mise en oeuvre total moins important et une meilleure ventilation. Les modules utilisant ce cadre forment une couverture de toiture en s'emboitant de la façon suivante : Un premier module est fixé dans le coin droit en bas de l'installation ; Le restant des modules seront installés de façon à former des rangées et des 45 colonnes ; Dans une rangée, tout module s'emboite dans le module situé à sa droite sauf pour le module le plus à droite ; Dans une colonne, tout module s'emboite par superposition d'une partie de son cadre sur le module inférieur de la même colonne, sauf pour le module le plus en 50 bas de la colonne. Le cadre faisant objet de cette invention consiste en quatre profils correspondant au quatre arrêtes d'une surface active de forme rectangulaire : supérieure, verticale droite, verticale gauche et inférieure. La surface active est fixée dans de cannelures spécialement prévues à cet effet. Les 55 quatre profils sont sertissés afin de former un cadre mécaniquement solidaire à la surface active. Les profils présentent des éléments de prolongation situés dans le plan de la surface active qui permettront l'emboitage des modules. La mise ensemble de ces éléments de prolongation est faite de façon à prévenir l'infiltration de l'eau via leurs interfaces. Les éléments de prolongation latérale du profil supérieur sont superposés sur 60 les éléments de prolongation supérieure des profils verticaux droit et gauche. Les 2965830 -3- éléments de prolongation inférieure des profils verticaux droit et gauche sont superposés sur les éléments de prolongation latérale du profil inférieur. Les profils horizontaux utilisent un mécanisme double pour l'étanchéité. Quand deux modules forment une colonne, un des éléments de prolongation du profil horizontal bas 65 du module supérieur recouvre l'élément de prolongation du profil horizontal haut du module inférieur. Ce recouvrement doit permettre l'écoulement naturel de l'eau dans le sens de la pente de la toiture depuis la surface du module supérieur sur la surface du module inférieur. Le profil horizontal haut du module inférieur doit présenter également une gouttière horizontale afin de collecter l'eau pouvant s'infiltrer par remontée. 70 Les deux profils horizontaux présentent également des fentes permettant le passage d'un courant d'air en dessous de la surface active. Sur le profil inférieur les fentes de ventilation sont disposées en dessous de la gouttière de façon à ne pas interférer avec sa fonction. Les profils verticaux utilisent un mécanisme triple pour réaliser l'étanchéité. 75 Premièrement, les deux profils présentent chacun une cannelure permettant le montage d'un pare-close par simple clipsation sur des cannelures dans la surface des profils de façon à recouvrir l'interface des deux modules. Deuxièmement, l'étanchéité de l'interface verticale est assurée par un mécanisme male/femelle réalisé à l'aide des éléments de prolongation latérale faisant partie des profils. Troisièmement, un des deux 80 profils verticaux présente une gouttière destinée à capter toute éventuelle infiltration d'eau à travers les premiers deux mécanismes ainsi que à évacuer l'eau captée par la gouttière horizontale du profil horizontal supérieur du même module. La jonction des deux modules disposés en colonne est faite par un raccord dont la partie supérieure entoure la gouttière du module supérieur et dont la partie inférieure est 85 insérée dans la gouttière du module inférieur. Les modules sont fixés sur les éléments de la charpente comme des liteaux ou planches verticales à l'aide des étriers, des vis ou les deux. Les dessins annexés présentent l'invention : -4- La figure 1 présente l'ensemble des quatre profils encastrant la surface active afin de 90 former un module. La figure 2 présente l'emboitage des profils horizontaux illustrant le double mécanisme d'étanchéité : superposition doublée d'une gouttière. La figure 3 présente l'emboitage des profils verticaux illustrant le triple mécanisme d'étanchéité: pare-close, système male-femelle et gouttière. 95 La figure 4 présente le raccord de jonction entre les gouttières des deux modules disposés sur une colonne. La figure 5 présente le profil supérieur avec le système de fentes découpées dans afin d'assurer l'étanchéité. La figure 6 présente le profil inférieur avec le système des fentes de ventilation. 100 Un mode possible de réalisation de cette invention est montré dans la figure 1 et consiste dans la fabrication d'un module photovoltaïque en montant un (1) laminé photovoltaïque dans un cadre forme par quatre profils en aluminium (2),(3),(4),(5) réalisés en suivant le descriptif de cette invention. Le module photovoltaïque résulté ainsi peut être utilisé en tant que élément de couverture assurant la fonction d'étanchéité du toit en plus de la 105 génération du courant électrique. Le (4) profil supérieur est présenté en figure 2 à droite et consiste des éléments suivants : (6) une double paroi verticale de 45 mm, (7) une cannelure horizontale de 12 mm dans sa partie droite supérieure, (8) une bande de support de environ 35 mm dans la partie droite inférieure de la double paroi, (9) une prolongation latérale de 20 mm dans 110 la partie gauche supérieure de la double paroi présentant une remontée de 4 mm, (10) une prolongation latérale dans la partie gauche médiane de la double paroi formant une gouttière avec largeur d'environ 50 mm et hauteur d'environ 15 mm et (11) une deuxième bande de support dans la partie gauche du profil reliée à la gouttière par une paroi verticale simple. Le (4) profil supérieur présente (29) 3 découpages dans la paroi 115 verticale, en dessous de la gouttière, servant comme fentes de ventilation tel que montré en figure 5. 2965830 -5- Le (2) profil inférieur est présenté également en figure 2 et consiste des éléments suivants: (12) une double paroi verticale d'environ 49 mm, (13) une cannelure de 12 mm dans sa partie gauche supérieure, (14) une bande de support de environ 35 mm dans la 120 partie gauche inférieure,(15) une prolongation dans sa partie droite supérieure d'environ 50 mm. Le (2) profil inférieur présente (30) 3 découpages dans la paroi verticale, servant comme fentes de ventilation tel que montré en figure 6. Le profil vertical droit est présenté en figure 3 à gauche et consiste des éléments suivants: (16) une double paroi verticale de 47 mm, (17) une cannelure de 12 mm dans sa partie 125 gauche supérieure, (18) une bande de support de environ 35 mm dans la partie gauche inférieure, (19) une prolongation latérale de 30 mm dans sa partie droite supérieure présentant système de type male avec deux dents d'environ 10 mm, (20) une prolongation dans sa partie droite basse formant une gouttière avec largeur extérieure d'environ 50 mm et hauteur d'environ 15 mm. 130 Le profil vertical gauche est présenté également en figure 3 à droite et consiste des éléments suivants : (21) une double paroi verticale d'environ 49 mm, (22) une cannelure de 12 mm dans sa partie droite supérieure, (23) une bande de support de environ 35 mm dans la partie droite inférieure, (24) une prolongation latérale de 40 mm dans sa partie gauche supérieure présentant système de type femelle. 135 Apres l'installation, l'interface des deux profils verticaux droit et gauche des deux modules adjacents est couverte par une (25) pare-close. Le raccord servant à faire la jonction de deux modules est présenté en figure 4. Quand deux modules sont disposés en colonne, (26) le raccord rentre dans la gouttière du (27) module inférieur sur une longueur de 150 mm et entoure la gouttière du (28) module 140 supérieur sur une longueur de 150 cm également. Les dimensions des éléments composants les profils sont donnés à titre d'exemple sans être limitatifs. Le système selon l'invention est particulièrement destiné à l'intégration des modules photovoltaïques dans une toiture. REVENDICATIONS1) Système d'intégration dans le toit d'une surface active de type verre/plastique/ laminés photovoltaïques/panneaux thermiques, caractérisé en ce que il est constitué des modules obtenus par la fixation de la surface active dans un cadre permettant à l'ensemble d'assurer le rôle d'un élément de couverture par la combinaison d'éléments du cadre formant un système d'étanchéité, un système de fentes de ventilation, un système d'interconnexion des surfaces actives par des câbles et un système de fixation sur les éléments de support de la toiture. 2) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le cadre peut déborder de la surface active par des éléments de prolongation tel que : les éléments de prolongation latérale du profil supérieur sont superposés sur les éléments de prolongation supérieure des profils verticaux droit et gauche et les éléments de prolongation inferieure des profils verticaux droit et gauche sont superposés sur les éléments de prolongation latérale du profil inferieur. 3) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étanchéité de l'interface verticale entre les deux modules mis cote à cote est réalisée via un triple système fait de la combinaison d'un système de(25) pare-close pouvant être clipsé sur des cannelures dans la surface des profils adjacents des deux modules, (19),(24) un système male-femelle et d'une (20) gouttière faisant partie du cadre. 4) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étanchéité de l'interface horizontale entre deux modules formant une colonne est assurée quand un des (15) éléments de prolongation du profil horizontal bas du module supérieur recouvre (9) l'élément de prolongation du profil horizontal haut du module inferieur ainsi qu'une (10) gouttière solidaire au profil horizontal haut du module inferieur. 5) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étanchéité de la jonction entre deux modules formant une colonne est réalisée via un (26) raccord entourant l'extérieur de la gouttière du (27) module-7- supérieur et rentrant dans l'intérieure de la gouttière du (28) module inférieur et 30 ayant aussi le rôle de collecte de l'eau infiltrées via l'interface horizontale entre les modules. 6) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étanchéité du croisement de 4 modules est réalisée par l'utilisation simultanée du système pare close, les prolongations des cadres, la gouttière du profil horizontal 35 supérieur et le raccord. 7) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les profils horizontaux inférieur et supérieur sont utilisés pour placer les éléments d'étanchéité et de (29), (30) ventilation de façon à ce que les deux fonctions soient réalisées simultanément sans compromettre l'étanchéité de 40 l'ensemble.