Brevet FR2961584A1 — publié le 20111223

L'invention concerne un dispositif d'intégration modulaire de panneau solaire sur un toit. L'invention concerne plus précisément un dispositif d'intégration de panneau solaire photovoltaïque réalisé en modules de sorte qu'à chaque module corresponde 5 un panneau solaire. L'invention concerne également un dispositif d'intégration de panneau solaire photovoltaïque sur un toit en tuile, en bac acier, en tôle ondulée, en fibro-ciment, ou directement sur une charpente métallique ou une charpente en bois. L'invention concerne également un ensemble formé par un panneau solaire et 10 un dispositif selon l'invention. L'invention concerne encore un toit comprenant un ou plusieurs ensembles ainsi formés. En particulier, l'invention concerne un toit comprenant une pluralité de ces ensembles disposés les uns à côté des autres, horizontalement, verticalement ou les 15 deux à la fois. L'installation de panneaux solaires sur le toit de bâtiments est de plus en plus demandée, notamment par les professionnels disposant de grandes toitures. Toutefois, l'intégration de ceux-ci sur un toit n'est pas toujours réalisée de manière idéale en ce sens où l'installateur doit le plus souvent assembler un nombre 20 de pièces important livrées en kit et dont l'assemblage reste complexe. Il en résulte un temps d'installation plus long, des coûts plus importants pour le consommateur final, et surtout, une exposition au risque d'accident du travail des couvreurs plus marquée du fait du grand nombre de manipulations des pièces en kit et des multiples déplacements en toiture. Enfin, il résulte également de nombreux 25 problèmes d'étanchéité lorsque l'installateur n'a pas maîtrisé la complexité du montage. Ces questions se posent notamment pour les bâtiments existants pour lesquels on cherche à mettre en place une installation de panneaux solaires, mais également pour les bâtiments neufs. 30 Par ailleurs, au-delà des questions de mise en oeuvre, d'étanchéité et de sécurité, la question se pose de savoir comment intégrer au mieux ces panneaux solaires sur le toit pour que ceux-ci fassent parties intégrantes de la toiture. Un objectif de l'invention est donc de proposer un dispositif d'intégration de panneau solaire sur un toit, et plus particulièrement pour une application de type solaire photovoltaïque, permettant de pallier ces inconvénients. Un objectif de l'invention est plus précisément de proposer un module d'une seule pièce réalisé en thermoformage ou autre procédé de moulage et destiné à recevoir un panneau photovoltaïque, ce module intégrant à la fois un système de support et d'accroche du panneau, ainsi qu'un système d'écoulement des eaux de pluie et des condensats. Un autre objectif de l'invention est de faire en sorte que le module puisse 10 s'emboiter avec d'autres modules du même type afin de former un ensemble homogène et étanche lorsqu'il reçoit le panneau solaire. Un autre objectif est de proposer un ensemble formé par un panneau solaire et un dispositif selon l'invention. Un autre objectif est encore de proposer un toit comprenant au moins un tel 15 ensemble. Un autre objectif est encore de proposer un toit comprenant une pluralité de ces ensembles, disposés les uns à côté des autres, horizontalement, verticalement ou encore les deux à la fois. Pour atteindre l'un au moins de ces objectifs, il est prévu un dispositif 20 d'intégration modulaire de panneau solaire sur un toit, en particulier pour le solaire photovoltaïque, le panneau solaire comportant un châssis, caractérisé en ce qu'il comprend, sur toute sa périphérie, une pièce en forme de L, la partie supérieure du L servant de support à la plaque de verre protégeant les cellules photovoltaïques et la partie inférieure permettant de rigidifier l'ensemble. 25 Le dispositif d'intégration modulaire est adapté aux dimensions de ce châssis en ce qu'il comprend un ensemble de supports disposés sous le panneau solaire destinés à caler le panneau sur le dispositif, à le soutenir afin qu'il puisse recevoir la charge d'un opérateur et à créer un espace de ventilation sous le panneau pour améliorer son fonctionnement. 30 Cet ensemble de supports est composé des éléments suivants : - Deux parois verticales, parallèles l'une à l'autre, orientées dans le sens de la pente du toit et de hauteur prédéterminée, dont la fonction est de drainer les eaux de pluies et les condensats ainsi que de permettre le passage des câbles connectant les panneaux entre eux. Ces deux parties verticales sont positionnées aux extrémités gauche et droites du dispositif. Elles sont positionnées parallèlement aux petits côtés du châssis lorsque le panneau est installé en format paysage et parallèlement aux grands côtés du châssis lorsque le panneau est installé en format portrait. - Une troisième paroi verticale, parallèle aux deux précédentes, positionnée à l'extrémité droite du dispositif, à une distance prédéterminée de la seconde paroi afin de former avec elle une goulotte grâce à une partie plane qui les relie entre elles. Cette paroi est destinée à drainer les eaux de pluie provenant principalement de l'interstice laissé entre deux panneaux montés côte à côte. - Sept raidisseurs de forme longitudinale, perpendiculaires aux parois et de hauteur prédéterminée, surmontés de plots, dont la hauteur cumulée avec celle des raidisseurs est égale à celle des parois. Ces raidisseurs surmontés de plots assurent la double fonction de rigidifier le fond du dispositif formé par une plaque d'écoulement des eaux de pluie et des condensats, et de soutenir également le panneau. - Deux raidisseurs en forme de demi-cercle surmontés également de plots et dont la forme et la position a pour but d'éviter le risque d'écoulement des eaux de pluies dans les fentes servant d'accroche du module à la charpente. - Deux plots isolés, positionnés entre deux raidisseurs, centré sur la partie haute et basse du module par rapport à la pente du toit et dont la hauteur est identique à celle des parois. La fonction de ces plots est également de soutenir le panneau solaire. Afin de permettre la fixation des panneaux, le dispositif d'intégration pourra prévoir au moins l'une des caractéristiques suivantes : - Au centre de la goulotte formée par les deux parois verticales situées à l'extrémité droite du dispositif, deux cheminées de hauteur prédéterminée, destinées à recevoir un insère fileté dans lequel pourra prendre place une vis qui permettra de bloquer, au moyen d'un mors double, le panneau solaire sur le module ainsi que le panneau voisin se trouvant à cheval sur la même goulotte. - Sur l'extrémité gauche des modules situés en bordure de toit, la paroi habituelle est complétée par une pièce de forme symétrique à la goulotte située à droite du dispositif et qui vient se placer en recouvrement de la paroi de gauche du dispositif. Cette pièce comporte donc également deux cheminées munies d'insères et destinées à fixer le panneau en bord de toit par un mors simple. - Sur la partie horizontale du dispositif formant une plaque destinée à évacuer les eaux de pluie et les condensats, quatre fentes protégées en leur périphérie par une saillie de faible hauteur, divisées chacune en trois partie, perpendiculaires aux parois lorsque le dispositif est en format paysage et parallèles à celles-ci lorsque le dispositif est en format portrait, réparties de manière équilibrée sur la plaque afin de permettre une bonne fixation du dispositif sur la toiture. Cette fixation pourra être réalisée au moins de deux façons : Grâce à une tige filetée en forme de U qui viendra épouser la forme d'une panne de la charpente ou d'une traverse métallique et dont les deux extrémités supérieures traverseront les fentes du dispositif pour être boulonnées par dessus avec une rondelle intermédiaire. Directement par vissage d'une vis à bois ou autoforeuse et d'une rondelle à travers la fente du dispositif dans une pièce de la charpente. - En complément de ces quatre fentes disposées en sens horizontal si le panneau solaire est installé en format paysage ou vertical si le panneau est installé en format portrait, deux fentes supplémentaires placées perpendiculairement aux quatre autres afin de disposer d'un maximum de points d'accroche pour le dispositif. Afin de permettre l'écoulement des eaux de pluies et des condensats provenant des panneaux solaires, le dispositif pourra prévoir au moins l'une des caractéristiques suivantes: - Une plaque, formée par l'ensemble des parties horizontales du dispositif et délimitée sur ses extrémités gauche et droites par les parois décrites précédemment. Cette plaque comportera les raidisseurs, les plots et les fentes de fixation qui seront formés dans la masse de cette plaque au moment du moulage. - Une goulotte formée par les deux parois et une partie plane les réunissant, situées à l'extrémité droite du dispositif. Pour atteindre l'un au moins de ces objectifs, il est également prévu un ensemble comprenant un dispositif selon l'une des caractéristiques précédentes et d'autres dispositifs identiques emboités les uns avec les autres dans le sens vertical par rapport à la pente du toit et juxtaposés les uns aux autres dans le sens horizontal par rapport à la pente du toit. L'emboitement des dispositifs est réalisé de la manière suivante : S'agissant de la plaque de récupération des eaux de pluies, les deux parois délimitant les extrémités gauches et droites de cette plaque sont plus étroites dans leur partie basse lorsque le dispositif est placé dans la pente du toit, de telle sorte que les parois forment un entonnoir. Ainsi, lorsqu'un dispositif est installé au dessus d'un autre par rapport à la pente du toit, la plaque de récupération des eaux de pluie du dispositif supérieur peut se positionner en recouvrement de la plaque du dispositif inférieur et les parois du dispositif supérieur se positionner à l'intérieur des parois du dispositif inférieur, assurant ainsi une parfaite étanchéité. S'agissant de la goulotte latérale droite, les deux parois délimitant les extrémités gauches et droites de cette goulotte sont plus étroites dans leur partie basse lorsque le dispositif est placé dans la pente du toit, de telle sorte que les parois forment un entonnoir. Ainsi, lorsqu'un dispositif est installé au dessus d'un autre par rapport à la pente du toit, la goulotte du dispositif supérieur peut se positionner en recouvrement de la goulotte du dispositif inférieur et les parois du dispositif supérieur se positionner à l'intérieur des parois du dispositif inférieur, assurant également ainsi une parfaite étanchéité. Pour atteindre l'un au moins de ces objectifs, il est également prévu un ensemble comprenant un dispositif selon l'une des caractéristiques précédentes et un panneau solaire, en particulier de type solaire photovoltaïque, comportant un châssis de dimensions correspondantes aux différentes formes du dispositif, de sorte que le panneau vienne s'encastrer dans le dispositif en étant soutenu par les raidisseurs et les plots. Pour atteindre l'un au moins de ces objectifs, il est encore prévu un toit 5 comprenant une pluralité de ces ensembles, disposés les uns à côté des autres, horizontalement, verticalement ou encore les deux à la fois. Le toit ainsi formé pourra prévoir au moins l'une des caractéristiques suivantes : - Le toit comprend plusieurs modules installés dans le sens vertical par 10 rapport à la pente du toit, ces modules venant s'emboiter les uns dans les autres afin d'assurer un parfait écoulement des eaux de pluies et des condensats. - Le toit comprend plusieurs modules installés dans le sens horizontal par rapport à la pente du toit, ces modules venant en emboitement les uns 15 avec les autres, l'étanchéité du système ainsi formé étant assurée par le recouvrement de chaque panneau à cheval sur deux modules à la fois. En effet, selon les caractéristiques précédentes, les deux parois situées à l'extrémité droite du dispositif sont destinées à recevoir chacune un panneau solaire, le premier panneau venant en recouvrement de 20 l'ensemble du dispositif et le second n'ayant que sont extrémité gauche en recouvrement de la paroi extérieure droite du dispositif. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : 25 - La figure 1 est un schéma représentant en vue de perspective une partie de toit comprenant quatre panneaux solaires intégrés dans le toit par l'intermédiaire d'un dispositif selon l'invention ; - La figure 2 est un schéma représentant en vue de perspective une partie de toit comprenant quatre dispositifs installés selon l'invention ; 30 - La figure 3 est un schéma en vue de perspective d'un seul module selon l'invention ; - La figure 4 est un schéma en vue de perspective de la pièce venant en recouvrement de la paroi gauche du module lorsqu'il se trouve en bord de rive du toit et qui assure la fixation du panneau. - La figure 5 est un schéma en vue de coupe de cette pièce avec un panneau solaire. - La figure 6 est un schéma en vue de perspective de la goulotte formée par les deux parois droites du module avec le détail suivant : Figure 6a : vue de perspective de la cheminée formée pour accueillir un insère fileté. Figure 6b : vue de coupe du système de fixation de deux panneaux solaires. Figure 6c : détail en vue de perspective de l'emboitement de deux goulottes. Le dispositif d'intégration de panneau solaire sur un toit comprend un ensemble 15 de modules (figure 3) assemblés par emboitement et juxtaposition (figure 2) sur lequel sont fixés les panneaux solaires (figure 1). L'assemblage par emboitement est réalisé avec des modules (10 et 11) alignés verticalement par rapport au sens de la pente du toit. Lors de l'assemblage, la partie inférieure de la plaque (101) de récupération des eaux de pluies du module (11) situé 20 en amont par rapport à la pente du toit prend place sur la partie supérieure de la plaque (102) du module (10) situé en aval par rapport à la pente du toit, grâce à un rétrécissement des parois (201 et 301) bordant ladite plaque et formant entonnoir. Lors de l'assemblage également, l'emboitement des deux modules est rendu possible par un rétrécissement de la partie inférieure de la paroi (401) du module (11) 25 permettant à la partie inférieure de la goulotte (5011) de prendre place à l'intérieur de la partie supérieure de la goulotte (5012) du module (10). L'assemblage par recouvrement est réalisé avec des modules (10 et 13) alignés horizontalement par rapport au sens de la pente du toit. Lors de l'assemblage, la paroi située à l'extrémité gauche du dispositif (200) vient se loger sous la paroi située à 30 l'extrémité droite du dispositif (400). Aussi, le montage doit-il être réalisé de droite à gauche de la toiture et du bas vers le haut pour que chaque module de gauche (10) vienne en recouvrement de chaque module de droite (13) et que chaque module supérieur (11) vienne s'emboîter dans chaque module inférieur (10). La fixation de l'ensemble des modules à la toiture est réalisé par vissage ou boulonnage d'une tige filetée en U directement sur les pièces de charpente, à travers les fentes (600, 602, 603, 604) ménagées sur la plaque d'écoulement des eaux de pluie. Ces fentes sont entourées d'une paroi de faible hauteur (650, 651, 652, 653) de manière à empêcher l'infiltration de l'eau qui s'écoule sur la plaque. La fixation du panneau sur le module est réalisée de deux manières selon sa position sur le toit : - Lorsque le module est installé à l'extrémité gauche de la toiture, le panneau est fixé par vissage d'un mors simple sur sa partie gauche (figure 5) et d'un mors double sur sa partie droite (figure 6c). Le vissage sur la partie droite s'opère grâce à un insère de forme hexagonale disposé à l'intérieur de chaque cheminée (figure 6b) dans un logement de forme hexagonale également et maintenu en place par dessous avec une plaque collée dans le conduit de la cheminée. Cet insère constituant la partie femelle du dispositif de fixation par vissage, la partie mâle est assurée par une visse introduite dans un mors en forme de U à bords supérieurs plats qui prend place entre deux panneaux pour sa partie en U et sur les deux panneaux pour ses parties plates. Ainsi, par serrage vertical du mors, les panneaux sont plaqués sur les modules (figure 6b). Le vissage sur la pièce annexe destinée à prendre place à gauche du dispositif en bord de toiture se réalise de la même manière à ceci près que la fixation est assurée par un mors simple. - Lorsque le module est installé à l'extrémité droite de la toiture, le mors double est remplacé par un mors simple. - Lorsque le module est installé partout ailleurs sur la toiture, les panneaux sont fixés par vissage comme décrit précédemment, chaque panneau se positionnant à cheval sur deux modules. Chaque module partage donc sa goulotte de droite avec deux panneaux, le panneau de droite assurant un recouvrement de la zone de jonction entre deux modules et permettant ainsi au dispositif d'être étanche. La stabilité de chaque panneau et sa résistance à la charge sont assurées au minimum par sept raidisseurs (800 à 806) et neuf plots (700 à 708). Les plots, de forme cubique, ont une fonction principalement de calage du panneau et de répartition de la charge de celui-ci. Les raidisseurs, de forme trapézoïdale ou en demi- cercle (801, 805), assurent, quant à eux la rigidité de la plaque d'écoulement des eaux de pluie afin de pouvoir recevoir la charge d'un opérateur pendant l'opération de montage du dispositif. Ces raidisseurs sont installés dans un sens perpendiculaire à la pente du toit de manière à protéger les fentes de fixation du dispositif contre les éventuelles infiltrations d'eau. Entre les raidisseurs subsistent cependant des passages permettant l'écoulement des eaux de pluies et la circulation de l'air destiné à refroidir les panneaux. Le dispositif comprend donc au final un ensemble de modules réalisé en thermoformage ou tout autre procédé de moulage, chaque module étant constitué d'une seule pièce intégrant les formes nécessaires à la fois pour l'assemblage des modules entre eux, pour l'écoulement des eaux de pluies et des condensats et pour le soutien et l'accrochage des panneaux solaires. Avec un tel dispositif, il n'existe aucun risque de disposition inadéquate des modules entre eux. Ainsi, on empêche tout risque de fuite liée à une mauvaise installation. Le dispositif selon l'invention permet également d'intégrer au mieux le panneau solaire au toit. En effet, sa faible hauteur lui permet de rester à un niveau équivalent à celui de la toiture elle-même et de ne pas apparaître en saillie mais réellement en parfaite intégration. Par ailleurs, le dispositif permet une accroche des panneaux quasiment collés les uns aux autres ce qui donne à l'ensemble un aspect très homogène. Enfin, le dispositif selon l'invention est pensé pour un montage rapide, facile et sécurisé, avec peu de pièces à assembler entre elles, une fixation simplifiée des modules à la toiture par vissage ou boulonnage, la possibilité pour un opérateur de circuler sur le dispositif à chaque étape du montage et une mise en place et un accrochage aisé des panneaux sur les modules grâce à des formes adéquates pour recevoir les panneaux et des moyens de fixation élémentaires. REVENDICATIONS1. Dispositif d'intégration modulaire de panneau solaire (14) sur un toit, en particulier pour le solaire photovoltaïque, le dispositif comportant un ensemble de 5 modules identiques, chaque module (10) étant composé d'un ensemble de supports disposés sous le panneau solaire et caractérisé en ce qu'il comprend : - Sept raidisseurs (800 à 806) de forme longitudinale, perpendiculaires aux parois (200, 300, 400) et de hauteur prédéterminée, surmontés de plots (700, 701, 702, 704, 706, 707, 708), dont la hauteur cumulée avec 10 celle des raidisseurs est égale à celle des parois. Ces raidisseurs surmontés de plots assurent la double fonction de rigidifier le fond du dispositif formé par une plaque d'écoulement des eaux de pluie et des condensats (100), et de soutenir également le panneau (14). - Deux raidisseurs en forme de demi-cercle (801, 805) surmontés 15 également de plots (701, 707) et dont la forme et la position a pour but d'éviter le risque d'écoulement des eaux de pluies dans les fentes (600 à 603) servant d'accroche du module à la charpente. - Deux plots isolés (703, 705), positionnés entre deux raidisseurs, centré sur la partie haute et basse du module par rapport à la pente du toit et 20 dont la hauteur est identique à celle des parois. La fonction de ces plots est également de soutenir le panneau solaire. 2. Dispositif selon la des revendication précédente, composé d'un système d'écoulement des eaux de pluies et des condensats provenant des panneaux solaires, caractérisé en ce qu'il comprend : 25 - Deux parois verticales (200, 300), parallèles l'une à l'autre, orientées dans le sens de la pente du toit et de hauteur prédéterminée, dont la fonction est de drainer les eaux de pluie et les condensats ainsi que de permettre le passage des câbles connectant les panneaux entre eux. Ces deux parties verticales sont positionnées aux extrémités gauche et 30 droites du dispositif (10). Elles sont positionnées parallèlement aux petits côtés du châssis lorsque le panneau est installé en format paysageet parallèlement aux grands côtés du châssis lorsque le panneau est installé en format portrait. - Une troisième paroi verticale (400), parallèle aux deux précédentes, positionnée à l'extrémité droite du dispositif (10), à une distance prédéterminée de la seconde paroi (300) afin de former avec elle une goulotte (500) grâce à une partie plane qui les relie entre elles. Cette paroi est destinée à drainer les eaux de pluie provenant principalement de l'interstice laissé entre deux panneaux montés côte à côte. - Une plaque (100), formée par l'ensemble des parties horizontales du dispositif et délimitée sur ses extrémités gauche et droites par les parois décrites précédemment. Cette plaque comportera les raidisseurs, les plots et les fentes de fixation qui seront formés dans la masse de cette plaque au moment du moulage. - Une goulotte (500) formée par les deux parois (300, 400) et une partie plane les réunissant, situées à l'extrémité droite du dispositif. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, composé d'un système de fixation des panneaux, caractérisé en ce qu'il comprend : - Au centre de la goulotte (500) formée par les deux parois verticales (300, 400) situées à l'extrémité droite du dispositif, deux cheminées (61, 62) de hauteur identique aux parois, destinées à recevoir un insère fileté (63) dans lequel pourra prendre place une vis (64) qui permettra de bloquer, au moyen d'un mors double (65), le panneau solaire (14) sur le module (10). - Sur l'extrémité gauche des modules situés en bordure de toit, la paroi habituelle (200) est complétée par une pièce (900) de forme symétrique à la goulotte située à droite du dispositif (500) et qui vient se placer en recouvrement de la paroi de gauche du dispositif (200). Cette pièce comporte donc également deux cheminées munies d'insères et destinées à fixer le panneau en bord de toit par un mors simple (66) . - Sur la partie horizontale du dispositif (100) formant une plaque destinée à évacuer les eaux de pluie et les condensats, quatre fentes (600, 601,602, 603) protégées en leur périphérie par une saillie de faible hauteur, divisées chacune en trois partie, perpendiculaires aux parois lorsque le dispositif est en format paysage et parallèles à celles-ci lorsque le dispositif est en format portrait, réparties de manière équilibrée sur la plaque afin de permettre une bonne fixation du dispositif sur la toiture. Cette fixation pourra être réalisée au moins de deux façons : Grâce à une tige filetée en forme de U qui viendra épouser la forme d'une panne de la charpente ou d'une traverse métallique et dont les deux extrémités supérieures traverseront les fentes du dispositif pour être boulonnées par dessus avec une rondelle intermédiaire. Directement par vissage d'une vis à bois ou autoforeuse et d'une rondelle à travers la fente du dispositif dans une pièce de la charpente. En complément de ces quatre fentes disposées en sens horizontal si le panneau solaire est installé en format paysage ou vertical si le panneau est installé en format portrait, deux fentes supplémentaires placées perpendiculairement aux quatre autres afin de disposer d'un maximum de points d'accroche pour le dispositif. 4. Ensemble comprenant un dispositif selon l'une des revendications précédentes et un panneau solaire (14), en particulier de type solaire photovoltaïque, comportant un châssis (140) de dimensions correspondantes aux différentes pièces du dispositif. 5. Toit, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'ensembles selon la 25 revendication précédente, disposés horizontalement l'un à côté de l'autre. 6. Toit, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'ensembles selon la revendication 4, disposés verticalement l'un à côté de l'autre.