Brevet FR2968322A1 — publié le 20120608

Dispositif support de panneaux photovoltaïques sur une toiture, comprenant un caisson présentant des ailes supports prévues pour disposer les panneaux bord à bord. Le domaine de l'invention est celui des techniques d'installation de panneaux solaires sur des toitures. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de montage d'un ensemble de panneaux photovoltaïques sur une toiture. Dans le domaine de l'invention, on distingue deux types de montage de panneaux photovoltaïques sur une toiture, à savoir : 1.0 - un premier type de montage visant à poser et fixer des panneaux photovoltaïques en superposition sur une toiture ; un deuxième type de montage selon lequel les panneaux photovoltaïques sont fixés directement sur la charpente, en lieu et place du matériau habituel de toiture. 15 L'invention concerne ce deuxième type de montage. Classiquement, pour les panneaux destinés à être fixés en lieu et place du matériau habituel de toiture, c'est-à-dire selon le deuxième type de montage conduisant à une intégration des panneaux photovoltaïques dans la toiture, ceux-ci sont généralement montés dans un cadre et sont prévus pour être montés 20 directement sur la charpente de la toiture, par exemple par l'intermédiaire de profilés aluminium ou acier. Dans ce cas, le montage des panneaux implique le recours à une quincaillerie relativement importante, conduisant à : - une gestion logistique contraignante de l'ensemble des pièces 25 nécessaires au montage ; - de nombreux gestes de montage se traduisant par des temps de montage relativement importants. Pour remédier à cette situation, il a été proposé un dispositif support décrit par le document de brevet publié sous le numéro FR-2 921 680. Selon 30 cette technique, le dispositif se présente sous la forme d'une pièce monobloc formant un caisson, préférentiellement réalisée en un mélange de fibres de verre et d'une résine polyester, présentant : un plan de base s'étendant entre deux ailes de fixation ; des moyens supports, sous forme de bossages longitudinaux et transversaux, s'étendant en élévation par rapport au plan de base de façon à ménager un volume d'air entre le plan de base et le panneau photovoltaïque supporté. Une circulation d'air est prévue entre le plan de base et le panneau photovoltaïque supporté. Il ressort de ce montage que les moyens supports s'étendent entre les ailes de fixation du support sur la charpente (ces ailes de fixation étant destinées à être fixées sur les vis de la charpente). Or, les moyens supports coopèrent avec le cadre périphérique des panneaux photovoltaïques. Il en résulte que, selon cette technique, il subsiste un espace relativement important entre deux panneaux photovoltaïques voisins, cet espace correspondant approximativement à la largeur des ailes de fixation présentes entre les deux panneaux photovoltaïques. Il est d'ailleurs prévu de rapporter et de fixer un cache destiné à combler cet espace entre deux panneaux photovoltaïques. La conséquence du montage selon cette technique est qu'il engendre une perte de surface utile pour une surface de toiture déterminée, ceci du fait de l'écartement, dans le sens latéral, entre deux panneaux photovoltaïques voisins. De plus, le caisson supportant le panneau photovoltaïque est nécessairement monté sur les chevrons de la charpente, ce qui nécessite, dans le cas d'une rénovation, de démonter les liteaux de la toiture. L'invention a notamment pour objectif de pallier cet inconvénient de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une technique de montage de panneaux photovoltaïques de type caisson qui permettent de maximiser la surface utile couverte par les panneaux photovoltaïques par rapport à une surface de toiture considérée. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un dispositif support d'un panneau photovoltaïque sur une toiture, destiné à être fixé sur des liteaux comprenant un caisson présentant : un plan de base présentant une face supérieure et une face inférieure ; des moyens de fixation du dispositif ; - des moyens supports permettant de supporter un panneau photovoltaïque au-dessus de la face supérieure du plan de base, au niveau d'un plan support écarté de la face supérieure, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation comprennent deux goulottes de positionnement du dispositif, et en ce que les moyens supports comprennent au moins une aile de chaque côté du dispositif positionnée en dehors de l'espace s'étendant entre les goulottes. De cette façon, les ailes supports constituent latéralement des parties d'extrémités du dispositif support. Le cadre du panneau photovoltaïque supporté est donc en appui sur ces ailes de fixation (en plus d'autres moyens supports répartis sur le dispositif). Il est donc possible de positionner sur la toiture le dispositif support de telle sorte que les panneaux photovoltaïques soient disposés les uns à côté des autres, bord à bord, ou quasiment. En tout état de cause, l'espace existant entre le panneau photovoltaïque disposé sur des dispositifs supports de type caisson selon l'art antérieur est supprimé ou, à tout le moins, considérablement réduit. La surface utile couverte par les panneaux photovoltaïques pour une surface de toiture considérée est par conséquent maximisée. Préférentiellement, la hauteur des goulottes par rapport à la face supérieure du plan de base est inférieure à celle des moyens supports. De cette façon, les goulottes sont dédiées à la fixation, et ne contribuent donc pas à supporter le panneau photovoltaïque (bien que cela soit concevable, selon un autre mode de réalisation envisageable). Selon un mode de réalisation particulier, les moyens supports comprennent des bossages répartis entre les goulottes, sous forme de plots. Il est ainsi possible de positionner les plots par rapport à des surfaces de contact appropriées sous le panneau photovoltaïque, qui peuvent avoir une étendue limitée. Selon une solution avantageuse, le dispositif comprend en partie haute des premiers moyens indexeurs et, en partie basse, des deuxièmes moyens indexeurs destinés à venir en recouvrement des premiers moyens indexeurs d'un autre dispositif support. Une telle caractéristique s'inscrit dans l'approche selon laquelle, à la façon des ardoises, les dispositifs supports selon l'invention sont prévus pour être montés en se chevauchant de haut en bas. En d'autres termes, à des fins d'étanchéité, un dispositif support vient chevaucher partiellement, par sa partie inférieure, la partie supérieure d'un autre dispositif support. Il est donc prévu des moyens « indexeurs » qui permettent de disposer, à chevauchement, un dispositif support sur un autre, ceci avec une longueur de chevauchement constante et suffisante sans erreurs possibles pour la personne en charge du montage. Selon une autre caractéristique avantageuse, les ailes présentent des extrémités supérieure et inférieure notablement distantes respectivement des extrémités supérieure et inférieure du plan de base. De cette façon, on favorise la circulation d'air entre le plan de base du caisson et le panneau photovoltaïque. Dans ce cas, les ailes s'étendent sur une longueur correspondant à environ 50% de la distance séparant les extrémités supérieure et inférieure du plan de base. Ainsi, la circulation d'air entre le plan de base et le panneau photovoltaïque est maximisée. En effet, il ne s'agit pas ici de passage d'air de dimensions réduites, mais, au contraire, de larges ouvertures en parties supérieure et inférieure du dispositif. La ventilation de la face inférieure du panneau photovoltaïque peut ainsi s'effectuer librement et largement dans toutes les directions, limitant ainsi le risque d'échauffement des cellules du panneau et, par conséquent, le risque d'endommagement et/ou de réduction du rendement du panneau photovoltaïque. Selon un mode de réalisation particulier, la distance entre l'extrémité supérieure des ailes et l'extrémité supérieure du plan de base est supérieure à la distance entre l'extrémité inférieure des ailes et l'extrémité inférieure du plan de base. Selon un mode de réalisation particulier, les ailes comprennent une partie inférieure s'inscrivant dans un plan parallèle au plan support, une partie support s'inscrivant dans le plan support et une partie de liaison reliant la partie inférieure et la partie supérieure, ladite partie de liaison étant reliée à une goulotte par des nervures de rigidification. Par ailleurs, selon une solution avantageuse, le dispositif comprend une gouttière séparée du caisson et présente au moins une goulotte de forme complémentaire de celle du caisson, la gouttière étant destinée à être fixée sur des liteaux et le caisson étant destiné à chevaucher la gouttière et à être fixé sur celle-ci. Une telle solution tend à améliorer notablement l'étanchéité de la surface de toiture constituée par les dispositifs supports et les panneaux photovoltaïques supportés. En effet, contrairement aux dispositifs supports de type caisson de l'art antérieur, une telle gouttière est en premier lieu fixée sur les liteaux. Cette gouttière est ensuite chevauchée par deux caissons selon l'invention (un sur chaque goulotte), empêchant toute infiltration d'eau sous la gouttière. L'invention concerne également un ensemble comprenant un dispositif support tel que décrit précédemment et un panneau photovoltaïque monté sur ledit dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de deux modes de réalisation préférentiels de l'invention, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels : les figures 1 et 2 sont des vues, respectivement en perspective et de dessus, d'un premier mode de réalisation d'un caisson d'un dispositif support de panneaux photovoltaïques selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un caisson d'un support de panneaux photovoltaïques selon l'invention ; la figure 4 est une vue en perspective d'une gouttière d'un dispositif support de panneau photovoltaïque selon l'invention ; la figure 5 est une vue de dessus de plusieurs ensembles réalisés selon l'invention. En référence aux figures 1 à 3, un dispositif support de panneaux photovoltaïques selon l'invention comprend un caisson 100 présentant : un plan de base 1, présentant une face supérieure 10 et une face inférieure 11 ; des moyens de fixation du dispositif sur des liteaux (par l'intermédiaire d'une gouttière décrite par la suite), ces moyens de fixation comprenant deux goulottes longitudinales 2 de positionnement du dispositif ; au moins une aile 3 de chaque côté du dispositif, positionnée en dehors de l'espace entre les goulottes longitudinales 2. On entend par goulottes « longitudinales » des goulottes parallèles entre elles et destinées à s'étendre perpendiculairement aux liteaux de la toiture sur laquelle le dispositif est destiné à être monté. De plus, ces goulottes sont prévues de telle sorte que la cavité 20 qu'elles délimitent s'étende du côté de la face inférieure 11 du plan de base 1. Selon le présent mode de réalisation, les ailes 3 comprennent : une partie support 32 s'inscrivant dans un plan support au niveau duquel le panneau photovoltaïque est supporté, ce plan support étant tel que le panneau photovoltaïque est supporté de façon écartée de la face supérieure 10 du plan de base 1 ; une partie inférieure s'étendant dans un plan parallèle au plan support, cette partie inférieure 30 s'étendant à partir de l'extrémité inférieure de la goulotte 2 correspondante ; - une partie de liaison 31, reliant la partie inférieure à la partie support en s'étendant perpendiculairement au plan support et étant reliée à la goulotte 2 correspondante par des nervures de rigidification 33 Tel qu'illustré par les figures 1 à 3, les moyens supports permettant de supporter les panneaux photovoltaïques dans un plan support écarté de la face supérieure du plan de base comprennent en outre des bossages répartis entre les goulottes 2. En l'occurrence, les moyens supports du panneau photovoltaïque dans le plan support comprennent deux bossages 5, dans le prolongement l'un de l'autre, positionnés en partie supérieure du dispositif. On note que d'autres plots 4 sont également présents entre les goulottes. Ces plots 4 ne sont pas supports du panneau. Ces plots 4 ont pour vocation de présenter un plan d'appui en cas de forte pression sur le verre du panneau et de limiter le risque de flambage de celui-ci. Selon le présent mode de réalisation, ces plots 4 sont au nombre de quatre et sont répartis par paire au voisinage de chaque goulotte, les plots d'une paire étant à égale distance de la goulotte correspondante et étant reliés à celle-ci par un pont 40 tendant à rigidifier le dispositif. On note que la partie support 32 des ailes 3, la surface d'extrémité supérieure des plots 4 est supérieure à la surface d'extrémité supérieure des bossages 5. Le positionnement en hauteur de ces surfaces pourrait toutefois être modifié en fonction de la forme de la face d'appui du panneau photovoltaïque. De plus, selon le présent mode de réalisation, la surface d'extrémité supérieure des goulottes 2 s'étend à une hauteur par rapport à la face supérieure 10 du plan de base inférieure à la hauteur des moyens supports. Par ailleurs, tel que cela apparaît sur les figures 1 et 2, le caisson présente, en partie haute, des premiers moyens indexeurs et, en partie basse, des deuxièmes moyens indexeurs. Les premiers moyens indexeurs sont constitués en l'occurrence par deux bossages 10 s'étendant dans le prolongement l'un de l'autre et dans une direction perpendiculaire à celle des goulottes 2. Ils présentent une hauteur inférieure à celle des moyens supports. Les deuxièmes moyens indexeurs sont constitués en l'occurrence également par deux bossages 7 dans le prolongement l'un de l'autre s'étendant dans une direction perpendiculaire à celle des goulottes 2. Ces bossages 7 présentent une forme complémentaire de celle des bossages 6 en partie haute du caisson, et sont positionnés par rapport aux bossages 6 de telle sorte que les bossages 7 puissent venir en recouvrement des premiers moyens indexeurs (les bossages 6) du caisson d'un autre dispositif. De plus, un décroché est prévu en partie basse du caisson : - les goulottes 2 présentent une partie basse 21 dont la section transversale est un léger accroissement homothétique de la section transversale du reste de la goulotte ; - le plan de base présente une partie 12 légèrement rehaussée par rapport au reste du plan de base, ceci sur une longueur du plan de base égale à la longueur des parties inférieures 20 des goulottes. Ainsi, la partie inférieure 20 des goulottes et la partie 12 rehaussée du plan de base délimitent une zone de chevauchement destinée à venir recouvrir une longueur identique L de la partie haute d'un autre dispositif, ceci avec emboîtement des bossages 6 du dispositif par les bossages 7 d'un autre dispositif. Selon une autre caractéristique de l'invention, les ailes 3 s'étendent en longueur de telle sorte que : leur extrémité supérieure 33 est notablement distante de l'extrémité supérieure 12 du plan de base 1 ; - leur extrémité inférieure 34 est notablement distante de l'extrémité inférieure 13 du plan de base. Plus précisément, les ailes 3 s'étendent sur une longueur égale à environ 50 % de la distance séparant l'extrémité supérieure 12 de l'extrémité inférieure 13 du plan de base. Bien entendu, cette valeur peut varier autant que de besoin, l'essentiel étant de garantir un compromis satisfaisant entre la longueur de support du panneau photovoltaïque et la libre circulation d'air entre la face supérieure du plan de base et le panneau photovoltaïque. On note de plus que la distance entre les extrémités supérieures 33 des ailes et l'extrémité supérieure 13 du plan de base est supérieure à la distance entre l'extrémité inférieure 34 des ailes et l'extrémité inférieure 13 du plan de base. En effet, la distance entre l'extrémité supérieure 33 des ailes et l'extrémité supérieure 12 du plan de base est augmentée de la longueur L de la zone de chevauchement en partie basse du plan de base, par rapport à la distance entre l'extrémité inférieure 34 des ailes et l'extrémité inférieure 13 du plan de base. En référence à la figure 3, on décrit une variante du caisson d'un dispositif support selon l'invention, comprenant toutes les caractéristiques du caisson décrit précédemment, à la différence des parties suivantes : les deux bossages 5 sont remplacés par un bossage 50 unique, s'étendant en longueur sur une longueur équivalente à celle sur laquelle sont disposés les deux bossages 5 ; - les deux bossages formant les premiers moyens indexeurs 6 sont remplacés par un bossage 60 unique, s'étendant transversalement sur une longueur équivalente à celle sur laquelle sont disposés les deux bossages 6 ; les deux bossages 7 formant les deuxième moyens indexeurs sont remplacés par un bossage 70 unique s'étendant transversalement en longueur sur une longueur équivalente à celle sur laquelle sont disposés les deux bossages 7. Tel qu'indiqué précédemment, le dispositif support selon l'invention comprend également des gouttières destinées à être montées et fixées sur les liteaux ou voliges, un caisson selon le principe de l'invention étant destiné à être monté sur deux gouttières voisines tel que décrit plus en détails ci-après. En référence à la figure 4, une telle gouttière 8 comprend : - deux goulottes réceptrices 80, destinées chacune à être chevauchées par une goulotte 2 d'un caisson décrit précédemment ; - un plan d'appui 82, s'étendant entre les goulottes 80, et destiné à être en appui sur un liteau de la charpente de la toiture destinée à être équipée ; - des ailes d'appui 81, de part et d'autre de la gouttière et s'inscrivant dans le même plan que le plan d'appui 82 ; des plots d'appui 83, ici au nombre de trois, présentent chacun des alésages permettant de visser des organes assurant le maintien des panneaux photovoltaïques sur le caisson. De plus, la gouttière présente une portion inférieure 85, le long de laquelle la goulotte réceptrice présente une section transversale formant une légère réduction homothétique de la section transversale du reste de la goulotte réceptrice. En partie supérieure, la gouttière présente une portion 84 le long de laquelle les goulottes réceptrices ne sont pas bordées d'ailes d'appui 81 et le long de laquelle le plan d'appui présente un décroché 820 s'inscrivant dans un plan légèrement en élévation par rapport au reste du plan d'appui. Ainsi, il est possible de faire chevaucher les gouttières de proche en proche, sans engendrer d'augmentation d'épaisseur en vue d'assurer l'étanchéité de la liaison entre gouttières. Préférentiellement, le caisson et la gouttière du dispositif support selon l'invention sont réalisés en un matériau composite, par moulage. Par ailleurs, une solution avantageuse consiste à fournir au technicien en charge du montage un ensemble pré-assemblé comprenant un panneau photovoltaïque monté et fixé par collage sur un caisson selon l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits précédemment. La figure 5 illustre quatre ensembles côte à côte, comprenant chacun un panneau photovoltaïque 9 collé sur un caisson 100 et fixés sur la toiture par l'intermédiaire de gouttières et d'organes de maintien 86 (vissés sur les plots d'appui 83 des gouttières). On note que le dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon l'invention se caractérise également par sa résistance au feu M1F1 et sa résistance mécanique, et de ce fait matérialisant une protection des personnes et des biens en cas de sinistre provoqué ou subi par le panneau photovoltaïque.15 REVENDICATIONS1. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque sur une toiture, destiné à être fixé sur des liteaux, comprenant un caisson présentant : un plan de base présentant une face supérieure et une face inférieure ; des moyens de fixation du dispositif ; - des moyens supports permettant de supporter un panneau photovoltaïque au-dessus de la face supérieure du plan de base, au niveau d'un plan support écarté de la face supérieure, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation comprennent deux goulottes de positionnement du dispositif, et en ce que les moyens supports comprennent au moins une aile de chaque côté du dispositif positionnée en dehors de l'espace s'étendant entre les goulottes. 2. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur des goulottes par rapport à la face supérieure du plan de base est inférieure à celle des moyens supports. 3. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens supports comprennent des bossages répartis entre les goulottes, sous forme de plots. 4. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en partie haute des premiers moyens indexeurs et, en partie basse, des deuxièmes moyens indexeurs destinés à venir en recouvrement des premiers moyens indexeurs d'un autre dispositif support. 5. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailes présentent des extrémité supérieures etinférieures notablement distantes respectivement des extrémités supérieures et inférieures du plan de base. 6. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ailes s'étendent sur une longueur correspondant à environ 50 % de la distance séparant les extrémités supérieures et inférieures du plan de base. 7. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon la revendication 5, caractérisé en ce que la distance entre l'extrémité supérieure des ailes et l'extrémité supérieure du plan de base est supérieure à la distance entre l'extrémité inférieure des ailes et l'extrémité inférieure du plan de base. 8. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailes comprennent une partie inférieure s'inscrivant dans un plan parallèle au plan support, une partie support s'inscrivant dans le plan support et une partie de liaison reliant la partie inférieure et la partie support, ladite partie de liaison étant reliée à une goulotte par des nervures de rigidification. 9. Dispositif support d'un panneau photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une gouttière séparée du caisson et présentant au moins une goulotte de forme complémentaire de celles du caisson, la gouttière étant destinée à être fixée sur un liteau et l'ensemble pré-assemblé panneau caisson étant destiné à chevaucher la gouttière et à être fixé sur celle-ci. 10. Ensemble comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, et un panneau photovoltaïque monté sur ledit dispositif.25