Brevet FR3004242A1 — publié le 20141010

SYSTEME DE FIXATION DE PANNEAUX SOLAIRES SUR UNE TOITURE L'invention concerne un système de fixation de panneaux solaires, notamment photovoltaïques ou thermiques, sur une toiture. Certaines toitures de maisons ou d'immeubles sont équipées de tôles de couverture présentant des nervures parallèles. Les installations photovoltaïques ou thermiques montées sur ces toitures sont généralement fixées au moyen de rails perpendiculaires ou parallèles aux nervures par l'intermédiaire de cavaliers montés le long des nervures et fixés à la charpente de la toiture. Lesdits cavaliers présentent une forme correspondant à la forme externe des nervures afin de répartir les efforts dus à la charge globale exercée notamment par le poids des panneaux solaires et des charges dues aux conditions climatiques. De tels cavaliers, notamment connus de FR-A-2 962 194, comprennent généralement une aile verticale perforée d'un trou oblong à travers lequel un élément de fixation d'une partie du rail est inséré. L'élément de fixation peut notamment être un boulon dont la tête est insérée dans une partie latérale du rail pour solidariser le rail au cavalier. De tels cavaliers et rails présentent une géométrie qui implique des contraintes de flexion importantes sur l'aile des cavaliers, car la charge globale appliquée aux rails exerce un effort décalé sur un seul côté des ailes. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un nouveau système de fixation de panneaux solaires sur une toiture, dont la structure permet une meilleure répartition de la charge globale sur les cavaliers. A cet effet, l'invention concerne un système de fixation de panneaux solaires sur une toiture, la toiture comprenant des pannes, qui forment la charpente de la toiture, sur lesquelles sont fixées des tôles de couverture présentant des nervures parallèles orientées selon une direction perpendiculaire aux pannes, le système de fixation comprenant des cavaliers montés sur les nervures et fixés aux pannes, et des rails de support des panneaux solaires, chacun des rails étant fixé à plusieurs cavaliers montés sur une même nervure. Ce système de fixation est caractérisé en ce que chaque cavalier comprend deux ailes adaptées pour prendre en étau un rail de support et en ce que les rails de support sont fixés aux cavaliers par des boulons insérés dans des trous ménagés dans les ailes des cavaliers et dans les rails de support. Grâce à l'invention, la charge globale transmise par l'intermédiaire des rails s'exerce sur les deux ailes des cavaliers de façon sensiblement égale, ce qui permet d'éviter des contraintes de flexion dans l'une des ailes et une possible fragilisation du système de fixation. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel système de fixation de panneaux solaires peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Les ailes sont adaptées pour exercer une force de serrage sur le rail, alors que le rail est monté en force entre les ailes de chaque cavalier. - La distance, prise selon une direction transversale des rails, entre les ailes d'un cavalier, lorsqu'aucun rail de support n'est monté entre les ailes de ce cavalier, est légèrement inférieure à la largeur des rails, prise selon la direction transversale des rails. - Les cavaliers sont en acier. - Les rails de support sont en acier. - Les trous des ailes des cavaliers dans lesquels les boulons de fixation du rail sont insérés sont oblongs et s'étendent parallèlement aux rails. - Les trous des rails dans lesquels les boulons de fixation du rail sont insérés sont oblongs et s'étendent perpendiculairement au plan de la toiture. - Les trous oblongs des rails sont répartis à des intervalles réguliers sur la longueur du rail. - Les trous de passage des boulons dans les rails sont ménagés dans des parois des rails qui sont parallèles aux ailes des cavaliers. - Les cavaliers comprennent des raidisseurs formés par des parties bombées des cavaliers. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un système de fixation de panneaux solaires sur une toiture, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'une toiture sur laquelle sont montés deux panneaux solaires au moyen d'un système de fixation conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté selon la flèche Il à la figure 1, du système de fixation de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un cavalier appartenant au système de fixation des figures 1 et 2 monté sur une tôle de couverture ; - la figure 4 est une vue en perspective similaire à la figure 3, un rail appartenant au système de fixation selon l'invention étant fixé au cavalier de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue de côté selon la flèche V, de la toiture, d'un panneau solaire et du système de fixation des figures 1 et 2 ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un cavalier appartenant à un système de fixation conforme à l'invention. Le système de fixation S représenté aux figures 1 à 6 est destiné à solidariser des panneaux solaires 2, de préférence photovoltaïques, sur une toiture 4. En variante, les panneaux solaires 2 peuvent également être des panneaux thermiques. La toiture 4 comprend des pannes 40, qui forment la charpente de la toiture 4. Les pannes 40 sont des poutres, de préférence en acier, espacées selon une distance déterminée. Dans l'exemple décrit, les pannes 40 présentent un profilé en « H » et comprennent des bords perpendiculaires 400. Sur les pannes 40 sont fixées des tôles de couverture 42, de préférence fabriquées en acier, qui présentent des nervures 420 parallèles entre elles et à une direction longitudinale X-X'. La direction longitudinale X-X' des nervures 420 est perpendiculaire à une direction transversale Y-Y', à laquelle les pannes 40 sont parallèles. En variante, les pannes 40 peuvent présenter toute autre forme. Chaque tôle de couverture 42 comprend, entre les nervures 420, des fonds 422. Les nervures 420 comprennent deux parois inclinées 424 et 426 et un sommet 428. Les tôles de couverture 42 reposent, par leurs fonds 422, sur un bord 400 des pannes 40. La toiture 4 définit un plan P4 parallèle aux directions Y-Y' et X-X'. Les fonds 422 sont compris dans le plan P4. Les panneaux solaires 2 sont également parallèles au plan P4. Le système de fixation S comprend des cavaliers 6, de préférence fabriqués en acier, montés sur les nervures 420 et fixés aux pannes 40. Les cavaliers 6 comprennent une partie centrale 60 adaptée pour se superposer au sommet 428 des nervures 420 et deux supports latéraux 62 et 64 adaptés pour s'étendre le long des parois inclinées 424 et 426. Les supports latéraux 62 et 64 sont terminés par des bords d'appui 66 et 68, qui sont en contact avec les tôles de couverture 42 au niveau des fonds 422. La hauteur de la partie centrale 60 par rapport aux bords d'appui 66 et 68 est supérieure à la hauteur des sommets 428 par rapport au fond 422, de sorte que les cavaliers 6 reposent sur les fonds 422 et non sur les sommets 428. Ceci permet d'éviter que la charge globale comprenant le poids des panneaux solaires 2, des rails 10 et les charges dues aux conditions climatiques, notamment le vent ou la neige, s'exerce sur les sommets 428, dont la résistance mécanique est inférieure à celle des fonds 422, qui sont pincés entre les bords d'appui 66 et 68 et les pannes 40. La partie centrale 60 est percée d'un trou 600 à travers lequel une vis 8 est insérée. La vis 8 passe également à travers les sommets 428 et est vissée dans les bords perpendiculaires 400. Les cavaliers 6 comprennent chacun deux ailes 70 et 72 s'étendant à angle droit à partir de la partie centrale 60 à l'opposé des supports latéraux 62 et 64. Chacune des ailes 70 et 72 comprend respectivement, à son extrémité opposée à la partie centrale 60, un trou oblong 701 et 721 s'étendant parallèlement à la direction X-X'. Le système de fixation S comprend également des rails 10 de support des panneaux solaires 2. Chaque rail 10 est monté sur plusieurs cavaliers 6 fixés sur une nervure 420. Les rails de support 10 sont de préférence fabriqués en acier. Chaque rail 10 comporte une partie inférieure centrale 101 sensiblement parallèle au fond 422, et deux parois latérales 103 et 105 s'étendant à angle droit à partir de la partie inférieure centrale 101 à l'opposé des fonds 422 lorsque les rails de support 10 sont montés sur les cavaliers 6. Les parois 103 et 105 sont parallèles aux ailes 70 et 72. Les rails 10 s'étendent parallèlement aux nervures 420 et à la direction X-X'. La direction Y-Y' forme une direction transversale aux rails 10. Les parois latérales 103 et 105 des rails 10 comprennent, à des intervalles réguliers sur la longueur des rails 10, des trous oblongs 103a et 105a qui s'étendent selon une direction Z-Z' perpendiculaire à la direction X-X' et à la direction transversale Y-Y'. La direction Z-Z' est également perpendiculaire au plan P4. Les ailes 70 et 72 s'étendent également parallèlement à la direction Z-Z'. La distance, prise selon la direction Y-Y', entre les ailes 70 et 72, lorsqu'aucun rail 10 n'est monté entre les ailes 70 et 72, est légèrement inférieure à la largeur, prise selon la direction Y-Y', des rails 70. Ainsi, lorsque le rail de support 10 est monté entre les ailes 70 et 72, celle-ci sont écartées et exercent un effort de maintien F sur les rails 10. Les rails 10 sont pris en étau de chacun de leurs côtés par les ailes 70 et 72. Les rails 10 sont montés en force entre les ailes 70 et 72 des cavaliers 6. A titre d'exemple, la distance entre les ailes 70 et 72 équivaut à 28,7 millimètres, alors que la largeur du rail 10 équivaut à 29,5 millimètres. L'effort de maintien F permet un réglage aisé du positionnement des rails 10 sur la toiture 4 avant blocage par insertion et serrage des boulons 12. Les panneaux solaires 2 sont fixés aux rails 10 par des moyens connus de l'homme du métier qui ne sont pas décrits ici. Pour solidariser les rails 10 aux cavaliers 6, le système de fixation S comprend des boulons 12 insérés selon la direction Y-Y' dans les trous oblongs 701 et 721 des ailes 70 et 72, et dans les trous oblongs 103a et 105a des rails 10. Lors du montage en force des rails 10 dans les cavaliers 6, les rails 10 sont placés par rapport aux ailes 70 et 72 de telle manière que les trous oblongs 701 et 721 coïncident avec les trous oblongs 103a et 105a de manière à former des croix dont le centre définit des espaces d'insertion des boulons 12 de part et d'autre des ailes 70 et 72. Chaque boulon 12 comporte une tête 121 qui s'appuie sur l'aile 70. Un écrou 14 est vissé sur chaque boulon 12 contre l'aile 72. Les trous oblongs 103a et 105a permettent de compenser les imprécisions dues aux possibles différences de hauteur selon la direction Z-Z' entre les pannes 40. Les trous oblongs 701 et 721 permettent de compenser les imprécisions de montages dues aux éventuelles irrégularités d'espacements des pannes 40 selon la direction X-X' et également aux dilatations longitudinales des rails 10 en cas de fortes chaleurs. En outre, la prise en étau des rails 10 entre deux ailes 70 et 72 permet une meilleure répartition de la charge exercée par le poids des rails et des panneaux solaires 2 sur les ailes 70 et 72, contrairement au système décrit dans FR- 2 962 194, dans lequel la charge exercée sur un seul côté d'une seule aile provoque des efforts de flexion pouvant générer des déformations des cavaliers. Pour augmenter la résistance mécanique des ailes 70 et 72, celles-ci comprennent des raidisseurs 74 formés par des parties bombées des ailes 70, 72 et de la partie centrale 60. Les raidisseurs 74 s'étendent continûment sur les ailes 70, la partie centrale 60 et les ailes 72. Les parties des raidisseurs 74 qui s'étendent sur les ailes 70 et 72 sont en contact avec les rails 10 et contribuent à la prise en étau des rails 10. Les cavaliers 6 comprennent également des raidisseurs 76 similaires aux raidisseurs 74 formés par des parties bombées et qui s'étendent continûment sur les supports 62 et 64 et sur les parties centrales 60. REVENDICATIONS1.- Système de fixation (S) de panneaux solaires (2) sur une toiture (4), la toiture (4) comprenant des pannes (40), qui forment la charpente de la toiture (4), sur lesquelles sont fixées des tôles de couverture (42) présentant des nervures (420) parallèles orientées selon une direction (X-X') perpendiculaire aux pannes (40), le système de fixation (S) comprenant des cavaliers (6) montés sur les nervures (420) et fixés aux pannes (40), et des rails de support (10) des panneaux solaires (2), chacun des rails (10) étant fixé à plusieurs cavaliers (6) montés sur une même nervure (420), caractérisé en ce que chaque cavalier (6) comprend deux ailes (70, 72) adaptées pour prendre en étau un rail de support (10) et en ce que les rails de support (10) sont fixés aux cavaliers (6) par des boulons (12) insérés dans des trous (701, 721, 103a, 105a) ménagés dans les ailes (70, 72) des cavaliers (6) et dans les rails de support (10). 2.- Système de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailes (70, 72) sont adaptées pour exercer un effort (F) de maintien sur le rail (10), et en ce que le rail (10) est monté en force entre les ailes (70, 72) de chaque cavalier (6). 3.- Système de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance, prise selon une direction transversale (Y-Y') des rails (10), entre les ailes (70, 72) d'un cavalier (6), lorsqu'aucun rail de support (10) n'est monté entre les ailes (70, 72) de ce cavalier (6), est légèrement inférieure à la largeur des rails (10), prise selon la direction transversale (Y-Y') des rails (10). 4.- Système de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cavaliers (6) sont en acier. 5.- Système de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rails de support (10) sont en acier. 6.- Système de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trous (701, 721) des ailes (70, 72) des cavaliers (6) dans lesquels les boulons (12) de fixation du rail (10) sont insérés sont oblongs et s'étendent parallèlement aux rails (10). 7.- Système de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trous (103a, 105a) des rails (10) dans lesquels les boulons de fixation (12) du rail (10) sont insérés sont oblongs et s'étendent perpendiculairement au plan (P4) de la toiture (4). 8.- Système de fixation selon la revendication 7, caractérisé en ce que les trous oblongs (103a, 105a) des rails (10) sont répartis à des intervalles réguliers sur la longueur du rail (10). 9.- Système de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trous (103a, 105a) de passage des boulons (12) dans les rails (10) sont ménagés dans des parois (103, 105) des rails (10) qui sont parallèles aux ailes (70, 72) des cavaliers (6). 10.- Système de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cavaliers (6) comprennent des raidisseurs (74, 76) formés par des parties bombées des cavaliers (6).