FR2969261A1

FR2969261A1 - Dispositif de structure porteuse de panneau de captation solaire.

Info

Publication number: FR2969261A1
Application number: FR1158001A
Authority: FR
Inventors: Max Dolder; Anick Gibert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-06-22
Also published as: FR2969189A1; FR2969191A1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de structure (1) porteuse de panneau (2) de captation solaire, de type photovoltaïque, comprenant au moins un profilé longitudinal (3) sous forme d'un rail équipé de moyens de maintien en fixation d'un bord dudit panneau (2), caractérisé par le fait que ledit rail est constitué d'une lame (5), d'une part, dont une extrémité est reliée à une lame supérieure (6) s'étendant orthogonalement et, d'autre part, comprenant une lame intermédiaire (7) s étendant orthogonalement dudit côté de ladite lame supérieure (6) de sorte que ledit rail présente une section transversale sous la forme générale d'un F, ménageant une gorge longitudinale (8) entre ladite lame supérieure (6) et ladite lame intermédiaire (7) constituant lesdits moyens de maintien en fixation

Description

La présente invention entre dans le domaine de l'implantation de capteurs d'énergie solaire. L'invention concerne particulièrement un dispositif de structure porteuse de panneau de captation solaire, de type 5 panneau photovoltaïque. Une telle structure est destinée à être implantée dans une zone déterminée, de plein pied, comme sur un terrain ou une toiture, ayant une surface plane ou peu inclinée, ou bien directement sur la toiture d'un bâtiment. 10 De manière connue, un panneau photovoltaïque se présente sous la forme d'une plaque rectangulaire constituée d'une matrice de cellules photovoltaïque communément appelée « laminé ». La fixation d'un tel panneau nécessite l'encadrement de 15 son laminé au travers d'un cadre métallique qui servira de support en vue de sa fixation sur une structure porteuse. Un premier inconvénient réside dans la différence de matériau entre le panneau et le cadre, générant de fortes contraintes mécaniques dues à l'élévation de température en 20 fonctionnement. Par ailleurs, un tel panneau encadré est fixé sur une structure porteuse se présentant sous la forme de profilés longitudinaux métalliques, tels des rails, présentant une gorge pour la réception d'un chant dudit cadre. Ainsi, le bord du 25 panneau encadré vient s'emboîter au sein de cette gorge et est maintenu par appui, généralement créé par vissage d'une pièce complémentaire. Dès lors, cet appui provoque encore une fois une force en périphérie dudit panneau. Cette force, combinée avec les 30 contraintes déjà existantes, peut provoquer une détérioration ou une usure prématurée dudit panneau. D'autre part, une fois maintenu en fixation au niveau desdits profilé, ledit panneau peut être positionné directement le long de la pente d'une toiture. Toutefois, lors d'une 35 implantation en plein champ ou sur un toit horizontal ou à faible pente, il est nécessaire d'incliner le panneau, de sorte qu'il capte la majeure partie du rayonnement solaire, de façon la plus orthogonale possible selon la moyenne d'ensoleillement au cours d'une journée. Une telle inclinaison est réalisée par une partie inférieure de la structure, sous formes de montants et traverses reliés ensemble de manière à former des triangles avec lesdits profilés. Ces derniers forment alors l'hypoténuse desdits triangles, assurant l'inclinaison dudit panneau. Dès lors, en fonction de la longueur des montants, il est possible d'incliner plus ou moins le panneau. Dès lors, il est nécessaire de dimensionner parfaitement lesdits montants, afin d'obtenir l'inclinaison souhaitée. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique, en proposant un dispositif de structure porteuse de panneau de captation solaire de type photovoltaïque. Un tel dispositif comprend au moins un profilé longitudinal sous forme d'un rail équipé de moyens de maintien en fixation d'un bord dudit panneau, caractérisé par le fait que ledit rail est constitué d'une lame, d'une part, dont une extrémité est reliée à une lame supérieure s'étendant orthogonalement et, d'autre part, comprenant une lame intermédiaire s'étendant orthogonalement dudit côté de ladite lame supérieure, de sorte que ledit rail présente une section transversale sous la forme générale d'un F, ménageant une gorge longitudinale entre ladite lame supérieure et ladite lame intermédiaire constituant lesdits moyens de maintien en fixation. Avantageusement, ledit dispositif offre l'avantage de venir se fixer par emboîtement directement au niveau du laminé du panneau, sans encadrement intermédiaire. De plus, le matériau spécifique employé dans la structure selon l'invention diminue considérablement les contraintes mécaniques subies par le panneau, offrant des fluctuations de dilatations similaires et proches de celles du laminé dudit panneau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective de trois quarts avant d'un mode de réalisation utilisant deux dispositifs de structure selon l'invention juxtaposés pour permettre l'implantation de deux panneaux photovoltaïques ; - la figure 2 une vue de côté de la figure 1 ; - la figure 3 représente un détail de la figure 1 ; - la figure 4 représente une vue schématisée en coupe verticale transversale d'un détail d'un premier mode simplifié de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 5 représente une vue schématisée en coupe verticale transversale d'un détail d'un second mode de 15 réalisation ; - la figure 6 représente une vue schématisée en coupe verticale transversale d'un détail d'un élément d'un mode particulier de réalisation dudit dispositif ; - la figure 7 représente une vue en perspective arrière 20 d'un mode de réalisation préférentiel ; - la figure 8 représente une vue en perspective de la structure repliée du mode de réalisation de la figure 7 ; - la figure 9 représente un détail de fixation de la structure de la figure 7 ; et 25 - la figure 10 représente un autre détail d'articulation de la structure de la figure 7. La présente invention concerne une structure porteuse 1 de panneau 2 de captation solaire. Un tel panneau 2 est de type photovoltaïque. Il se 30 présente alors sous la forme d'une plaque rectangulaire ou carrée, composée par une matrice de cellules photovoltaïques, communément appelée « laminé ». On notera que ce panneau 2 est dépourvu d'encadrement : il s'agit donc du laminé seul. Ladite structure 1 comprend au moins un profilé 35 longitudinal 3 sous forme d'un rail. Un tel profilé 3 est destiné à coopérer avec ledit panneau 2 de manière à le solidarisé avec ladite structure 1. Pour ce faire, ledit rail est équipé de moyens de maintien en fixation d'un bord dudit panneau 2. Plus particulièrement, ladite structure 1 comprend deux profilés 3 venant s'emboîter sur les chants de deux bords opposés 20 dudit panneau 2, notamment les bords longitudinaux droite et gauches. On notera que les profilés 3 sont identiques, l'un étant simplement retourné par rapport à l'autre pour s'emboîter 10 chacun sur lesdits deux bords opposés 20. Avantageusement, au sens de la présente invention, ledit panneau 2 est dépourvu de cadre et il vient être maintenu par chaque profilé 3 directement au niveau du chant de sa matrice. Pour ce faire, ledit rail est constitué d'une lame 5, 15 d'une part, dont une extrémité est reliée à une lame supérieure 6 s'étendant orthogonalement et, d'autre part, comprenant une lame intermédiaire 7 s'étendant orthogonalement dudit côté de ladite lame supérieure 6. En somme, la lame 5 et la lame supérieure 6 forment une cornière, tandis que ladite 20 lame intermédiaire 7 dépasse du même côté, de sorte que ledit rail présente une section transversale sous la forme générale d'un F. Dès lors, est ménagée une gorge longitudinale 8 entre ladite lame supérieure 6 et ladite lame intermédiaire 7. C'est cette gorge 8 qui constitue lesdits moyens de maintien en 25 fixation. En effet, le chant du bord 20 dudit panneau 2 vient s'introduire à l'intérieur de ladite gorge 8, pris alors en pincement et maintenu à l'intérieur de cette dernière. Plus particulièrement, ladite gorge 8 présente une largeur 30 supérieure ou équivalente à l'épaisseur dudit panneau 2 au niveau de son bord 20. De plus, afin d'améliorer l'emboîtement du chant du panneau 2 à l'intérieur de la gorge 8, la lame intermédiaire 7 peut comprendre une paroi 9, située intérieurement à ladite 35 gorge 8, inclinée de manière convergente depuis l'extérieur vers l'intérieur de la gorge 8. En somme, la largeur de la gorge se rétrécit depuis son ouverture vers le fond, de somme que différentes épaisseurs de bord peuvent être introduites et maintenues par ladite gorge 8. Selon un mode préférentiel de réalisation, ledit dispositif 1 peut aussi comprendre un joint 10. Ce dernier est prévu conformé de manière à venir s'insérer au sein de ladite gorge 8 et servir d'interface entre le bord 20 dudit panneau 2 et le matériau du profilé 3. Pour ce faire, ledit joint 10 est constitué d'un bord relié orthogonalement à deux ailes 11 de manière à présenter une section transversale de forme générale en U. De plus, ledit joint 10 est dimensionné de manière à venir en insertion au sein de ladite gorge 8. Dès lors, au moment de l'insertion du bord 20 dudit 15 panneau 2 dans la gorge 8, le joint 10 est comprimé et améliorer le maintien en fixation. A ce titre, ledit joint 10 peut être réalisé en matière élastique, par exemple du caoutchouc naturel ou synthétique. Selon le mode de réalisation préférentiel, représenté sur 20 les figures 4, 5 et 6, ladite gorge 8 comprend un fond 12 ménagé au sein de ladite lame 5 dudit profilé 3. De plus, ladite paroi 9 de ladite lame intermédiaire 7 présente un redent 13 entre sa jonction avec ladite lame 5 et ledit fond 12, de manière à ménager une rainure 14. 25 En vis-à-vis, ledit joint 10 comprend encore sur sa face extérieure, au niveau opposé à l'extrémité libre d'une de ses ailes 11, un décroché 15 conformé de manière à venir coopérer par emboîtement avec ladite rainure 14. En particulier, au moment de l'insertion du joint 10, son 30 caractère élastique lui permet de se déformer, pour venir s'emboîter au sein de la rainure 14 et être maintenu par sa propre résilience au sein de cette dernière. En somme, ledit joint 10 vient s'encliqueter avec ladite rainure 14 au niveau du fond 13 de ladite gorge 8. 35 Selon une caractéristique additionnelle, visible sur la figure 6, chaque aile 11 dudit joint 10 comprend en face extérieure des lamelles 16 flexibles saillantes. Plus particulièrement, lesdites lamelles peuvent être inclinées de manière divergente depuis ledit bord du joint 10 vers l'extrémité libre desdites ailes 11. Ainsi, les lamelles 16 forment des stries, comme un peigne ou une brosse, qui, d'une part, facilitent l'insertion du joint 10 dans la gorge 8 et, d'autre part, offrent une résistance à l'arrachement en cas d'extraction. De plus, lesdites lamelles 16 compensent et amortissent la déformation du profilé 3, au travers de leur déformation et de celle du joint 10. selon le mode de réalisation préférentiel, ledit joint 10 et ses lamelles 16 offrent une déformation de l'ordre de 2 millimètres dans n'importe quelle sens, pour des températures comprises en - 40 et 125 degrés Celsius (°C). Le bord 20 du panneau 2 est alors parfaitement maintenu à l'intérieur de ladite gorge 8, au travers d'un assemblage qui assure une liaison étanche, sans apparition de défaut de jointure au fil du temps, tout en reprenant les contraintes mécaniques structurelles du panneau 2, ainsi que les dilatations des différents matériaux le constituant. Par ailleurs, ledit joint 10 peut comprendre, au niveau d'une extrémité libre de l'aile 11 destinée à être placée en face supérieure dudit panneau 2, une courbure 19 en arc de cercle, concave par rapport à la face supérieure dudit panneau 2. Cette courbure 19 est telle que le chant de l'extrémité libre de ladite aile 11 vient au contact en appui sur ladite surface du panneau 2. Une telle courbure 19 assure ainsi une étanchéité améliorée, contre tout type de fluide, en particulier l'eau, mais aussi les poussières, en améliorant donc l'étanchéité entre ledit joint 10 et la surface dudit panneau 2. Préférentiellement, chaque profilé 3 est constitué d'un matériau rigide, notamment métallique ou composite, et peut se présenter sous forme d'un rail ou profilé réalisé au sein d'une filière, laminé ou extrudé. En particulier, un tel profilé 3 est réalisé avec un procédé de pultrusion, à base de 60 à 80 % de gaines de verre polymérisées ensembles. Ainsi, ledit profilé 3 se dilate avec les mêmes coefficients que les laminés d'un panneau photovoltaïque. Il permet d'encaisser les déformations du laminé du panneau 2. De plus, un tel matériau est un bon isolant électrique et thermique, offrant une bonne rigidité. Selon le cadre d'implantation de plein pied ou bien le long de la pente d'une toiture, ledit profilé 3 de la structure porteuse 1 présente deux variantes.

Dans le cas d'une implantation sur une toiture, comme visible sur la figure 5, ledit profilé 3 présente une embase 17 particulière. Cette dernière permet de venir fixer directement le profilé 3 sur la toiture. Elle peut aussi être conformée complémentairement à un longeron venant se fixer de manière intermédiaire sur ladite toiture. Dans l'autre cas, visible sur la figure 4, ledit profilé 3 présente une extrémité 18 libre de sa lame 5. Cette extrémité 18 permet à deux profilés 3 d'être accolés l'un à l'autre, du côté opposé à leur gorge respective 8. En les fixant, il est alors possible de joindre plusieurs structures 1 entre elles, formant un module photovoltaïque de plusieurs panneaux 2 juxtaposés. De plus, cette forme simplifiée de profilé 3 permet de les assujettir à des traverses, en vue d'incliner les panneaux 2.

Pour ce faire, comme visible sur les figures 1 et 2, une traverse 100 est reliée à une extrémité d'un profilé 3, au travers d'une liaison en pivotement. Une telle traverse 100 peut présenter une section en équerre, en L ou bien en T. Par ailleurs, ledit profilé 3 est relié à son extrémité opposée à une extrémité d'un montant 101, tandis que l'extrémité opposée dudit montant 101 est reliée à ladite traverse 100 au travers d'une liaison en pivotement similaire. On notera que les liaisons en pivotement peut être obtenue par un vissage au travers d'orifices ménagés au sein dudit profilé 3 et de ladite traverse 100. Avantageusement, la liaison entre ladite traverse 100 et ledit longeron 101 peut s'effectuer de manière réglable. Pour ce faire, ladite traverse 100 comprend au niveau de son extrémité de jonction 102 avec ledit montant 101, plusieurs orifices 103. Ces derniers sont espacés à intervalles réguliers. Ils sont destinés à recevoir l'axe de la liaison en pivotement avec ledit montant 101. Dès lors, il est possible de faire varier l'inclinaison du panneau 2 avec un montant 101 d'une longueur fixe. Plus on fixe ledit montant 101 proche de ladite extrémité 102, plus l'inclinaison diminue, et inversement. Par ailleurs, il est aussi possible de prévoir de manière similaire des trous 104 ménagés au sein du profilé 3, pour la jonction avec le montant 101. Selon un mode particulier de réalisation, représenté sur les figures 7 à 10, la traverse 100, reliée à une extrémité du profilé 3 et s'étendant parallèlement au sol, présente une forme tubulaire creuse à section circulaire. De même, ledit montant 101 peut présenter une forme tubulaire similaire. Dès lors, la liaison en pivotement avec la traverse 100 s'effectue au travers d'une pièce d'extrémité 110. Cette dernière présente une partie ronde 111 de manière à venir s'insérer et coulisser le long de la traverse 100. Une goupille ou une visse peut être ajoutée afin de bloquer ce glissement. De plus, cette partie ronde 111 est articulée en pivotement par rapport à un manchon 112, venant s'emboîter sur l'extrémité basse dudit montant 101. A l'extrémité opposée haute, une pièce 120 ave une partie tubulaire creuse 121 vient s'emboîter d'un côté sur ledit montant 101. Du côté opposé, ladite pièce 112 présente deux ailes latérales 122 venant encadre le profilé 3 et se fixer avec par vissage au travers de l'orifice 104. De plus, une barre diagonale 114 similaire peut être ajoutée à l'arrière de la structure 1 pour assurer un maintien dans le sens de la largeur.

Par ailleurs, dans cette configuration, ladite structure 1 peut être facilement repliée et dépliée. Une représentation dépliée de la structure 1 est visible sur la figure 7, supportant un panneau 2, tandis qu'elle est repliée sur la figure 8. Par conséquent, à partir d'une structure rigide, l'invention permet de modifier l'inclinaison du panneau 2 qu'elle supporte, en fonction de l'ensoleillement. Il est alors possible de modifier cette inclinaison, par exemple en fonction des saisons. Ainsi, le dispositif de structure porteuse 1 selon l'invention offre l'avantage d'être simple et rapide à mettre en oeuvre, tout en offrant un emboîtement et un maintien en fixation d'un panneau 2 photovoltaïque, tout en reprenant les contraintes mécaniques, en particulier les dilatations.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de structure (1) porteuse de panneau (2) de captation solaire, de type photovoltaïque, comprenant au moins un profilé longitudinal (3) sous forme d'un rail équipé de moyens de maintien en fixation d'un bord dudit panneau (2), caractérisé par le fait que ledit rail est constitué d'une lame (5), d'une part, dont une extrémité est reliée à une lame supérieure (6) s'étendant orthogonalement et, d'autre part, comprenant une lame intermédiaire (7) s'étendant orthogonalement dudit côté de ladite lame supérieure (6), de sorte que ledit rail présente une section transversale sous la forme générale d'un F, ménageant une gorge longitudinale (8) entre ladite lame supérieure (6) et ladite lame intermédiaire (7) constituant lesdits moyens de maintien en fixation.
2. Dispositif de structure (1) porteuse selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite lame intermédiaire (7) comprend une paroi (9), située intérieurement à ladite gorge (8), inclinée de manière convergente depuis l'extérieur vers l'intérieur de la gorge (8).
3. Dispositif de structure porteuse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait ladite gorge (8) comprend un fond (12) ménagé au sein de ladite lame (5) dudit profilé (3), ladite paroi de ladite lame intermédiaire (7) présentant un redent (13) entre sa jonction avec ladite lame (5) et ledit fond (12), de manière à ménager une rainure (14).
4. Dispositif de structure (1) porteuse selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un joint (10) constitué d'un bord relié orthogonalement à deux ailes (11) de manière à présenter une section transversale de forme générale en U, ledit joint (10) étant dimensionné de manière à venir en insertion au sein de ladite gorge (8), ledit joint (10) comprenant encore sur la face extérieure, au niveau opposé à l'extrémité libre d'une de ses ailes (11), un 10décroché (15) conformé de manière à venir coopérer par emboîtement avec ladite rainure (14).
5. Dispositif de structure (1) porteuse selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque aile (11) dudit joint (10) comprend en face extérieure des lamelles (16) flexibles saillantes.
6. Dispositif de structure (1) porteuse selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdites lamelles (16) sont inclinées de manière divergente depuis ledit bord du joint (10) vers l'extrémité libre desdites ailes (11).