FR3139351A1 - Toiture, d’apparence ordinaire, comportant un dispositif de récupération thermique du rayonnement solaire invisible de l’extérieur - Google Patents

Abstract

L’invention concerne une toiture comportant un dispositif d’absorption thermique du rayonnement solaire polyvalent et invisible de l’extérieur. Cette toiture est constituée de supports (2), qui accueillent un réseau caloporteur (3), au sein de berceaux (10), et des modules de toitures (4), dont les bourrelets saillants (6) se positionnent par une gorge au contact latéral du réseau (3) et permettent la transmission thermique. La déformation élastique du réseau (3) permet un bon contact latéral de transmission contre différents types de modules de toiture (4), également de solidariser l’ensemble vers la charpente (5), puis de former hors des supports (2) les courbes de jonction laissant passer le fluide caloporteur, puis de raccorder par des raccords circulaires standards vers l’utilisation. La toiture selon l’invention est particulièrement destinée à récupérer le rayonnement solaire thermique de manière esthétique, économique, fiable, et de pose aisée… Figure pour l’abrégé : 2

Description

Toiture, d’apparence ordinaire, comportant un dispositif de récupération thermique du rayonnement solaire invisible de l’extérieur

Une série de modules de couverture absorbent le rayonnement solaire et restitue la chaleur emmagasinée vers un réseau caloporteur spécifique et de conception nouvelle, positionné sur un support dédié fixé sur la charpente.

Le dispositif est destiné au chauffage et à la production d’eau chaude pour les habitations par l’utilisation de la chaleur environnementale absorbée par les modules de toiture et également au réchauffage de l’eau des piscines

Cette chaleur transmise par le fluide caloporteur alimente des dispositifs de valorisation du marché à l’exemple des pompes à chaleur dite « eau/eau », des planchers solaires directs, ou des échangeurs.

Cette chaleur peut également recharger les captages de géothermie pendant la saison chaude.

Etat de la technique

Il existe différents systèmes de récupération thermique du rayonnement solaire habituellement constitués de panneaux solaires indépendants montés en imposition ou en incorporation sur la toiture.

Ces panneaux solaires présentent différents inconvénients connus des professionnels et illustrés par la littérature spécialisée. Les plus connus sont l’alourdissement de la structure, des difficultés pour les reprises d’étanchéité vers le reste de la toiture, l’utilisation de matériaux supplémentaires qui renchérissent la réalisation. Également, l’utilisation de produits métalliques pour la structure qui nécessite une énergie d’extraction et une chaine logistique émettrice de carbone. Un autre inconvénient est une esthétique contestée par les riverains.
Dans certains cas, ces capteurs visibles sont interdits dans le cadre de la protection du patrimoine par des zones protégées au titre des monuments historiques ou de zones de protection du patrimoine urbanistique et paysager.

Des systèmes de récupération plus discrets ont été conçus afin de répondre aux nécessités esthétiques de ces bâtiments ainsi qu’aux différents inconvénients rencontrés par la pose de capteurs.

Certaines de ces propositions reprennent le principe de la pose de panneaux dont le parement est réalisé en surface par des matériaux classiques de couverture et cachent des capteurs de conception classique. Ils résolvent le problème de l’esthétique, mais possèdent un capteur en sous-face comparable à ceux utilisés pour les capteurs classiques, ce qui alourdit la toiture et rend plus onéreuse leur fourniture.

L’état de la technique montre qu’il existe d’autres solutions compatibles avec ces considérations techniques et en particulier mes brevets 08 04 659 FR, 10 04 074 FR, 12 01 440 FR.

Ces systèmes présentent des inconvénients :

• Pour le premier brevet FR 2935 172 par la qualité aléatoire du contact entre le réseau et les modules de toiture ne permettait pas une bonne transmission de la chaleur.
• Le brevet d’amélioration FR 2966 228 qui concerne un support spécifique apporte une amélioration trop coûteuse et fragile pour la réalisation d’un système d’ancrage des modules.
• Le brevet FR 2990 970, apporte une réponse nouvelle et satisfaisante pour résoudre les difficultés précédentes par l’utilisation d’un réseau qui comporte une gorge dans laquelle s’insère un bourrelet situé sous le module de récupération thermique. Le contact entre les modules et le réseau caloporteur est d’excellente qualité, mais cette technique présente d’autres inconvénients.

Le premier, concerne le rayon de courbure avec ce réseau spécifique plus important que celui espéré pour passer d’un rang de modules vers le suivant sans le plier. En effet, après chaque rangée de modules, le réseau forme une courbe latérale de rayon réduit pour rejoindre le rang de tuiles situé au-dessus ou en dessous, ce qui plie le réseau et oblitère le passage du fluide caloporteur.

Ces ruptures de circulation du fluide caloporteur sont un obstacle qui a été résolu et présenté au public par l’utilisation de raccords spécifiques de jonction entre le réseau caloporteur situé sous les tuiles et les courbes latérales circulaires permettant le retournement du réseau.

Mais la conséquence est de scinder le réseau en de nombreuses parties, avec de trop nombreux raccords, ce qui est malheureusement constitutif d’un risque important de fuite du réseau sous la toiture et supprime un des avantages de fiabilité espérés.

En effet, une toiture ordinaire comporte des dizaines de raccords constituant autant de risques…

Une technique de surmoulage des raccords sur le réseau est possible et fiable, mais nécessite à la fois un outillage coûteux ; et une mise en œuvre délicate par la préfabrication des lignes de réseau sous toiture en usine.

Les bottes de réseaux montés avec des raccords terminaux ne sont pas transportables en couronne et nécessitent un transport à plat dans un semi-remorque, ce qui rend coûteux et délicat le transport, la manutention, et le stockage, et ce qui limite également la largeur des pans de toiture traités en une longueur.

Le risque de fuite persiste par le montage d’un des côtés des raccords vers les boucles latérales circulaires et ensuite vers les collecteurs, en effet, le montage sur le toit des raccords crée de trop nombreux risques de mauvaise réalisation de l’étanchéité.

Autre inconvénient, lors d’un excès de pression interne, le réseau spécifique fait ressortir la gorge et pousse les tuiles hors du support créant un désordre sur la toiture.

Solution technique

Une autre approche permet de répondre à ces difficultés et rend enfin possible la réalisation de la captation thermique du rayonnement solaire, invisible, économique et efficient. La toiture selon l’invention permet la réalisation de la captation thermique du rayonnement solaire en remédiant à ces inconvénients.

Elle consiste en la réalisation d’une toiture d’apparence ordinaire en mettant en place une récupération thermique de la chaleur solaire et environnementale invisible de l’extérieur. Cette invention permet de résoudre les difficultés rencontrées avec les techniques précédentes.

Elle permet de conserver l’avantage d’un très bon contact entre le réseau caloporteur et les modules de toiture et de supprimer les trop nombreux raccords situés en bout des lignes de récupération et susceptibles de fuites.

Elle permet d’éviter les troubles sur la toiture comme l’expulsion des modules de toiture hors du support lors de l’augmentation excessive ou accidentelle de la pression dans le réseau.

Elle offre l’avantage d’utiliser des raccords circulaires du marché, peu coûteux et fiables, pour le raccordement terminal des réseaux vers les nourrices à l’instar de ce qui se pratique avec les planchers chauffants en polyéthylène réticulé.

En cas d’augmentation de pression dans le réseau caloporteur, celui-ci n’expulse pas les modules, mais participe à l’amélioration du contact par la compression latérale de l’interface de transmission thermique. Entre le réseau et les modules.

Description détaillée

Ainsi la toiture selon l’invention comporte au moins un module de récupération thermique du rayonnement solaire.

Les modules de toiture qui reçoivent et transmettent le rayonnement solaire et comportent au moins un bourrelet saillant destiné à se placer latéralement au contact d’un ou de deux réseaux caloporteurs.

Les modules de toiture dont la fonction est de transmettre la chaleur vers le réseau caloporteur peuvent être réalisés dans de nombreux matériaux.

À titre d’exemples, non limitatifs, ces modules de toiture peuvent être réalisés en terre cuite, en zinc, en cuivre, en inox…

Dans ce document le mot : « module » fait référence aux « modules de toiture » destinés à la transmission thermique de la chaleur recueillie sur la toiture vers le réseau caloporteur.

Dans le cas où les modules sont réalisés en terre cuite l’on utilisera indifféremment le mot tuile, telle qu’elle est perçue de l’extérieur, et de par sa fonction couvrante.

Dans le cas de feuilles métalliques qui réalisent les fonctions de récupération thermique et couvrante, l’on utilisera indifféremment les mots : « feuille », « feuille de toiture » ou « module »

Les modules de toiture sont caractérisés par au moins une excroissance saillante ou bourrelet situé en sous-face, orientée vers le bas et invisible de l’extérieur.

Dans cet exposé, l’expression « excroissance saillante », « partie saillante » et « bourrelet » représentent la même partie du module de toiture destinée à s’insérer dans la gorge pour entrer ensuite au contact du ou des réseaux caloporteurs.

Les modules de récupération thermique comportant en sous face au moins une excroissance ou bourrelet.

Ces modules thermiques peuvent compter en sous face plusieurs excroissances ou bourrelets.

Dans certains cas particuliers de réalisation, le bourrelet exerce la fonction de fixation du module de toiture vers la charpente.

À titre d’exemple non limitatif, une tuile sera fixée en partie haute par ce bourrelet qui se substitue à l’habituel ergot moulé situé en bout.

Le bourrelet saillant qui se positionne au contact du réseau permet également de solidariser l’ensemble des modules de toiture vers la charpente.

L’implantation des modules apporte une fixation de moindre résistance que celle d’une fixation traditionnelle comme au clou, mais participe à la cohésion des éléments couvrants en cas de tempête ou de séismes.

Les modules en contact avec les réseaux sont caractérisés par la friction de leurs bourrelets, contre les réseaux caloporteurs qui sont emprisonnés dans leurs berceaux.

La friction est variable en fonction des caractéristiques des matériaux constitutifs des réseaux et modules, et également par leurs sections et le cas échéant par la pression de remplissage.

Cette tenue par les bourrelets des modules de toiture nécessitera une expérimentation de tenue en soufflerie pour en caractériser l’effet et les limites.

La chaleur environnementale réchauffe l’ensemble du module de récupération thermique et transmet la chaleur par conduction vers le bourrelet situé en sous-face.

Ce module, quand il est réalisé en terre cuite, prend la forme d’une tuile d’apparence ordinaire dont la sous-face modifiée comporte le ou les bourrelets saillants destinés à s’insérer au contact du ou des réseaux caloporteurs.

Dans le cas d’une réalisation en métal, les modules peuvent être réalisés par le façonnage de feuilles métalliques.

Dans le cas du métal, ce module sera alors : soit une pièce de transmission spécifique qui se situe en dessous des feuilles habituelles de la couverture et servira de médiateur dans la conduction thermique ; soit une feuille de métal de la couverture qui comporte le ou les bourrelets saillants destinés à s’insérer dans les supports.

Selon un mode particulier de l’invention, les bourrelets des modules permettent de s’emboîter à destination d’un même support.

Dans ce cas particulier de réalisation de l’invention, deux modules de toiture rejoignent successivement la gorge située au même emplacement dans le support.

Dans ce cas, le premier module de toiture est également caractérisé par la partie arrière des bourrelets qui présente un creux permettant à un deuxième bourrelet d’être inséré par-derrière.

À titre d’exemple non limitatif, le module de toiture est directement la feuille de métal qui réalise le parement visible en lieu et place des feuilles habituellement utilisées.

Dans ce cas courant et comme exemple non limitatif, la finesse de la feuille de métal est inférieure au millimètre (les feuilles du marché oscillent souvent entre 6/10 e et 8/10 e de millimètre) et facilite le façonnage en creux du bourrelet.

Le premier module est caractérisé par son bourrelet qui comporte un creux situé à l’intérieur de ce profil saillant destiné à recevoir le bourrelet du deuxième module par l’arrière.

Ainsi, dans ce cas particulier de réalisation de l’invention, le premier module de toiture qui dispose d’un emplacement arrière en creux est positionné de manière identique aux autres modules de toiture dans le support au contact du ou des réseaux caloporteurs.

Le deuxième module est caractérisé par les dimensions du bourrelet adaptées pour s’emboîter dans le premier module.

Le deuxième module est caractérisé par son profil saillant mâle ou bourrelet destiné à s’insérer dans le creux situé à l’arrière du bourrelet du premier module.

Ainsi cette variante de l’innovation est caractérisée par le support permettant de recevoir deux modules de toiture emboîtés l’un sur l’autre tout en conservant leurs caractéristiques de base.

La transmission par contact de l’apport thermique extérieur du deuxième module vers le réseau est réalisée par conduction via le bourrelet du premier module.

Les deux modules sont caractérisés par leur imbrication à destination d’un même support et du ou des mêmes réseaux, ils alimentent conjointement l’apport thermique par conduction vers le réseau caloporteur.

Un module de toiture métallique servant de médiateur peut aussi être recouvert d’ardoises posées au clou à la manière de la couverture en ardoise sur des voliges. L’on veillera à protéger le réseau du clouage des ardoises par un repérage préalable. La feuillure du module métallique sera éventuellement perforée.

La toiture selon l’invention comporte également au moins un réseau caloporteur.

Le réseau caloporteur de conception nouvelle est réalisé dans un matériau quelconque qui présente des caractéristiques de flexibilité et d’élasticité permettant de modifier sa géométrie par des contraintes mécaniques extérieures ou intérieures à son enveloppe.

• Le réseau caloporteur est flexible, ce qui lui permet de suivre le tracé fixé sur la toiture.
• Le réseau est élastique pour permettre des modifications de section sans détérioration ni rupture de son enveloppe.

Dans cet exposé, le mot « réseau » désigne toujours l’expression « réseau caloporteur » et les deux modes de désignation sont employés indifféremment.

À titre d’exemple non limitatif, un réseau en matériau thermoplastique composé d’un mélange d’éthylène-propylène-diène monomère et de polypropylène peut satisfaire à ces prescriptions techniques.

Selon un mode particulier de réalisation non limitatif, le réseau peut être réalisé par extrusion selon les paramètres décrits pour répondre aux caractéristiques avantageuses en particulier : le raccordement après déformation de la section par des dispositifs d’étanchéités circulaires aux standards du marché, l’utilisation de fourreaux du marché, le suivi du tracé sur la toiture…

Le réseau caloporteur est caractérisé par sa flexibilité qui permet un cheminement dans un espace limité sous la toiture sans oblitérer le passage du fluide.

Ainsi, ledit réseau caloporteur est caractérisé par son élasticité qui permet de modifier par une contrainte mécanique la forme de sa section.

Ledit réseau est également caractérisé par sa flexibilité qui lui permet de suivre le tracé établi sur la toiture.

Le réseau caloporteur est caractérisé par son enveloppe qui permet par contact de réaliser la transmission thermique du module de toiture réchauffé par les apports extérieurs de l’environnement à destination du fluide en circulation dans le réseau caloporteur.

D’autre part, le réseau caloporteur comporte :

• au moins une partie de section elliptique.
• une zone destinée au contact vers les bourrelets des modules de toiture.

Le réseau peut être de section intégralement elliptique, dans ce cas la zone de contact destinée à l’échange thermique vers les bourrelets de toiture est réalisée après une déformation élastique occasionnée par le montage des modules.

Ou présenter une section mixte composée d’une partie elliptique destinée à s’insérer dans le berceau du support de toiture et d’une surface adaptée et optimisée pour le contact avec le bourrelet mâle du module de toiture.

Le réseau caloporteur est caractérisé par la partie de section elliptique qui épouse la forme du berceau et bloque sa rotation dans le support au moment de l’introduction du bourrelet saillant situé sous le module de toiture.

Le réseau caloporteur maintenu latéralement par le berceau permet par la pression de remplissage et/ou par la réaction élastique de réaliser un contact latéral le long des bourrelets des modules de toiture, sans que cette force puisse permettre un mouvement ascendant d’éjection du module de toiture.

Le positionnement du réseau dans le berceau quand le module de toiture est inséré dans le support interdit tout mouvement du réseau vers le haut ou le bas du support.

En effet, le réseau est emprisonné dans le berceau et par un appui latéral sur le bourrelet des modules.

La friction latérale de contact avec les bourrelets maintient les modules de toiture en position.

Ainsi, le réseau caloporteur est caractérisé en ce qu’il comporte une section dont au moins une partie est elliptique et son élasticité qui permet de passer par la gorge à destination du berceau et d’épouser latéralement la forme du bourrelet saillant parallèlement à l’axe de son grand côté.

La partie de section elliptique du réseau détermine une ellipse géométrique correspondante.

Cette ellipse géométrique correspond à un réseau qui serait intégralement elliptique dans la continuité de la partie elliptique existante, elle détermine les caractéristiques d’excentricité des foyers et la position du grand axe et du petit axe comme référence de positionnement.

Ainsi, cette partie de section elliptique du réseau est caractérisée par les foyers de l’ellipse géométriques.

La partie elliptique du réseau se positionne dans le berceau du support de toiture et peut se prolonger de part et d’autre dans la continuité de l’ellipse géométrique.

Le réseau caloporteur présente une surface destinée au contact des modules de toiture qui est soit elliptique, soit adaptée au profil du bourrelet des modules de toiture.

Selon certains modes particuliers de réalisation, cette surface peut être aplanie pour faciliter le montage par l’insertion du bourrelet mâle des modules de toiture, et ensuite de permettre un bon contact entre le réseau et les bourrelets des modules de toitures.

La partie du réseau qui n’est pas elliptique peut ainsi correspondre précisément à la géométrie du bourrelet des modules pour un meilleur contact.

Cette géométrie du réseau caloporteur est représentée dans cet exemple non limitatif, , ainsi le réseau caloporteur elliptique comporte une surface de contact aplanie pour favoriser la transmission thermique avec les modules de toitures.

Dans cet exemple, un pan de mise en contact plan permet de faire coïncider le réseau, et les profils saillants des modules.

Ainsi le réseau est introduit par la gorge pour être positionné et monté dans le berceau.

Le berceau du support maintient l’axe focal de l’ellipse géométrique correspondant à la partie de section elliptique du réseau caloporteur, ce qui fige sa position en attente du réseau et par la suite limite l’inclinaison par rapport à l’axe saillant du bourrelet des modules dans les limites de l’angle aigu.

L’angle d’incidence au moment du montage, constitué par la tangente au niveau du point de contact du réseau, et celle du bourrelet, est suffisamment aiguë pour permettre le glissement du bourrelet le long du réseau et si besoin la déformation dudit réseau sans déplacement, ni écrasement.

En effet, le réseau est maintenu en position par le berceau du support en attente des modules de toiture.

Au moment du montage, le réseau permet le glissement du bourrelet saillant parallèlement à son axe focal pour la mise en place du module de récupération thermique.

Dans un cas particulier de réalisation, la déformation élastique du réseau créé par le montage du module de toiture par enfoncement accompagne le glissement du bourrelet saillant pendant l’opération de montage.

Puis une fois inséré complètement, l’énergie potentielle élastique emmagasinée lors de la compression par le montage conduit le réseau à reprendre sa forme initiale et présente une surface de transmission thermique par conduction entre le réseau et les modules.

Le réseau étant caractérisé par son élasticité qui permet un contact longitudinal sur la partie saillante du bourrelet des modules de récupération thermique.

En effet, le bourrelet comporte une partie saillante destinée à se positionner latéralement au contact de l’extérieur du réseau caloporteur, lorsque le réseau caloporteur est raccordé en circuit fermé la pression du réseau pousse l’enveloppe du réseau contre le bourrelet saillant.

Cette pression interne du réseau a pour conséquence :

• Soit d’améliorer le contact existant entre le réseau caloporteur et le bourrelet saillant.
• Soit de permettre ce contact par la déformation du réseau en l’absence de contact initial.

La déformation du réseau par la pression et l’énergie potentielle élastique permettent une imbrication avec le bourrelet saillant des modules de récupération thermique, et que cette partie en contact épouse parfaitement les irrégularités des contours par une légère déformation, pour une meilleure efficacité du transfert thermique.

L’élasticité du réseau permet sous contrainte, la déformation de sa section pour obtenir deux caractéristiques :

• Épouser latéralement le bourrelet saillant du module pour un bon contact de transmission thermique
• Revêtir une section circulaire pour réaliser le raccordement et permettre de boucles sans pliures

Ledit réseau est caractérisé par cette élasticité qui permet d’épouser latéralement la forme du bourrelet saillant.

L’élasticité du réseau permet par la pression de remplissage du réseau de maintenir un contact latéral de transmission thermique le long des bourrelets des modules de toiture.

Ledit réseau caractérisé par son élasticité qui permet d’obtenir une section circulaire par une contrainte mécanique appliquée sur son enveloppe et de répondre à l’objectif d’un raccordement simplifié avec des raccords du marché et la réalisation de boucles latérale sans écrasement.

Les qualités d’élasticité du réseau permettent de réaliser une section circulaire par une contrainte mécanique répartie sur cette zone de l’enveloppe du réseau.

Le réseau caloporteur est caractérisé par son élasticité qui permet en l’absence de contrainte de revenir à la section originelle du réseau par réaction élastique.

La réaction élastique du réseau permet d’éviter le risque de déformation accidentelle lors de la mise en œuvre, par exemple en le piétinant.

Selon un mode particulier de réalisation, elle participe au bon contact avec le bourrelet du module en l’absence d’une pression interne suffisante.

En effet, selon ce mode particulier de réalisation, l’élasticité du réseau caloporteur permet en l’absence de pression suffisante à l’intérieur du réseau à la suite du remplissage de maintenir un contact latéral par réaction élastique le long des bourrelets des modules de toiture pour permettre le transfert thermique du module de toiture vers le fluide caloporteur.

Cette caractéristique permet de fonctionner avec un réseau caloporteur ouvert, dont la pression interne est nulle à certains endroits, avec, comme exemple non limitatif, le réchauffage de l’eau des piscines en circuit ouvert.

L’élasticité du réseau caloporteur permet de passer par la gorge à destination du berceau et d’épouser latéralement la forme du bourrelet saillant parallèlement à l’axe géométrique du grand côté de la partie de section elliptique.

Dans le cas d’un support qui présente une ouverture située sur la partie supérieure de la gorge trop étroite pour le passage du réseau, une contrainte mécanique permet de réduire la dimension du petit axe géométrique de la section du réseau pour son passage vers le berceau du support.

L’élasticité du réseau permet par une contrainte de modifier sa section afin de s’insérer dans le berceau, mais également d’obtenir une section circulaire.

Cette élasticité permet en effet de modifier la forme du réseau sans créer de rupture pour permettre un raccordement circulaire avec des produits standards du marché,

À titre d’exemple non limitatif de réalisation, un insert métallique placé à l’intérieur de l’enveloppe du réseau permet de former la section circulaire pour le raccordement standard.

À l’emplacement des boucles de retournement, la contrainte par un fourreau permet de maintenir une section libre de circulation et un passage satisfaisant à l’intérieur du réseau.

Une fois la section modifiée, il est possible de contraindre le réseau caloporteur à conserver la section circulaire en insérant une bague, un manchon circulaire, un insert, en le glissant dans un fourreau, également par des raccords de jonctions étanches rigides comme des raccords à sertir du marché destiné aux applications de réseau souple, mais aussi par la pression du fluide lorsque le réseau est fermé.

Quand le réseau est hors du support, comme cela se produit en périphérie de la toiture à proximité des rives, une contrainte mécanique exercée par un fourreau sur l’enveloppe du réseau caloporteur permet de maintenir un passage pour le fluide.

L’élasticité du réseau permet à l’extérieur des supports, sous la contrainte d’un fourreau extérieur ou par la pression interne de maintenir le passage pour le fluide caloporteur.

Ainsi, la contrainte du fourreau sur le réseau évite son écrasement et le blocage du fluide qui circule à l’intérieur des courbes.

Il convient pour ce faire de disposer d’un fourreau circulaire d’un périmètre proche de celui du réseau caloporteur pour le contraindre.

Le fourreau peut être annelé à l’instar des gaines pour le passage des câbles électriques, en veillant à ce que le matériau soit compatible avec la tenue en température. Ce type de fourreau annelé est particulièrement avantageux pour contraindre le réseau tout en facilitant la réalisation de courbes.

Le fourreau peut également être isolant et ainsi éviter la condensation à l’extérieur du support.

Il existe sur le marché des fourreaux fendus sur le côté avec un adhésif pour les sceller sous la dénomination de manchon d’isolation qui conviennent parfaitement à cet usage.

Ainsi, le fourreau protège le réseau caloporteur contre les pliures au niveau des courbes latérales de retournement sur la toiture située d’une rive à l’autre ou entre faîtage et égout et il peut revêtir d’autres caractéristiques avantageuses comme des fonctions isolantes et/ou de protection complémentaire au piétinement avant la mise en place des éléments couvrants, mais également de suivre un cheminement.

Le réseau partiellement elliptique avec un pan adapté au contact s’il permet un bon contact présente un inconvénient pour le montage sur le chantier qui est lié à sa dissymétrie par rapport au grand axe déterminé par l’ellipse géométrique correspondante.

En conséquence de cette dissymétrie, le support qui reçoit le réseau doit présenter le berceau du bon côté au risque de positionner la zone de mise en contact prévue pour les bourrelets vers le creux du berceau.

Cette bonne orientation du berceau nécessite une préparation préalable pour la bonne orientation des supports avant leurs fixations sur la charpente, qui n’est pas toujours acquise en exécution sur les chantiers.

Une solution en cas de mauvais positionnement du support serait la torsion du réseau à cent quatre-vingts degrés en changeant de rang, mais au risque de créer des tensions, une instabilité, des pliures, et un désordre lors du montage.

Ce risque de mauvais positionnement des supports peut se résoudre autrement par l’utilisation d’un réseau entièrement elliptique qui offre un positionnement réversible.

Une caractéristique du réseau intégralement elliptique est de permettre un retournement des boucles latérales du réseau vers le support, quelle que soit la position initiale du berceau dans le support.

Ainsi, dans un mode particulier de l’invention, la section du réseau caloporteur peut être intégralement elliptique.

Le réseau caloporteur qui présente une géométrie de section complètement elliptique permet un contact latéral de transmission thermique le long du bourrelet saillant des modules de toiture par une déformation latérale élastique.

La zone destinée au contact vers les bourrelets des modules de toiture est caractérisée par un réseau de section elliptique dont la forme est modifiée par l’insertion du module de toiture.

Selon un mode de réalisation avantageux, la section elliptique du réseau présente des foyers géométriques suffisamment distincts au repos pour offrir au bourrelet une meilleure surface de contact. Cela est plus important avec un réseau de moindre souplesse.

Le réseau caloporteur elliptique est caractérisé par sa capacité à se positionner dans le support à destination du berceau, quelle que soit sa position dans le support.

En effet, le réseau par sa symétrie n’impose pas un sens de pose comme pour le réseau partiellement elliptique.

Le réseau partiellement elliptique n’est pas symétrique et doit présenter sa partie elliptique côté berceau et l’autre face, adaptée au contact du bourrelet, côté module ce qui n’est pas le cas pour un réseau intégralement elliptique.

Ainsi le réseau elliptique par sa symétrie axiale facilite la pose en évitant toute erreur dans le sens de pose des supports.

La section elliptique devient circulaire sous une contrainte mécanique perpendiculaire à l’axe du petit côté.

Le réseau elliptique est caractérisé par sa facilité à revêtir une forme circulaire par une simple compression appliquée sur les deux extrémités les plus pointues de l’ellipse.

Cette contrainte permet de modifier la section elliptique dont les foyers géométriques sont excentrés pour obtenir une section circulaire.

Cette caractéristique est facilement exploitable avec un réseau élastique.

L’élasticité du réseau permet d’obtenir la section circulaire par un ajustement réversible en appliquant plus ou moins fortement une contrainte mécanique en opposition avec la réaction élastique du réseau

En effet, l’élasticité du réseau permet d’ajuster plus ou moins fortement la contrainte en opposition avec la réaction élastique pour atteindre la section circulaire.

Dans ce cas, la contrainte mécanique est exercée perpendiculairement à l’axe du petit côté de la section elliptique, pour conduire à la coïncidence géométrique des deux foyers, transformant le réseau d’une section d’ellipse adaptée au contact latéral, vers l’ellipse particulière de section circulaire favorable au raccordement standard, au retournement du réseau sur la toiture et aux réalisations des courbes.

Dans ce mode particulier de l’invention et selon un mode particulier de réalisation, un réseau elliptique, adapté au contact latéral présente une excentricité des foyers suffisante pour que la surface latérale du réseau permette dans un premier temps un passage non incisif du bourrelet des modules et dans un deuxième temps épouse ledit réseau caloporteur par une déformation élastique afin d’obtenir une surface optimale de contact entre bourrelet et réseau.

Au départ d’une section elliptique quelconque, il est simple de la rendre circulaire par une compression du réseau et sans faire intervenir des contraintes complémentaires.

À titre d’exemples non limitatifs, cette déformation sous une contrainte mécanique peut être réalisée par l’extérieur à la main ou, si le réseau est plus raide avec l’utilisation d’outil comme une pince à siphon, par insertion d’un manchon extérieur, par son insertion à force dans un fourreau circulaire isolant ou pas…

À titre d’exemples non limitatifs, la géométrie du réseau elliptique peut également être modifiée par l’intérieur avec l’utilisation d’un insert métallique rigide, par l’insertion d’un manchon conique, par une pince à manchonner, par la pression de remplissage du réseau caloporteur…

Un fourreau peut également maintenir la section circulaire du réseau caloporteur par une contrainte extérieure.

Les réseaux destinés à recueillir la chaleur sont positionnés dans des berceaux situés entre la paroi latérale du support et le bourrelet situé sous la tuile.

Ce contact latéral de conduction thermique se situe dans la direction du grand axe de l’ellipse appelé également axe focal.

La géométrie de ce réseau de section elliptique possède deux foyers suffisamment excentrés pour permettre le passage des modules de toiture dans la direction de l’axe focal.

Le réseau caloporteur est caractérisé par sa section elliptique homéomorphe à la section circulaire voulue.

La modification par l’opérateur de la forme du réseau elliptique vers une section circulaire est possible par une déformation mécanique manuelle.

Le réseau est introduit par l’ouverture située sur la partie supérieure de la gorge.

Selon un cas particulier de réalisation, la géométrie de ce réseau de section elliptique possède deux foyers suffisamment excentrés pour permettre le passage du réseau caloporteur par la gorge du support

Le cas échéant, la modification par l’opérateur de la forme du réseau permet de le rendre plus étroit pour son passage par la gorge.

Le réseau est positionné dans le berceau en attente et se retrouve protégé de l’écrasement par les couvreurs cela avant même la pose des modules de toiture.

Selon un mode particulier de réalisation, les réseaux sont fermés, les boucles du réseau caloporteur peuvent rejoindre une nourrice qui collecte l’ensemble des boucles situées sur le toit. Ce type de raccordement fermé est possible même avec une seule boucle et sans nourrices à destination des dispositifs de valorisation thermique.

Ces nourrices collectent les départs et retours vers un réseau classique au diamètre plus important à destination des appareils qui utilisent et valorisent la chaleur transmise.

Ce réseau fermé pour alimenter les dispositifs d’utilisation thermique, sont remplis de fluide caloporteur sous pression, généralement avec un additif antigel.

Il convient de régler et doser cette pression appliquée au réseau caloporteur pour permettre la déformation des réseaux elliptiques sans risquer d’atteindre de point de rupture mécanique de l’enveloppe du réseau.

Le réseau elliptique situé à l’intérieur des tasseaux va épouser les formes internes de l’espace contraint entre bourrelet et berceau et appliquer une pression de contact vers le module qui favorise l’échange thermique.

Une caractéristique avantageuse est d’appliquer par la pression de remplissage, une pression de contact vers le bourrelet saillant du module de toiture, ce qui a pour conséquence de favoriser un bon contact de transmission thermique et de compenser, si besoin est, la perte de réaction élastique que peut rencontrer le réseau dans le temps.

Le réseau caloporteur caractérisé par son élasticité permet sous pression du fluide caloporteur d’exercer une contrainte de serrage et de fixation du bourrelet situé sous le module de toiture et de solidariser l’ensemble de ses éléments contre la chute sous l’effet du vent et des mouvements sismiques légers en plus des fixations habituelles.

À la sortie latérale des tasseaux sur la toiture, la contrainte qui maintient le réseau dans la forme inscrite par la niche formée entre le berceau et le bourrelet saillant n’existe plus et le réseau sous pression le pousse naturellement vers une forme circulaire.

D’autre part, la forme elliptique du réseau caloporteur admet des tolérances de production et des variations de forme dans les limites de réalisation et de conformité aux caractéristiques décrites.

La forme du réseau peut varier d’une ellipse, vers une section ovoïde ou oblongue et conserver les caractéristiques avantageuses de l’invention.

Dans ce cas la forme du berceau est adaptée pour recevoir le réseau caloporteur

La toiture selon l’invention comporte également au moins un support spécifique.

Les supports spécifiques accueillent l’ensemble des modules et des réseaux.

Le support comporte une gorge qui permet le passage de réseaux caloporteurs et deux bords latéraux en opposition mutuelle, dont au moins l’un d’eux comporte un berceau qui permet d’accueillir le réseau caloporteur en son sein.

Ces supports sont fixés sur la charpente de manière traditionnelle par exemple avec des clous, des vis, des rivets, par des boulons et écrous…

Le positionnement de la fixation vers la charpente est libre sur l’ensemble des supports, à condition de laisser disponible l’emplacement destiné recevoir le réseau et les modules.

Ces supports sont caractérisés par leurs profils en creux qui comportent un socle, deux parois latérales, une gorge, et au moins un berceau.

Le support est caractérisé dans le cas où il ne comporte qu’un seul berceau, par un pan de glissement situé en opposition de l’emplacement des bourrelets de récupération.

Ce pan de glissement est destiné à guider le bourrelet lors de l’enfoncement du module de toiture par le couvreur et une fois inséré, pour bien maintenir le module de toiture en position.

Ce pan de glissement est caractérisé par sa forme qui reprend le profil saillant du bourrelet des modules de toiture.

Ce pan de glissement est également caractérisé par sa position sur le bord opposé de celui qui comporte le berceau accueillant le réseau caloporteur.

Le support est caractérisé également par le fond de la gorge qui comporte une cuvette pouvant accueillir une fixation vers la charpente et, ou recueillir les condensats.

Le support par le maintien rigide du berceau oriente la déformation du réseau latéralement vers le bourrelet saillant du module.

Le support est caractérisé par sa résistance mécanique aux tensions élastiques et de pression exercée par le réseau lors de la mise sous pression de remplissage et au contact du module de toiture.

Le support bloque le mouvement d’expansion du réseau et oriente latéralement la force résultante qui s’applique au contact vers le bourrelet saillant du module.

La mise en pression du réseau permet de maintenir un bon contact de transmission thermique dans le temps sans risque d’éjection des modules de toiture.

Le couvreur positionne alors le module de toiture par enfoncement du bourrelet saillant dans l’ouverture formée par la gorge du support.

Le couvreur enfonce le module de toiture son bourrelet saillant se positionne le long du réseau caloporteur sans l’endommager.

Il est à noter que le nombre de bourrelets saillants sous un module n’est pas limité, ainsi, à titre d’exemple non limitatif, des tuiles avec bourrelet de fixation en tête est compatibles avec un deuxième bourrelet situé juste dessous le pureau apparent.

Dans ce cas, le couvreur positionne alors le module de toiture par enfoncement simultané des bourrelets saillants dans les ouvertures formées par les gorges des supports.

Ledit support comporte au moins une gorge qui permet l’introduction des réseaux vers le ou les berceaux.

Un support peut comporter un ou deux berceaux ce qui explique le pluriel utilisé, et dans ce cas les deux réseaux sont introduits successivement à destination de leurs berceaux respectifs.

Ainsi, la gorge est suffisamment large pour y glisser préalablement le réseau à destination du ou des berceaux.

La gorge guide les bourrelets saillants du module au contact des réseaux.

Le support de conception nouvelle maintient latéralement le ou les réseaux caloporteurs en contact avec les modules.

Selon une variante avantageuse, le support comporte deux berceaux, dans ce cas les réseaux sont positionnés de part et d’autre du bourrelet saillant des modules de toiture.

Un support avec deux berceaux permet de positionner les deux réseaux de part et d’autre en opposition et de doubler la surface en contact latéral sur chaque module de toitures.

Dans cette variante de l’invention, le pan de glissement est remplacé par un deuxième berceau qui accueille également un réseau caloporteur, ce qui permet de doubler la surface d’échange vers le bourrelet, ledit réseau caloporteur se positionne de manière symétrique en opposition et remplace le pan de glissement.

Le pan de glissement est substituable par un deuxième berceau qui permet de doubler la surface d’échange avec le module de toiture.

Le couple berceau et réseau reprend les caractéristiques du pan de glissement, et remplit les mêmes fonctions de maintien mécanique du bourrelet saillant des modules.

L’utilisation de deux réseaux par support améliore l’absorption en toiture de la chaleur.

Le support selon cette variante de l’invention est caractérisé par ses deux berceaux qui permettent d’accueillir deux réseaux caloporteurs de part et d’autre du bourrelet des modules de toiture.

Dans cette variante de l’invention, la gorge du support guide le bourrelet des modules de toiture entre les deux réseaux caloporteurs positionnés dans leurs berceaux respectifs.

Dans ce cas, deux berceaux encadrent le bourrelet saillant qui se trouve pincé entre deux réseaux en opposition mutuelle.

La récupération thermique par l’utilisation de deux réseaux par support augmente la surface de contact et améliore l’absorption en toiture de la chaleur.

Le socle est la partie en contact avec la charpente ou le panneau qui se prolonge par deux parois latérales qui encadrent le ou les berceaux et la gorge.

Ainsi, ledit support est destiné à la fixation du réseau et des modules sur la charpente, comporte un socle prolongé par des bords latéraux situés en opposition mutuelle

Le socle peut être percé d’un ou plusieurs orifices de ventilation destinés à satisfaire aux exigences de renouvellement d’air en sous-face de toiture.

Pour la ventilation, le socle peut également se poser sur une entretoise qui permet le passage d’air sous le support.

Les parois dans le prolongement du socle sont positionnées en opposition mutuelle permettant le maintien du ou des réseaux caloporteurs en contact avec le bourrelet des modules.

Les parois du support contiennent soit un berceau soit un pan de glissement.

Les parois du support sont caractérisées par leur rigidité qui maintient fixement les modules et le réseau.

Ledit support est caractérisé par la présence, soit d’un berceau faisant face à un pan de glissement, soit de deux berceaux.

Le pan de glissement est situé en face du berceau pour rentrer en contact avec le bourrelet de récupération thermique du module de toiture et pour le maintenir en position.

Il est caractérisé par sa forme qui reprend celle du bourrelet saillant et permet de contrecarrer le déplacement du module soumis à la pression du réseau caloporteur.

La gorge est une ouverture située sur la partie supérieure du tasseau suffisamment large pour permettre dans un premier temps l’insertion du réseau à destination du berceau et dans un deuxième temps le passage du bourrelet saillant du module de toiture.

La gorge est délimitée :

• Dans le cas où le support reçoit deux réseaux, par les deux berceaux et la cuvette.
• Dans le cas où le support ne reçoit qu’un réseau, par le berceau, la cuvette et le pan de glissement.

La cuvette est la partie basse de la gorge qui permet de recevoir si besoin une fixation et qui peut canaliser les condensats.

Le berceau est l’emplacement en creux situé sous la gorge, il forme un renfoncement latéral destiné à recevoir le réseau caloporteur. Ce berceau se comprend comme une cavité, un compartiment, ou une chambre qui forme le réceptacle du réseau.

Le berceau est caractérisé par sa forme partiellement elliptique qui peut se prolonger dans la continuité de l’ellipse géométrique correspondante.

Il présente une forme qui reprend en creux le profil latéral elliptique du réseau.

Le berceau est caractérisé par sa forme partiellement elliptique qui épouse le réseau caloporteur et bloque sa rotation dans le support au moment de l’introduction du bourrelet saillant situé sous le module de toiture.

Une fois le réseau positionné dans son berceau, la gorge forme la partie femelle qui est l’emplacement pour recevoir le bourrelet saillant des modules.

Ledit support est destiné à la fixation du réseau et des modules sur la charpente, comporte un socle prolongé par deux parois.

Ledit support comporte au moins un berceau qui reçoit le réseau caloporteur.

Le support est caractérisé par le berceau qui maintient le réseau en son sein et bloque l’expulsion du module vers l’extérieur.

Même en cas de surpression du réseau, le mouvement s’exerce latéralement et ne peut expulser le module de toiture vers le haut. Au contraire cette pression va serrer le module jusqu’à la rupture du support ou du réseau.

Le support sera dimensionné pour répondre à ces contraintes en particulier par l’utilisation d’une épaisseur et d’un matériau adapté.

Selon une variante, la forme partiellement elliptique du berceau se prolonge de part et d’autre pour encadrer le réseau caloporteur. Cette prolongation permet de maintenir bloqué le réseau avant l’introduction des bourrelets saillants des modules de toiture.

Cette prolongation du berceau permet de fermer son ouverture comme une mâchoire.

Ainsi, selon cette variante, le berceau est caractérisé par son ouverture qui forme une mâchoire dont la fermeture contraint le réseau à demeurer en position, la mâchoire enserre le réseau et le bloque.

Dans ce cas, le réseau se trouve maintenu dans le berceau du support par la fermeture partielle réalisée dans le profil du support par le prolongement du berceau.

Ce mode particulièrement avantageux de réalisation permet de positionner et bloquer le réseau caloporteur en attente de la pose des modules de toitures sans risque de déplacement accidentel.

Ainsi, la forme partiellement elliptique en creux du berceau peut être prolongée pour mieux maintenir le réseau caloporteur et le pincer.

Selon cette variante de l’invention, le berceau est caractérisé par son ouverture vers la gorge du support qui forme une mâchoire dont la fermeture contraint le réseau à demeurer en position.

Selon un autre mode particulier de réalisation, les supports peuvent également être incorporés dans un panneau qui sera fixé sur la charpente.

Selon ce mode particulier de réalisation, le ou les supports sont incorporés dans une sous toiture, ils sont réalisés dans un matériau différent de celui choisi pour ces panneaux.

Il est ainsi possible d’utiliser des matériaux spécialisés et adaptés aux caractéristiques fonctionnelles.

À titre d’exemple non limitatif, cette technique d’incorporation permet d’associer un matériau souple ou fragile, respirant et bon isolant thermique pour la réalisation des panneaux avec des supports dont la résistance mécanique est plus élevée.

L’incorporation consiste en l’assemblage en usine des supports dans des emplacements dédiés au sein des panneaux de sous toiture avant leur déplacement et pose sur la toiture, ce qui donne aspect bi matériaux.

À titre d’exemple non limitatif, la fixation de ce support en incorporation peut être réalisée à chaud, par surmoulage, par clipsage, ou par collage.

L’avantage de ce mode de réalisation est de permettre de réaliser le sarking et la préparation de la toiture pour recevoir le dispositif selon l’invention.

C’est un mode de préfabrication avantageux pour fiabiliser les cotes de réalisation et les écartements entre les supports

Selon un autre mode particulier de réalisation, que l’on qualifie d’intégration, les supports peuvent être réalisés par un profilage en creux des panneaux qui seront fixés sur la charpente, mais aussi par le façonnage d’un panneau.

À titre d’exemple non limitatif de réalisation, ledit profilage peut être réalisé par l’enlèvement de matériau du panneau par des toupies.

Les supports sont intégrés dans un panneau isolant permettant la rénovation de la toiture par l’extérieur selon la méthode du sarking.

Par distinction avec les supports incorporés, les supports intégrés utilisent le même matériau que celui de la sous toiture.

Les supports partagent entre eux les bords latéraux de maintien ainsi que le socle positionné sur la charpente.

Ce mode particulier permet d’industrialiser la réalisation de panneaux pour la rénovation des toitures en apportant la récupération thermique, l’isolation et la sécurité en cas d’intempéries.

En effet, en cas d’intempéries comme la grêle, les matériaux couvrants comme des tuiles peuvent être cassés ou manquants sur la toiture avec des délais souvent importants pour les visites d’experts et la réfection des toitures ; la protection d’un panneau de sous-toiture permet d’attendre hors d’eau l’intervention des entreprises.

Ainsi, cette invention permet de remédier aux inconvénients posés par les précédentes techniques et se trouve destinée à la réalisation de toitures dont la vocation devient mixte. A la fois traditionnelle de réalisation d’une belle toiture ; mais aussi de valorisation des apports énergétiques gratuits présents de manière privilégiés en partie haute des bâtiments. Elle s’inscrit dans l’impérieuse nécessité de réduire notre consommation d’énergie pour les besoins du bâtiment et parallèlement notre empreinte carbone.

Ainsi, il est possible de présenter un mode particulier de réalisation :

Le module de récupération thermique prend la forme d’une tuile traditionnelle en terre cuite réalisée par moulage et comporte en plus un bourrelet mâle saillant sous le pureau apparent.

Le support est réalisé dans un bois adapté, en partant de tasseaux dont le profil est formé par l’enlèvement de matière avec une série de toupies.

Le réseau caloporteur est extrudé en matériaux thermoplastiques élastiques et flexibles de type PP-EPDM avec une section de sortie elliptique, puis conditionné sur bobine.

Sur le chantier de couverture, le support est vissé sur la charpente comme des tasseaux ordinaires.

Puis le réseau est installé dans les berceaux et suit le tracé déterminé qui comporte des courbes de retournement pour passer d’un rang à l’autre sur lesquelles le couvreur place un fourreau qui maintient une section circulaire.

Puis, le réseau est raccordé aux deux extrémités sur des nourrices qui peuvent regrouper d’autres boucles.

Les modules de toiture sont ensuite positionnés sur les supports et enfoncés dans l’ordre de réalisation d’une toiture en tuile avec leurs bourrelets vers le bas qui se placent au contact latéral des réseaux caloporteurs.

Les tuiles se réchauffent avec la chaleur de l’environnement et du rayonnement solaire et transmettent la chaleur par contact de transmission via l’enveloppe du réseau, vers le fluide mis en circulation par un circulateur. Le fluide caloporteur absorbe la chaleur à destination de la nourrice de départ qui collecte l’ensemble vers une pompe à chaleur dite « eau/eau » pour l’utiliser comme source froide.

La pompe à chaleur puise la chaleur du fluide au niveau de son évaporateur pour alimenter le cycle thermodynamique. Côté condenseur la circulation à travers un échangeur alimente le chauffage et l’eau chaude.

Une fois la chaleur puisée dans le fluide caloporteur, la nourrice de retour distribue le fluide refroidi pour boucler de nouveau sous la toiture et absorber la chaleur.

La représente un pan de toiture et le principe de récupération thermique associée à plusieurs modules

La présente une coupe du dispositif de récupération thermique selon la figure précédente

La présente la coupe du support qui reçoit le réseau caloporteur et les modules et détaille les différentes parties.

La reprend la coupe du support et indique les zones caractéristiques.

Les figures 4a, 4b, 4c présentent en trois étapes le montage du dispositif avec un support qui ne comporte qu’un seul berceau.

Les figures 5a, 5b, 5c, 5d présentent des coupes avec les détails des positionnements successifs pendant le montage du bourrelet saillant des modules, au contact du réseau elliptique.

La représente une variante de géométrie du réseau avec une zone de contact adaptée au module.

Les figures 7a, 7b, 7c 7d, 7e représentent la déformation du réseau pour le rendre circulaire

La présente une coupe du support de récupération thermique monté avec deux berceaux.

La présente un cas particulier d’installation avec des tuiles fixées en tête par le dispositif.

La présente le cas particulier d’utilisation de l’invention avec les tuiles canal.

La présente le cas particulier d’utilisation de l’invention avec l’utilisation des tasseaux de jonction entre deux feuilles de toiture métallique. La reprend la avec le couvre-joint monté.

Les figures 12a et 12b présentent les supports incorporés ou intégrés dans un panneau en sous face d’une toiture en métal,

La présente le support intégré dans une sous toiture de protection industrialisée

La présente le support intégré dans une sous toiture industrialisée à destination des toitures en tuiles canal

La reprend la pour l’abrégé.

Description détaillée des figures

représente

La présente un pan de toiture, sur lequel sont disposés les modules de récupération thermique (4) qui ont une apparence de tuiles plates ordinaires. Sur ce dessin, l’aspect extérieur de la toiture est identique à celui d’une toiture en tuiles plates du marché. Le pan de toiture étant présenté à la manière d’un écorché qui laisse apparaître différents éléments constitutifs de l’invention. Le support (2) est fixé sur la charpente (5) de manière ordinaire par une fixation telle une vis et reçoit le réseau caloporteur (3).

Le module de toiture (4) est positionné sur le tasseau (1) à la manière des tuiles plates ordinaires et le profil situé en sous-face invisible sur cette figure, transmet la chaleur du rayonnement solaire vers le réseau caloporteur (3).

Le support (2) laisse entrevoir le réseau (3) par la gorge (11), voir également . Le réseau caloporteur (3) sort du support et présente une courbe latérale de retournement dont la géométrie de section circulaire permet d’éviter les pliures. Pour bien maintenir cette section circulaire, un fourreau (25) est positionné sur le réseau (3).

Le réseau caloporteur (3) est raccordé avec un raccord standardisé circulaire (29) sur une nourrice (28) qui permet de collecter d’autres boucles du réseau caloporteur (3).

La nourrice représentée (28) permet de collecter trois boucles dont une seule est raccordée, les deux autres orifices sont obturés par des bouchons (30). Le débit est collecté vers le réseau caloporteur circulaire (3’) pour alimenter un dispositif de valorisation thermique comme une Pompe à chaleur.

représente

La présente la coupe du pan de toiture selon la , et permet de distinguer différents éléments constitutifs de l’invention. Les modules de récupération thermique (4) présentent le bourrelet de récupération thermique saillant (6) qui transmet par conduction la chaleur captée à partir du rayonnement solaire vers le réseau (3) qui est positionné dans le berceau (10) du support (2). Le réseau caloporteur elliptique positionné latéralement au bourrelet du module (6) reste en parfait contact grâce à son élasticité et par la contrainte latérale exercée par le support (2).

D’autres éléments classiques de la couverture sont présentés sur cette figure :

D’une part, la charpente (5) dont les différents constituants ne sont pas limitatifs et ne constituent pas l’objet de l’invention. D’autre part, le tasseau (1) de fixation en tête de tuile.

La fixation ordinaire (7) qui lie le support à la charpente n’est pas visible sur ce dessin ; elle est représentée sur la .

Les figures 3 représentent

La présente une coupe du support (2) et ses différentes parties.

Le socle (16) est positionné sur la charpente (5) et fixé à l’aide d’une vis (7).

En partie basse de la gorge (11) se situe une cuvette (19) qui permet de loger la fixation (7) qui est introduite par la gorge (11).

Les deux bords latéraux (8) reçoivent pour l’un le berceau (10) pour l’autre un pan de glissement (24)

La permet de localiser les zones caractéristiques du support (2).

Ainsi la zone du berceau hachurée (12) en creux est destinée à accueillir puis à maintenir le réseau caloporteur. La zone de la gorge (13) aux hachures moins serrées délimite l’emplacement qui permet de glisser le réseau, mais également la fixation vers la charpente (5) ainsi que le bourrelet saillant du module de toiture. La cuvette (19) qui appartient à la gorge est située dans sa partie basse et peut accueillir la fixation et collecter les condensats. La coupe présente un orifice de ventilation (26) qui met en relation les deux bords latéraux (8), ce qui permet la circulation de l’air en sous-face de toiture.

Les figures 4 représentent

présente le support (2) qui ne comporte qu’un seul berceau (10) positionné en attente pour recevoir le réseau (3) et ensuite le module (4). La gorge (11) destinée au passage du réseau (3) puis au passage du bourrelet (6) permet le maintien en position fixe des modules (4). Ladite gorge comporte une cuvette (19) en partie basse pour recueillir les condensats. La charpente (5) et la fixation vers la charpente (7) ne sont représentées, mais explicitées sur la

le réseau (3) est positionné dans le berceau (10) du support (2) en attente du positionnent par le couvreur du module de toiture (4) qui va positionner le bourrelet saillant du module (6) pour l’insérer dans la gorge (11).

le module (4) et inséré le long du réseau (3) dans son support (2). Le bourrelet saillant du module (6) est en contact latéral avec le réseau caloporteur (3), une fixation (9) en tête de module répond aux prescriptions réglementaires de montage d’une toiture en tuile.

Les figures 5 représentent

présente le détail d’insertion d’un module de toiture au contact du réseau caloporteur intégralement elliptique, sans reprendre la vue du support et des modules explicités par d’autres dessins.

Seule est représentée la partie saillante (6) du module de toiture pour détailler la zone de contact (17) dévolue à l’échange thermique vers le réseau caloporteur (3). Une flèche hachurée indique le sens et la direction du déplacement du module de toiture (4) tronqué et illustré par son bourrelet saillant (6).

en approchant, le bourrelet saillant (6) du module de toiture touche le réseau caloporteur (3) au point de contact (14) selon une incidence angulaire (a) constituée : par la tangente du réseau (3) au niveau du point de contact (14) et représentée par la droite (d) ; et par la tangente au point de contact (14) du bourrelet saillant (6) représenté par la droite (d’).

Les droites (d) et (d’) sont sécantes au point de contact (14). L’angle formé par les deux droites et noté (a) est suffisamment aigu pour permettre le déplacement vers le bas du bourrelet (6) par la déformation élastique du réseau (3) et par son glissement sans écrasement.

La illustre le déplacement vers le bas du bourrelet saillant du module (6) et la déformation élastique du réseau (3) qui permet un bon contact latéral par la réaction élastique du réseau (3).

La illustre le positionnement du bourrelet saillant (6) du module de toiture au contact du réseau (3) pendant sa pose, lorsque son enfoncement suivant la flèche du dessin est presque achevé ce qui montre la zone de contact (17) utile pour le transfert thermique qui en résultera.

représente

La illustre une variante de réalisation du réseau caloporteur (3) dont la section elliptique est modifiée côté contact avec le bourrelet (6) pour présenter un meilleur espace de contact (17) et faciliter l’insertion du bourrelet saillant (6).

Les figures 7 représentent

La représente la coupe ou section elliptique du réseau caloporteur (3) sur laquelle l’on distingue l’enveloppe (23).

La représente le moyen de réduire l’excentricité de l’ellipse que forme la section du réseau (3) lorsque deux forces sont appliquées. Ainsi, les deux forces sont représentées par deux flèches hachurées qui sont appliquées tangentiellement au petit côté de la section elliptique pour obtenir une réduction de l’excentricité de la section du réseau que l’opérateur va accentuer sur la .

La présente la réalisation de l’objectif d’obtenir une section circulaire du réseau (3) par une contrainte simple exercée sur le réseau elliptique suivant les flèches pour faire coïncider les deux foyers qui caractérisent l’ellipse. L’enveloppe (23) du réseau caloporteur (3) permet par ses caractéristiques d’élasticité de réaliser cette section circulaire facilement et sans rupture.

Ainsi, l’ellipse particulière d’excentricité nulle est représentée (3) en relation avec l’état initial et intermédiaire .

La présente la déformation de la section du réseau (3) tel que présenté obtenue par la mise en pression du réseau caloporteur représenté symboliquement par la lettre P entourée de flèches.

La présente le réseau (3) dont la section est devenue circulaire sous l’effet d’une pression de remplissage (P) très supérieure à la mémoire de forme de l’enveloppe (23) du réseau caloporteur.

représente

La présente une coupe d’une variante particulièrement intéressante de l’invention qui augmente la surface de contact des modules de toiture (4) avec le réseau caloporteur (3). L’ensemble de récupération thermique est monté sur un support (2) fixé sur la charpente (5) par des vis (7).

Le support (2) dispose d’un deuxième berceau (10) par le remplacement du pan de glissement.

Deux réseaux caloporteurs (3) sont positionnés de part et d’autre de la gorge qui accueille le bourrelet saillant (6) du module de toiture (4). La fixation en tête de module est réalisée par un clou (9) dans l’épaisseur du bord latéral (8) sur le haut du support (2).

représente

La présente le cas particulier de la récupération en tête de tuiles (4). Le bourrelet saillant (6) des modules de toitures (4) situé en tête est avantageux pour des tuiles à recouvrement important qui ne laissent que peu d’accès en sous face comme pour les tuiles plates à petit moule des monuments historiques. Ainsi la tuile (4) présente le bourrelet de récupération thermique saillant (6) qui transmet par conduction la chaleur captée à partir du rayonnement solaire vers le réseau (3) qui est positionné dans le berceau du support (2). Le réseau caloporteur elliptique positionné latéralement au bourrelet du module (6) reste en parfait contact grâce à son élasticité et par la contrainte latérale exercée par le support (2).

La fixation ordinaire du support sur la toiture n’est pas visible sur ce dessin ; elle est représentée sur la (9). Cette fixation relie les supports vers la charpente (5) dont les différents constituants ne sont pas limitatifs et ne constituent pas l’objet de l’invention.

représente

La présente la coupe du cas particulier de récupération thermique sur une couverture de type tuile canal par des modules de toiture (4) qui prennent l’apparence des tuiles de couvert.

Les tuiles (4) reçoivent un bourrelet saillant (6) qui transmet la chaleur aux réseaux caloporteurs (3) positionnés sur les supports (2) qui remplacent les chevrons triangulaires standardisés utilisés selon certaines techniques de pose. Ces supports (2) sont fixés par une fixation ordinaire (7) sur la charpente (5) qui est dans notre représentation une panne.

Le support (2) comporte deux berceaux pour recevoir deux réseaux caloporteurs (3).

Les tuiles canal de couvert disposent du bourrelet saillant (6) en sous-face qui s’insère dans la gorge au contact latéral des réseaux caloporteurs (3). Le support reçoit également sur les côtés extérieurs, les tuiles de courant (18) comme pour une toiture avec pose sur chevrons triangulaires. Ainsi ce support (2) maintient la tuile de courant (18) dans l’axe de recueil des eaux pluviales. Les chevrons supports (2) étant posés avec l’inclinaison de la toiture, ils canalisent l’eau des condensats qui pourraient se former le long du bourrelet (6) et des réseaux (3) par un petit canal (19). Ces condensats descendent vers l’égout ou peuvent être drainés vers la tuile de courant (18). Dans ce cas, il faut veiller à éviter la pénétration de l’humidité à travers le support (2) vers la charpente (5) par exemple en utilisant un joint sous la tête de fixation (7) ou comme représenté sur le chevron de droite en positionnant la fixation (7’) sur la partie extérieure du support (2). Cette position de fixation latérale extérieure au support (2) laisse libre le passage du petit canal (19) situé sous le bourrelet saillant des modules (6) et supprime le risque de corrosion de la partie supérieure de la fixation (7).

Les figures 11 représentent

La représente un cas de récupération sur une toiture métallique. Le support (2) de collecte thermique est réalisé dans les tasseaux situés habituellement sur ces couvertures en métal. Les tasseaux (2) sont positionnés sur la charpente (5). Ainsi le support (2) comporte les caractéristiques de l’invention avec deux réseaux caloporteurs (3).

Le bourrelet métallique (6) est réalisé à l’extrémité latérale des feuilles de couverture par formage sous contrainte à la batte, ou à la plieuse. Ainsi formée, la feuille de métal devient le module de toiture (4) destiné à recueillir le flux thermique. La dilatation de la feuille de métal (4) est permise comme habituellement par l’espace situé au pied du tasseau dans le prolongement du socle (16) du support (2). Le tasseau support (2) est fixé sur la charpente par une fixation classique (7). Spécificité du métal, comme celui-ci est mince, il est possible d’insérer successivement deux feuilles l’une par-dessus l’autre au niveau de leurs bourrelets saillants (6), à destination de la gorge (11) du support (2) comme l’indiquent les flèches. Le premier module (4) comporte un creux (31) sur la partie arrière du bourrelet (6) destiné à recevoir le deuxième module (4'). Ainsi deux modules (4) sont imbriqués l’un sur l’autre au niveau du bourrelet saillant (6) sur un même tasseau support (2). Les feuilles de métal gauche et droite de la toiture sont ensuite mises en contact mutuel dans la gorge (11) avant de recevoir une protection par le couvre-joint en attente (21).

La illustre le montage final réalisé selon les figures 11 avec la pose finale du couvre-joint (21) sur l’ensemble. Ainsi les deux modules ou feuilles de métal (4) et (4’) sont représentée en contact l’une sur l’autre par l’imbrication de leurs bourrelets (6). Le réseau (3) est alors mis sous pression de remplissage et provoque un écrasement du bourrelet saillant (6), ce qui fixe comme une pince les feuilles métalliques (4) et (4’) en remplacement des pattes à tasseaux. Cette technique n’est d’ailleurs pas incompatible avec les pattes à tasseaux par des ouvertures réalisées par un outillage perforant sur la partie haute de la feuille métallique située au contact du tasseau (2). La patte est alors rabattue par cette ouverture (non représenté). Ainsi le module gauche (4') que l’on appellera par sa fonction couvrante et son apparence ordinaire la feuille de toiture gauche est imbriqué dans le creux formé par le module de toiture (4) droit ou feuille de toiture droite. Les flux thermiques mis en commun alimentent les deux réseaux caloporteurs (3) situés dans le tasseau (2). Le tasseau est fixé par une fixation classique (7) sur la charpente (5).

Les figures 12 représentent

La illustre un autre mode d’utilisation de l’invention par la récupération thermique en sous-face de feuilles métalliques. Deux techniques sont représentées pour montrer l’utilisation d’un panneau isolant.

La première technique consiste à intégrer directement les supports (2) dans le panneau. Pour cela, le panneau doit être suffisamment dense et résistant mécaniquement pour le permettre. Ainsi, plusieurs supports (2) sont ici réalisés en creux dans un panneau qui cumule avantageusement les qualités isolantes, de protection à la condensation, et de rigidité. Le tasseau (1) est celui des couvertures habituelles en métal pour séparer et fixer les feuilles de métal (22). Ledit tasseau pourrait également être intégré au panneau (27) et permettre la récupération thermique comme présenté figures 11. Ce panneau qui comporte les supports (2) est un panneau de sarking (27). Ce qui permet une rénovation de la toiture par l’extérieur de la charpente (5) comme avec le sarking du marché.

Ainsi les supports (2) sont intégrés au panneau de Sarking (27) au moment de sa réalisation en atelier.

Ils présentent les berceaux (10) pour recevoir les réseaux caloporteurs (3) qui sont positionnés dans un premier temps de pose (t1) par son introduction par la gorge du support. Ensuite, le module de toiture (4) qui prend la forme d’un aileron ici en métal va permettre la médiation du flux thermique reçu par la feuille de toiture ordinaire (22) à destination des bourrelets saillants (6).

Ce module de toiture est enfoncé sur le support, deuxième temps de pose (t2), et vient se positionner au contact latéral des deux réseaux (3) par son bourrelet (6). Enfin, l’opérateur en troisième temps de pose (t3) positionne la feuille de toiture (22) entre les deux tasseaux ordinaires (1) et au contact de l’ensemble des modules de toitures (4)

La deuxième technique consiste à incorporer un support (2’) dans le panneau. Le panneau n’a pas besoin de posséder les caractéristiques de rigidité nécessaire à l’intégration.

Le panneau isolant peut ainsi être constitué d’un matériau naturel dont la tenue, et la résistance mécanique sont moindres. Le panneau est réalisé par exemple en comprimant un emplacement destiné à recevoir le support (2’). Le support réalisé indépendamment est positionné par-dessus. La suite est identique à celle des panneaux avec support intégré ce qui permet également une rénovation de la toiture par l’extérieur comme avec le sarking du marché et en utilisant différents types d’isolants. La condensation au niveau des réseaux peut être recueillie en partie basse par le canal (19) vers l’égout du pan de toiture.

La représente la toiture de récupération métallique montée avec la finition des couvre — joints (21) positionnés sur les tasseaux ordinaires (1)

représente

La représente une variante de l’innovation de réalisation d’une sous toiture. Ce mode de réalisation est avantageux en particulier, et sans que cet exemple soit limitatif pour protéger l’habitation en cas de détérioration des tuiles ou du revêtement extérieur par la grêle. Les supports (2) sont réalisés dans un panneau préfabriqué (20), qui forme une sous-toiture, fixée par des fixations ordinaires (7) et permet de l’associer à un panneau isolant (32), celui-ci étant lui-même solidaire de la charpente (5), cette fixation classique entre le panneau (32) et la charpente (5) n’est pas représentée.

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La représente une autre variante de l’innovation qui permet de réaliser une sous-toiture destinée aux toitures en tuile canal. Le panneau de sous toiture (20) intègre les supports (2) sur le haut de la partie convexe. La sous toiture est fixée par des fixations ordinaires comme des tirefonds (7) qui passent par la partie haute de l’onde vers la charpente (5) en traversant au préalable des pontets renforcés (33). Cette sous-toiture (20) assure la protection de la toiture contre la pénétration d’eau et facilite la mise en œuvre.

représente

La reprend la pour l’abrégé

Claims (7)

1. Toiture d’apparence ordinaire comportant un dispositif de récupération thermique du rayonnement solaire invisible de l’extérieur, ladite toiture étant composée, d’une part, d’au moins un module de récupération thermique du rayonnement solaire (4), d’au moins un support (2), et d’au moins un réseau caloporteur (3), ledit module de récupération thermique (4), comportant en sous face au moins une excroissance ou bourrelet (6), ledit support (2) destiné à la fixation du réseau (3) et des modules (4) sur la charpente (5), comportant un socle (16) prolongé par des bords latéraux (8), ladite toiture dont le support (2) comporte une gorge (11), permet le passage de réseaux caloporteurs (3) et deux bords latéraux en opposition mutuelle (8), dont au moins l’un d’eux comporte un berceau qui permet d’accueillir le réseau caloporteur (3) en son sein, ledit berceau (10) caractérisé en ce que sa forme partiellement elliptique épouse le réseau caloporteur (3) et bloque sa rotation dans le support (2) au moment de l’introduction du bourrelet saillant (6) situé sous le module de toiture (3), ledit bourrelet (6) comporte une partie saillante (15) destinée à se positionner latéralement au contact de l’extérieur du réseau caloporteur (3), ledit réseau caloporteur comporte une section dont au moins une partie est elliptique et son élasticité qui permet de passer par la gorge (11) à destination du berceau (10) et d’épouser latéralement la forme du bourrelet saillant (6) parallèlement à l’axe de son grand coté, ledit réseau présente une élasticité qui permet par la pression de remplissage de maintenir un contact latéral (17) le long des bourrelets (6) des modules de toiture (4) et permet de réaliser une section circulaire par une contrainte mécanique répartie sur cette zone de l’enveloppe du réseau (3), ladite section circulaire permet un raccordement hydraulique par des raccords circulaires standardisés, l’élasticité du réseau permet à l’extérieur des supports sous la contrainte d’un fourreau extérieur ou par la pression interne de maintenir le passage pour le fluide caloporteur, ledit réseau dont la flexibilité permet de suivre le tracé établi sur la toiture, ainsi, le couvreur enfonce le module de toiture (4) son bourrelet saillant (6) se positionne le long du réseau caloporteur (3) sans l’endommager, ledit réseau (3) est flexible ce qui lui permet de suivre le tracé fixé sur la toiture.
2. Toiture selon la revendication 1 caractérisée en ce que le réseau caloporteur (3) est intégralement elliptique, l’élasticité du réseau (3) permet d’obtenir la section circulaire par un ajustement réversible, en appliquant plus ou moins fortement une contrainte mécanique en opposition avec la réaction élastique du réseau (3), dans ce cas, la contrainte mécanique est exercée perpendiculairement à l’axe du petit côté de la section elliptique, pour conduire à la coïncidence géométrique des deux foyers, transformant le réseau d’une section d’ellipse adaptée au contact latéral, vers l’ellipse particulière de section circulaire favorable au raccordement standard, au retournement du réseau sur la toiture et aux réalisations des courbes.
3. Toiture selon la revendication 1 ou 2, dont la forme partiellement elliptique du berceau (10) se prolonge de part et d’autre pour encadrer le réseau caloporteur (3), cette prolongation permet de maintenir bloqué le réseau (3) avant l’introduction des bourrelets saillants (6) des modules de toiture (4), le berceau (10) est caractérisé par son ouverture qui forme une mâchoire dont la fermeture contraint le réseau (3) à demeurer en position.
4. Toiture selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le support (2) comporte deux berceaux (10) et permet de positionner les deux réseaux (3) de part et d’autre en opposition et de doubler la surface en contact latéral sur chaque module (4), ladite gorge du support (11) guide le bourrelet (6) des modules de toiture (4) entre les deux réseaux caloporteurs (3) positionnés dans leurs berceaux respectifs (10), lesdits berceaux (10) encadrent le bourrelet saillant (6) qui se trouve pincé entre deux réseaux (3) en opposition mutuelle.
5. Toiture selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisées par les bourrelets des modules (6) qui permettent de s’emboîter à destination d’un même support (2), les deux modules de toiture rejoignent successivement la gorge (11) située au même emplacement dans le support (2), le premier module de toiture dont la partie arrière des bourrelets (6) présente un creux permettant à un deuxième bourrelet (6) d’être inséré par-derrière, le deuxième module (4) présente des dimensions du bourrelet (6), adaptées pour s’emboîter dans le premier module (4).
6. Toiture selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisées en ce que le ou les supports (2) sont incorporés dans une sous toiture (20) ladite incorporation consiste en l’assemblage en usine des supports (2) dans des emplacements dédiés au sein des panneaux de sous toiture avant leur déplacement et pose sur la toiture, ce qui donne aspect bi matériaux.
7. Toiture selon les revendications précédentes numérotées de 1 à 5 caractérisées en ce que le ou les supports (2) sont intégrés dans un panneau isolant (27) permettant la rénovation de la toiture par l’extérieur selon la méthode du sarking, les supports partagent entre eux les bords latéraux (8) de maintien ainsi que le socle (16) positionné sur la charpente.