FR3160077A1

FR3160077A1 - Construction, à toiture souple, configurée pour maintenir un panneau solaire

Info

Publication number: FR3160077A1
Application number: FR2402224A
Authority: FR
Inventors: Thomas Perrin
Original assignee: Texabri
Current assignee: Texabri
Priority date: 2024-03-05
Filing date: 2024-03-05
Publication date: 2025-09-12

Abstract

Construction, recouvrant un sol, (1), comportant une membrane souple tendue (22), s’étendant au-dessus du sol (2) en étant maintenue par au moins deux poutres (14) s’étendant en dessus du sol, la construction étant caractérisée en ce qu’elle comporte une structure de maintien (30), reposant sur les poutres, et configurée pour maintenir un panneau solaire (40), à une distance d’au moins 10 cm de la membrane, la membrane s’étendant entre la structure de maintien (30) et le sol (2). Figure 1.

Description

Construction, à toiture souple, configurée pour maintenir un panneau solaire

Le domaine technique de l’invention concerne les constructions combinant une charpente rigide et une toiture souple, prenant la forme d’une membrane. Il s’agit notamment de constructions dites métallo-textiles. La construction forme un toit souple maintenu sur le sol.

ART ANTERIEUR

Les panneaux photovoltaïques sont usuellement disposés sur des ombrières, recouvrant des parkings de véhicules. Cela présente un intérêt environnemental et économique, permettant une augmentation de la surface du parc photovoltaïque. Les ombrières supportant les panneaux sont rigides, la rigidité de l’ombrière étant bien adaptée à une fonction de maintien d’un panneau photovoltaïque.

On a récemment développé des constructions métallo-textiles combinant une charpente rigide maintenant une membrane souple, généralement en textile, tendue par la charpente. Ce type de construction présente un montage plus rapide, en étant plus lumineux, la membrane étant généralement translucide ou diffusant la lumière naturelle. Ce type de construction présente une étanchéité structurelle, du fait que la couverture est monolithique. L’usage de ce type de construction est large : abri voiture, abri piétons ou passagers, annexes à des bâtiments, abri de zones commerciales, préau d’écoles ou couvertures de terrains sportifs, voire couvertures de gares ou d’aéroport.

L’invention vise à adapter un abri mettant en œuvre une membrane souple, de façon à pouvoir supporter un panneau photovoltaïque.

Un objet de l’invention est une construction, recouvrant un sol, comportant une membrane souple tendue, s’étendant au-dessus du sol en étant maintenue par au moins deux poutres disposées en dessus du sol, la construction étant caractérisée en ce qu’elle comporte une structure de maintien, reposant sur les poutres, et configurée pour maintenir un panneau solaire, à une distance d’au moins 10 cm de la membrane, la membrane s’étendant entre la structure de maintien et le sol.

Avantageusement, la structure de maintien comporte :

des arceaux, s’étendant entre deux poutres;
des entretoises, s’étendant entre les arceaux, et destinées à recevoir des supports reliés au panneau solaire, les entretoises s’étendant à une distance d’au moins 10 cm de la membrane.

Les poutres peuvent être supportées par des poteaux ou une paroi s’étant à partir du sol.

La membrane peut être suspendue à chaque arceau par des liens, chaque lien s’étendant entre un arceau et la membrane. Chaque lien peut s’étendre selon une longueur d’au moins 10 cm, de façon que la membrane s’étend à au moins 10 cm de l’arceau.

Selon une possibilité :

la membrane comporte des fourreaux transversaux;
une tringle transversale, s’étend dans chaque fourreau transversal, la tringle transversale s’étendant entre deux poutres en formant une courbure ou une pente, de façon que chaque tringle transversale maintient la membrane au-dessus du sol ;
chaque fourreau transversal comporte au moins une ouverture;
chaque lien s’étendant entre l’arceau et la tringle transversale, à travers l’ouverture.

Chaque lien peut être un filin souple ou un ridoir.

Chaque lien peut s’étendre selon une même longueur, entre une tringle transversale et un arceau.

Chaque arceau peut être relié à une poutre par une pièce de jonction rectiligne, inclinée par rapport à la poutre, vers la membrane, et s’étendant face à la membrane.

Selon une possibilité:

la membrane comporte au moins un fourreau latéral, s’étendant parallèlement à une poutre;
une tringle latérale est insérée dans le fourreau latéral, la tringle latérale étant maintenue en appui sur la poutre.

Selon une possibilité :

la poutre comporte une bride, mobile par rapport à la poutre, de façon qu’une hauteur entre la bride et la poutre soit réglable ;
la bride est configurée pour maintenir la tringle latérale en appui contre la poutre.

La membrane peut comporter des fibres. Les fibres peuvent être enduites dans une matrice en matière plastique.

La construction peut comporter plusieurs panneaux solaires, au moins trois panneaux solaires alignés étant écartés l’un de l’autre d’au moins 10 cm ou d’au moins 20 cm.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exposé des exemples de réalisation présentés, dans la suite de la description, en lien avec les figures listées ci-dessous.

FIGURES

LaFIG. 1représente une vue 3D d’un exemple de construction selon l’invention, formant un abri.

LaFIG. 2est une vue de devant de la construction.

LaFIG. 3est une vue de côté de la construction.

LaFIG. 4est une vue 3D de la construction, sur lequel certains panneaux solaires ont été retirés.

LaFIG. 5montre un détail d’une structure de maintien, permettant de maintenir un panneau solaire.

LaFIG. 6représente un autre détail de la construction, pour illustrer la liaison entre la membrane et la structure de maintien.

LaFIG. 7montre une structure avantageuse d’un lien permettant une suspension de la membrane à un arceau.

LaFIG. 7est une coupe détaillant un fourreau ménagé à travers une ouverture pratiquée dans la membrane.

Les figures 8A et 8B sont des détails représentant la liaison entre la charpente et la membrane.

EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS

Les figures 1 à 3 représentent une construction 1 comportant une charpente 10 maintenant une toiture 20 en dessus d’un sol 2. Dans cet exemple, de façon non limitative, la construction est un abri pour voitures.

Dans cet exemple :

la charpente 10 est formée d’éléments métalliques, sachant que d’autres matériaux rigides sont envisageables, par exemple du bois ou des composites ;
la toiture 20 comporte une membrane 22 souple, par exemple une membrane textile comportant des fibres de polyester, de préférence enduites de PVC. L’enduction de PVC permet de protéger les fibres de polyester contre le rayonnement solaire, notamment ultraviolet, ou l’abrasion sous l’effet de la pluie. La membrane 22 peut être recouverte d’un vernis acrylique ou téfloné (c’est-à-dire à base de Téflon, marque déposée) de façon à éviter ou limiter l’adhésion de microorganismes, par exemple des champignons. D’autre types de membranes souples 22 sont envisageables, par exemple à base de fibres naturelles, éventuellement enduites d’une matrice polymère. La membrane peut être une toile tissée ou non tissée. L’épaisseur de la membrane est de préférence inférieure à 1 cm.

La charpente 10 comporte des poteaux 11, s’étendant à partir du sol 2, et maintenant des poutres 14. Les poutres 14 s’étendent au-dessus du sol. Les poteaux 11 sont de préférence verticaux. Les poutres sont de préférence horizontales, ou sensiblement horizontales. Par sensiblement horizontales, on entend horizontales en prenant en compte une tolérance angulaire de ± 20° ou ± 30°. Les poutres sont, dans cet exemple, des profilés métalliques rectilignes. Les profilés métalliques ont une section en H, ce qui permet de former un chéneau destiné à une évacuation de l’eau pluviale ruisselant le long de la membrane. Selon d’autres configurations, les poutres 14 peuvent être arquées.

La charpente 10 comporte des renforts rigides 12, 13, chaque renfort s’étendant entre un poteau 11 et une poutre 14. Les renforts 12, 13 sont destinés à supporter les poutres 14. La disposition des renforts rigides 12, 13 forme des géométries triangulaires, permettant d’améliorer la rigidité de la charpente 10. De préférence, les poutres 14 s’étendent parallèlement les unes aux autres.

La rigidité de la charpente 10 peut être améliorée par un câble 15 tendu entre deux poteaux 11, comme représenté sur laFIG. 2.

La membrane 22 s’étend entre les poutres 14, en étant tendue. Des fourreaux 23 sont ménagés à travers la membrane 22, selon une direction transversale, entre deux poutres 14. Des tringles transversales 24, par exemple métalliques, sont insérées dans les fourreaux 23, de façon à s’étendre entre deux poutres 14 opposées. Dans l’exemple représenté, les tringles transversales 24 sont plus longues que l’espacement entre les poutres. L’insertion de chaque tringle transversale 24 dans un fourreau 23, d’une poutre 14 jusqu’à la poutre opposée, entraîne une flexion de la tringle transversale 24, cette dernière étant initialement rectiligne. Cela induit une courbure de la membrane 22, en dessus du sol. Chaque tringle transversale 24 peut être formée d’un matériau métallique, par exemple un acier. La flexibilité de chaque tringle transversale est suffisante pour pouvoir former une courbure sous l’effet de l’insertion dans un fourreau transversal combinée à la fixation à deux montant latéraux opposés.

Dans d’autres configurations les tringles peuvent être rectilignes, et être agencées de façon à former une pente de la membrane 22 entre les poutres 14. La pente, qu’elle soit rectiligne ou obtenue par une courbure des tringles, permet un ruissellement de l’eau le long de la membrane 22.

Dans cet exemple, les fourreaux 23 et tringles transversales 24 s’étendent perpendiculairement aux poutres 14. Les tringles transversales 24 sont ainsi parallèles les unes aux autres. D’autres directions sont envisageables, par exemple en diagonale.

L’abri 1 comporte une structure de maintien 30, configurée pour supporter des panneaux solaires 40, en dessus de la membrane 22, et à distance de cette dernière. Ainsi, la membrane 22 s’étend entre la structure de maintien 30 et le sol 2.

Il est important que la membrane 22 soit maintenue à distance des panneaux solaires 40, de façon à limiter un échauffement excessif de la membrane par les panneaux solaires. Sous l’effet du rayonnement solaire, la température des panneaux solaires peut dépasser une température de fusion de la membrane. La distance entre la membrane et les panneaux solaire permet de ménager une couche d’air favorisant une isolation thermique de la membrane. Cela confère un refroidissement naturel des panneaux solaires 40, ce qui est favorable au rendement.

La distance entre la membrane 22 et les panneaux solaire 40 limite également un effet d’ombre formée par les panneaux solaires. La membrane est de préférence formée d’un matériau diffusant la lumière. La distance entre les panneaux solaires et la membrane permet à la lumière de diffuser entre les panneaux solaires et la membrane. En outre, les panneaux solaires sont espacés les uns des autres, de façon à limiter l’effet d’ombre. De préférence, l’espacement entre deux panneaux solaires adjacents 40 est supérieur à 20 cm, ou à 30 cm, ou à 40 cm, ou à 50 cm. De préférence, un tel espacement est maintenu entre plusieurs panneaux solaires alignés, par exemple au moins 3 ou au moins 4 panneaux solaires alignés. On estime que l’espacement entre plusieurs panneaux solaires adjacents, le long d’un alignement d’au moins 3 ou 4 panneaux solaires, selon une direction, est de préférence d’au moins 10% ou 20% ou au moins 25% ou au moins 30% de la dimension d’un des panneaux solaires, selon ladite direction. Un tel espacement permet un passage suffisant de la lumière entre les panneaux alignés, ce qui limite l’effet d’ombre. Cela permet de maintenir un certain niveau de luminosité naturelle en dessous de la membrane. Sachant qu’un des intérêts d’une toiture formée d’une membrane souple est justement d’obtenir une luminosité naturelle suffisante, sous l’effet d’une transmission ou d’une diffusion de la lumière naturelle par la membrane. Cela a un impact économique, car permettant de limiter ou de s’affranchir d’un éclairage artificiel. Cela améliore également l’agrément de l’utilisation, l’éclairage naturel étant mieux perçu qu’un éclairage artificiel.

Le fait de maintenir un espacement entre les panneaux solaires permet de les agencer de préférence de façon régulière afin d’optimiser leur calepinage.

La distance entre la membrane et les panneaux solaires limite le risque d’endommagement de la membrane lors de l’installation des panneaux solaires, la membrane étant sensible au poinçonnement ou au frottement. En éloignant la membrane des panneaux solaires, on limite le risque de contact entre un panneau solaire, ou son support, et la membrane.

La distance ente la membrane et les panneaux solaires est particulièrement avantageuse lorsque les panneaux solaires sont bifaciaux, c’est-à-dire aptes à capter la lumière du soleil à travers deux faces opposées : une face située en regard du ciel, et une face opposée, s’étendant face à la membrane 22. Dans ce cas, la membrane est choisie de façon à présenter un albédo suffisamment élevé pour que la lumière rétrodiffusée par la membrane soit détectée par la face opposée. La membrane peut être choisie de couleur claire, par exemple blanche, ou être métallisée ou réfléchissante.

Le fait d’éloigner la membrane des panneaux solaires facilite également la maintenance ou le remplacement de ces derniers, en laissant une place suffisante pour intervenir au contact des panneaux solaires.

De préférence, la distance entre la membrane 22 et les panneaux solaires 40 est supérieure à 5 cm ou à 10 cm, voire 20 cm. De préférence, la distance entre la membrane 22 et les panneaux solaires 40 est inférieure à 1 m, voire à 50 cm, de façon à obtenir un abri suffisamment compact, pour des raisons esthétiques et de prise au vent. De préférence, la distance entre la membrane 22 et les panneaux solaires 40 est comprise entre 20 cm et 60 cm, voire entre 20 cm et 50 cm. Dans cet exemple, la distance entre chaque tringle transversale et les panneaux solaires est de 30 cm.

La structure de maintien 30 comporte des arceaux rigides 31 s’étendant en dessus de la membrane 22, entre deux poutres 14 opposées. Les arceaux 31 peuvent être formés de tubes carrés en acier. Dans l’exemple représenté, les arceaux d’étendent perpendiculairement aux poutres 14. Selon une autre possibilité, les arceaux peuvent être formés par un autre matériau, par exemple du bois.

Les arceaux d’étendent, de préférence, à une distance de la membrane supérieure à 10 cm, ou 20 cm, ou 30 cm. De préférence, la distance entre la membrane 22 et les arceaux est comprise entre 20 cm et 60 cm ou 1 m.

Afin de limiter la courbure des arceaux, une jonction 31’, rigide, de préférence rectiligne, peut être ménagée aux extrémités de chaque arceau. La jonction rectiligne 31’est inclinée, par rapport à direction verticale, (ou par rapport à chaque poteau 11) de façon à éloigner chaque arceau de la membrane 22. La jonction 31’ s’incline, à partir de la poutre, vers la membrane, en étant disposée face à la membrane. La jonction rectiligne 31’ définit une hauteur pouvant être comprise entre 20 cm et 80 cm, la hauteur étant définie perpendiculairement au sol. Par exemple, la hauteur peut être de 50 cm. La jonction 31’ permet de maintenir l’espacement entre les panneaux solaires et la membrane, au niveau d’une poutre. La jonction 31’ s’étend à partir d’un montant vertical 31’’ s’appuyant sur une poutre 14. De préférence, le montant vertical 31’’ est soudé à la poutre 14 et la jonction 31’ est soudée au montant vertical 31’’. Lors du montage, chaque arceau 31 est relié à une jonction 31’ par une liaison réversible de type boulonnage. Cela facilite le montage, les soudures du montant vertical 31’’ et de la jonction 31’ étant réalisées en usine, préalablement au montage. Lors du montage sur site, chaque arceau est relié à deux jonctions opposées 31’. Le recours à un montant vertical 31’’ soudé sur la poutre évite d’effectuer des perçages à travers la poutre 14, ce qui pourrait induire des fuites d’eau à travers la poutre.

Chaque arceau contribue à la rigidité de la construction, notamment en maintenant l’écartement entre les poutres 14.

Les figures 4 et 5 représentent les principaux éléments formant la structure de maintien 30 : des entretoises, par exemple métalliques 32, s’étendent parallèlement à chaque poutre 24, entre différents arceaux 31. Les entretoises 32 sont supportés par les arceaux. De préférence, les entretoises s’étendent perpendiculairement aux arceaux 31. Les entretoises 32 sont configurés pour recevoir un support 33, maintenant un panneau solaire 40. Dans cet exemple, chaque entretoise forme un rail. De préférence, chaque support 33 peut s’engager dans ou autour d’une entretoise 32. Chaque support 33 peut être mobile en translation le long d’une entretoise 32, de façon à faciliter la disposition d’un panneau solaire 40 et ajuster la position du panneau solaire 40 en dessus de la membrane 22. La translation du support 33 le long d’une entretoise 32 peut être bloquée par un moyen de blocage.

Dans l’exemple représenté, chaque panneau solaire 40 est maintenu par un support 33 inséré dans deux entretoises adjacentes 32. Chaque entretoise est de préférence écartée de la membrane 22. La distance entre chaque entretoise et la membrane est de préférence supérieure à 10 cm, ou 20 cm, ou 30 cm. De préférence, la distance entre la membrane 22 et les entretoises est comprise entre 20 cm et 60 cm ou 1 m.

Chaque arceau 31 s’étend en dessus de la membrane 22, en étant relié à cette dernière par au moins un lien 35. Dans cet exemple, chaque arceau 31 est relié à la membrane 22 par plusieurs liens 35. Chaque lien 35 peut avoir la même longueur, ce qui permet de maintenir une distance fixe entre la membrane 22 et chaque arceau. Ainsi, la membrane s’étend parallèlement à chaque arceau. Dans cet exemple, chaque lien 35 est un filin métallique souple, s’étendant à partir d’un arceau 31 jusqu’à une tringle transversale 24. La liaison entre chaque filin 35 et une tringle transversale 24 est effectuée à travers une ouverture 23’ pratiquée dans un fourreau transversal 23. L’ouverture 23’ est représentée sur les figures 5 et 6. Dans d’autres configurations, le lien 35 peut être rigide, voire ajustable, par exemple un lien de type ridoir.

L’ouverture 23’ est pratiquée dans chaque fourreau 23, de façon à éviter de percer la membrane 22.

La membrane 22 est ainsi maintenue par les tringles transversales 24, mais également en étant suspendue aux arceaux 31, par l’intermédiaire des liens 35. Les liens contribuent à tendre la membrane 22. Chaque arceau 31 contribue ainsi à une tension de la membrane, par l’intermédiaire des liens 35. La tension de la membrane évite des défauts d’écoulement d’eau de pluie, la formation de plis disgracieux ainsi que la déchirure de la membrane.

LaFIG. 7montre une structure avantageuse d’un lien 35. Comme représenté sur les figures 5 et 6, le lien 35 s’étend jusqu’à une tringle transversale 24 à travers une ouverture 23’ pratiquée dans un fourreau transversal 23. L’extrémité opposée du lien s’étend à travers une ouverture ménagée dans un arceau 21, et est bloquée dans ce dernier par un organe de blocage 36’, dont la section est plus importante que l’ouverture ménagée dans l’arceau.

LaFIG. 7montre une coupe de la membrane 22 au niveau d’une ouverture 23’, à travers laquelle passe un fourreau 23. Le fourreau 23 est formé par un matériau souple, et de préférence le même matériau que celui formant la membrane 22. Le fourreau 23 s’étend à partir de la membrane 22, à travers l’ouverture 23’ pratiquée dans la membrane 22. De part et d’autre de l’ouverture 23’, le fourreau 23 est soudé à la membrane 22, par exemple par soudure haute fréquence S.

Un renfort 22’ est soudé à la membrane 22, face au fourreau 23, de façon que la membrane s’étend entre le renfort 22’ et le fourreau 23. Le renfort 22’ est de préférence souple, en étant avantageusement formé du même matériau que la membrane 22.

Les figures 8A et 8B montrent la fixation de la membrane 22 sur chaque poutre 14. Au niveau de chaque extrémité la membrane 22 comporte un ourlet formant un fourreau latéral 26. Une tringle latérale 27 est insérée dans le fourreau latéral 26. La tringle latérale 27 est maintenue contre la poutre 14 par une bride 28. La bride 28 est mobile par rapport à la poutre 14, de façon à pouvoir être rapprochée ou éloignée de ce dernier. Dans cet exemple, la position de la bride 28 est réglée par une tige filetée 29, la bride étant mobile en translation le long de la tige filetée 29. La position de la bride est fixée par un écrou 29’. La bride 28 permet de plaquer la tringle latérale 27 contre la poutre 14.

Sous l’effet de l’action de la bride, les tringles transversales 24, flexibles, se courbent et adoptent une position cintrée, par déformation élastique.

Bien que décrit comme étant un abri voiture, une construction selon l’invention peut être destinée à d’autres usages par exemple un préau, un abri piétons, une annexe à un bâtiment, un abri bus, une construction abritant un terrain de sport, ou un lieu public, par exemple une galerie commerciale, une gare ou un aéroport.

La surface au sol couverte par la construction peut varier entre quelques dizaines de m² et quelques centaines de m² voire davantage.

La construction peut être ouverte, comme représenté dans l’exemple précédemment décrit. Elle peut également être fermée par une ou plusieurs cloisons verticales.

Claims

Construction, recouvrant un sol, (1), comportant une membrane souple tendue (22), s’étendant au-dessus du sol (2) en étant maintenue par au moins deux poutres (14) disposées en dessus du sol, la construction étant caractérisée en ce qu’elle comporte une structure de maintien (30), reposant sur les poutres, et configurée pour maintenir un panneau solaire (40), à une distance d’au moins 10 cm de la membrane, la membrane s’étendant entre la structure de maintien (30) et le sol (2).
Construction selon la revendication 1, dans laquelle la structure de maintien (30) comporte :
des arceaux (31), s’étendant entre deux poutres (14);

des entretoises (32), s’étendant entre les arceaux, et destinées à recevoir des supports (33) reliés au panneau solaire (40), les entretoises s’étendant à une distance d’au moins 10 cm de la membrane.
Construction selon la revendication 2, dans lequel la membrane est suspendue à chaque arceau par des liens (35), chaque lien s’étendant entre un arceau et la membrane.
Construction selon la revendication 3, dans lequel chaque lien s’étend selon une longueur d’au moins 10 cm, de façon que la membrane s’étend à au moins 10 cm de l’arceau.
Construction selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, dans laquelle
la membrane (22) comporte des fourreaux transversaux (23) ;

une tringle transversale (24), s’étend dans chaque fourreau transversal, la tringle transversale s’étendant entre deux poutres (14) en formant une courbure ou une pente, de façon que chaque tringle transversale maintient la membrane au-dessus du sol ;

chaque fourreau transversal comporte au moins une ouverture (23’);

chaque lien s’étendant entre l’arceau et la tringle transversale, à travers l’ouverture.
Construction selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle chaque lien (35) est un filin souple ou un ridoir.
Construction selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans laquelle chaque lien (35) s’étend selon une même longueur, entre une tringle transversale (24) et un arceau (31).
Construction selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, dans laquelle chaque arceau est relié à une poutre (14) par une pièce de jonction rectiligne (31’), inclinée par rapport à la poutre, vers la membrane, et s’étendant face à la membrane.
Construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle :
la membrane (22) comporte au moins un fourreau latéral (26), s’étendant parallèlement à une poutre (14);

une tringle latérale (27) est insérée dans le fourreau latéral, la tringle latérale étant maintenue en appui sur la poutre.
Construction selon la revendication 9, dans laquelle :
la poutre comporte une bride (28), mobile par rapport à la poutre, de façon qu’une hauteur entre la bride et la poutre soit réglable ;

la bride est configurée pour maintenir la tringle latérale en appui contre la poutre.
Construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la membrane comporte des fibres.
Construction selon la revendication 11, dans laquelle les fibres sont enduites dans une matrice en matière plastique.
Construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant plusieurs panneaux solaires (40), au moins trois panneaux solaires alignés étant écartés l’un de l’autre d’au moins 10 cm ou d’au moins 20 cm.