Points d attention pour l implantation en toiture des systèmes photovoltaïques : petites et grandes installations. Xavier Kuborn, C.S.T.C.

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Jean-François Labrie
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1 Points d attention pour l implantation en toiture des systèmes photovoltaïques : petites et grandes installations Xavier Kuborn, C.S.T.C.

2 La production d énergie est un rôle supplémentaire Les capteurs solaires ajoutent à la toiture la fonction de production d énergie : Production d électricité pour le solaire photovoltaïque. Production de chaleur pour le solaire thermique. Emission de certificats verts (PV), réduction de la facture énergétique et plus-value pour le bâtiment. L installation photovoltaïque ne peut détériorer la fonction première de la toiture protection contre les phénomènes climatiques. Etanchéité (eau, pluie, air, vapeur) Isolation (thermique, acoustique) Stabilité mécanique Performances et durée de vie conservées.

Emission de certificats verts (PV), réduction de la facture énergétique et plus-value pour le bâtiment.

3 Plusieurs solutions pour chaque type de bâtiment Les capteurs PV peuvent être installés sur la plupart des bâtiments choisir la solution la mieux adaptée. Intégration ardoises. Surimposition tuiles. Surimposition plaques ondulées. Photo : Eternit Intégration tuiles. Intégration tuiles. Photo : Eternit Photo : Koramic Photo : Roto

Intégration ardoises. Surimposition tuiles. Surimposition plaques ondulées.

4 Plusieurs solutions pour chaque type de bâtiment Lestage Ancrage Membranes collées

5 Points d attention de l étude de faisabilité à l entretien Avant : Etude de faisabilité, conception. Pendant : Sécurisation du chantier. Mise en œuvre correcte de l installation. Après Inspection, entretien.

6 Etude de faisabilité Les possibilités d implantation (surface, orientation, inclinaison) permettent-elles de respecter les attentes de production? La structure de la toiture permet-elle de reprendre la surcharge de l installation (stabilité mécanique)? OK Il existe une solution technique Construction neuve Impliquer aussi tôt que possible le responsable «solaire» dans la conception du bâtiment : Définir des éléments structurels capables de reprendre la charge. Coordonner les corps de métiers. Eviter les ombrages sur les zones d implantation

OK Il existe une solution technique Construction neuve Impliquer aussi tôt que possible le responsable «solaire» dans la conception du

7 Etude de faisabilité Toiture existante Connaitre la structure et la composition de la toiture (pare-vapeur, isolant, type d étanchéité) : Prévoir les bons accessoires (compatibilité). Déterminer la capacité de mise en charge (ancrage, lestage, membranes souples). Déterminer l état de la toiture. L installation des capteurs photovoltaïques est-elle une priorité? Car leur présence complique la réalisation de travaux ultérieurs.

Déterminer la capacité de mise en charge (ancrage, lestage, membranes souples).

8 Conception Conception de l installation solaire (surface, puissance, moyens de stabilisation). Conception de l accessibilité (inspection, entretien, interventions ultérieures). Sécurité des personnes. Intégrité de l installation et de la toiture. Autres : éclairage, point d eau.

Conception de l accessibilité (inspection, entretien, interventions

9 Accessibilité des toitures inclinées Faciliter et sécuriser l accès pour inspection, entretien et réparation sur les capteurs. Accès limité depuis l intérieur Echelle à sécuriser (crochet, ligne de vie) Moyens d accès spécifiques à prévoir. Recommandations : ne pas marcher sur les tuiles, ardoises, plaques ondulées, capteurs photovoltaïques.

Accès limité depuis l intérieur Echelle à sécuriser (crochet, ligne de vie) Moyens d

10 Accessibilité des toitures inclinées Faciliter l accès (échelle, plateforme) est nécessaire pour réaliser les travaux mais ne suffit pas. Il faut garantir la protection contre les chutes (par ex. ligne de vie)

11 Accessibilité des toitures plates Un accès est généralement déjà prévu en toiture plate : La présence des capteurs modifie la circulation : Plus intense Nouveaux chemins (éventuellement près des bords) Recommandation : tous les capteurs accessibles via des chemins identifiables et sécurisés.

Plus intense Nouveaux chemins (éventuellement près des bords)

12 Accessibilité des toitures plates Chemins d accès : Protection contre le poinçonnement Dalles en béton Caillebottis Produits spécifiques. Des protections antichute sont prévues si nécessaires Lorsque A 4 m ou situation dangereuse.

13 Assurer la sécurité lors de la mise en œuvre Ouvrages de référence : Privilégier les protections collectives. Une échelle n est pas adaptée au transport des capteurs (à l exécution de charges lourdes).

14 Détails de mise en œuvre : lestage Avantages : Mise en œuvre rapide. Pas de percement de la membrane d étanchéité. Pas de pont thermique. Inconvénients : Surcharge de la toiture, de l étanchéité, de l isolant. Manipulation de charges importantes lors des travaux.

15 Détails de mise en œuvre : lestage Les capteurs sont fixés sur une structure rigide et lestée. Dimensionnement du lest : stabilisation au vent. Soulèvement Basculement Glissement souvent le plus contraignant + incertitude supplémentaire sur le coefficient de frottement.

Réduire l inclinaison des capteurs (optimum énergétique 35 en Belgique).

16 Détails de mise en œuvre : lestage Comment réduire le lestage? Privilégier les zones les moins exposées en toiture (eurocodes). Réduire l inclinaison des capteurs (optimum énergétique 35 en Belgique). Fermer l arrière du capteur = réduire la prise au vent. Placer convenablement le lestage.

17 Détails de mise en œuvre : lestage Protéger la membrane d étanchéité Contre le poinçonnement, les dilatations thermiques, la migration de composé (PVC), la fusion. Positionner une membrane de protection entre le lest et l étanchéité. Couche de désolidarisation mécanique et chimique.

18 Détails de mise en œuvre : aspect hygrothermique Capteur PV : Imperméable à la vapeur d eau Non-capillaire Risque d écoulement sur la face arrière si condensation. Les condensats doivent être évacués. Placement en surimposition écoulement sur les tuiles et évacuation par la gouttière.

face arrière si condensation. Les condensats doivent être évacués.

19 Détails de mise en œuvre : aspect hygrothermique Placement en intégration risque d écoulement dans le complexe toiture : Sous-toiture continue et en bon état. Raccordement de la sous-toiture à la gouttière. Pas de contact entre la sous-toiture et les capteurs (30-40 mm). Pente minimale de 10 (en deçà : technique de toiture plate). Sous-toiture résistante à haute température (80-90 C)?

Raccordement de la sous-toiture à la gouttière.

20 Détails de mise en œuvre : ancrage en toiture plate Fixation du socle dans la structure porteuse + étanchéité liquide. Placement d une rehausse et fermeture du pare-vapeur

21 150 mm 150 mm Centre Scientifique et Technique de la Construction Détails de mise en œuvre : ancrage en toiture plate Principe fondamental : mettre hors eau la partie critique de l étanchéité au-dessus du niveau des trop-pleins.

22 Détails de mise en œuvre : chemins de câbles Les câbles sont regroupés, le tracé est aussi court de possible et identifiable visuellement en surface (pour les câbles sous l étanchéité). Les câbles sont protégés contre les conditions climatiques, les agressions mécaniques, la circulation des personnes (gaine, capot, marche pied). Les câbles ne perturbent pas l évacuation de l eau. Les câbles sont stabilisés mécaniquement.

23 Détails de mise en œuvre : passage de câbles Percement de toutes les couches de la toiture Étanchéité à l air Étanchéité à l eau Isolant Pare-vapeur

24 150 mm Centre Scientifique et Technique de la Construction Détails de mise en œuvre : passage de câbles Platine sur l isolant et fixation mécanique dans le plancher de toiture étanchéité par simple recouvrement de la platine Platine sur le plancher de toiture raccord spécifique au niveau de la membrane.

25 Détails de mise en œuvre : passage de câbles Fermeture du pare-vapeur (si nécessaire) : étanchéité liquide. Continuité de l isolant : injection de mousse (pas simple) Etanchéité à l air : Pour 1 6 conduits possible. Pour un faisceau de conduits impossible?

26 Détails de mise en œuvre : passage de câbles Exemples :

27 Détails de mise en œuvre : passage de câbles Toitures inclinées : Manchettes en attente : impossible de les placer après la connexion

28 Détails de mise en œuvre : crochets de fixation. Crochets sur toitures en tuiles La présence du crochet ne modifie pas le placement de la tuile Espace suffisant pour reprendre des charges plus importantes (neige et vent) Eventuellement à remplacer par une tuile en tôle.

29 Conclusions Si la toiture peut supporter la surcharge, il existe une solution technique pour installer correctement les capteurs solaires. o Toutes les solutions ne sont pas aussi faciles à mettre en œuvre. L installation doit être mise en œuvre sans détériorer les performances et la durée de vie de la toiture. o L installation des capteurs photovoltaïques demande des compétences spécifiques (couverture, étanchéité, ). o Il faut soigner les détails lors de la réalisation (percement, raccord, ).

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