Système de toiture solaire FranceWatts
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Système de toiture solaire Système de toiture solaire FranceWatts Notice de montage pour installateurs Créée : BDC Contrôlée : FC Version : 2.0 1 Date : 29/06/2012 Système de toiture solaire Sommaire 1. Introduction ....................................................................................................................... 4 1.1. Préface .................................................................................................................................... 4 1.2. Représentation des consignes de sécurité ............................................................................ 4 1.2.1. Vocable de signalisation ........................................................................................................ 4 1.2.2. Exemple d’un avertissement ................................................................................................. 4 1.2.3. Symboles de sécurité utilisés ................................................................................................. 5 1.3. Description générale du système .......................................................................................... 6 1.4. Consignes de sécurité ............................................................................................................ 7 1.4.1. Consignes de sécurité ............................................................................................................ 8 1.4.2. Panneaux solaires .................................................................................................................. 9 1.4.3. Autres fournisseurs ............................................................................................................... 9 1.4.4. Manipulation........................................................................................................................ 10 1.4.5. Bâtiment et prescriptions .................................................................................................... 11 1.5. Prescriptions ........................................................................................................................ 12 1.5.1. Prescriptions pour la France .............................................................................................. 13 2. 3. 4. 2 1.6. Conditions d’installations ................................................................................................... 15 1.7. Recommandations d’installation ........................................................................................ 17 Spécifications du système ............................................................................................... 18 2.1. Composants du système ...................................................................................................... 18 2.2. Types de modules disponibles............................................................................................. 19 2.3. Sous-couverture et structure lattis ..................................................................................... 20 2.4. Qualifications et certificats ................................................................................................. 20 Conception et dimensionnement .................................................................................... 21 3.1. Dimensionnement géométrique du champ de modules .................................................... 21 3.2. Dimensionnement électrique .............................................................................................. 23 3.3. Paratonnerre, mise à la terre .............................................................................................. 24 3.4. Raccordements périphériques et raccords ........................................................................ 25 3.5. Protection des avalanches de toit ....................................................................................... 26 3.6. Documentation d’exécution ................................................................................................ 26 Montage ........................................................................................................................... 27 4.1. Outils et moyens auxiliaires requis pour le montage de l’installation FranceWatts ..... 27 4.2. Etape de montage 1 : contrôle du lattis et des raccords ................................................... 28 4.3. Etape de montage 2 : report des positions......................................................................... 29 Système de toiture solaire 5. 6. 7. 8. 4.4. Etape de montage 3 : montage des gouttières ................................................................... 30 4.5. Etape de montage 4 : pose du câble du champ ................................................................. 32 4.6. Etape de montage 5 : montage des crochets ...................................................................... 33 4.7. Etape de montage 6 : pose des abergements ..................................................................... 35 4.8. Etape de montage 7 : pose des éléments PV ...................................................................... 39 4.9. Etape de montage 8 : contrôle du circuit électrique ......................................................... 41 Maintenance et nettoyage ............................................................................................... 43 5.1. Maintenance ......................................................................................................................... 43 5.2. Nettoyage .............................................................................................................................. 43 Composants du système, matériaux et manipulation .................................................. 44 6.1. Composants du système FranceWatts ............................................................................... 44 6.2. Autres composants et moyens auxiliaires .......................................................................... 45 6.3. Spécification de matériau des modules solaires, gouttières et crochets .......................... 45 Informations complémentaires importantes ................................................................ 46 7.1. Mesures de précaution et instruction relative à l’accès ................................................... 46 7.2. Recherche d’erreur et remplacement des éléments.......................................................... 47 7.3. Elimination ........................................................................................................................... 48 Annexe .............................................................................................................................. 49 8.1. 3 Exemples de raccordements périphériques....................................................................... 49 Système de toiture solaire 1. Introduction 1.1. Préface Merci de lire attentivement cette notice de planification, montage et installation avant de débuter les travaux. Le non-respect de cette notice peut entraîner des dommages corporels et matériels. Veuillez conserver cette notice de manière sûre. 1.2. Représentation des consignes de sécurité 1.2.1. Vocable de signalisation Dans de manuel, tous les avertissements sont précédés d’un vocable de signalisation indiquant le degré du danger : DANGER Danger imminent menaçant les personnes Risques encourus : mort ou blessures très graves La couleur du signal est le rouge AVERTISSEMENT Situation potentiellement dangereuse Risques encourus : mort ou blessures très graves La couleur du signal est l’orange ATTENTION Situation potentiellement dangereuse Risques encourus : blessures légères, dégâts matériels La couleur du signal est le jaune ATTENTION Situation provoquant immédiatement des dégâts Risques encourus : dégâts du matériel et de son environnement La couleur du signal est le jaune INDICATION Situation pouvant provoquer des dégâts Risques encourus : dégâts du matériel et de son environnement La couleur du signal est bleu 1.2.2. 4 Exemple d’un avertissement Système de toiture solaire 1.2.3. Symboles de sécurité utilisés Ce manuel contient les symboles de sécurité suivants : Symbole d’avertissement Danger général Tension électrique dangereuse Symbole d’obligation Information importante Respecter le manuel Symbole d’indication Conseils et informations utiles Exclusion générale de la responsabilité Aucune responsabilité pour l’ensemble des dommages relatifs à une installation inadéquate ne sera assumée. Composants requis En plus du matériel assorti au système livré FranceWatts, certains composants doivent être fournis par le maître d’ouvrage. Vous trouverez un aperçu de ces composants page 40. Formats de module Les indications de cette notice de montage se rapportent aux modules FranceWatts de format standard ou plus petit. Des dimensions supérieures devront être prises en compte séparément. 5 Système de toiture solaire 1.3. Description générale du système Les éléments photovoltaïques sont posés à recouvrement à la verticale, avec un chevauchement de 140 mm. Dans le sens vertical, l'étanchéité est réalisée par des gouttières en plastique renforcé de fibres de verre. Ces gouttières sont placées sous les éléments PV sauf une nervure médiane ressortant quelque peu. Elles sont dotées de supports en caoutchouc placés à environ 6 cm de la nervure médiane et sur lesquels reposent les éléments PV. Les éléments PV sont maintenus par 2 ou 3 crochets en acier inoxydable plastifié. Le domaine d'application du système de toit solaire FranceWatts est l'intégration aux toitures de panneaux solaires sans cadre. Les éléments photovoltaïques remplacent la couche externe d'une toiture traditionnelle (les tuiles par exemple). Ils peuvent remplacer toute la toiture ou simplement certaines parties, les possibilités d'utilisation étant pratiquement sans restriction. 6 Système de toiture solaire 1.4. Consignes de sécurité Cette notice d'installation est uniquement destinée aux entreprises artisanales possédant une certaine expérience dans le domaine des installations photovoltaïques. En France, les prescriptions des associations professionnelles compétentes (Générateurs Photovoltaïques Raccordes au Réseau; Spécification Techniques Relatives à la Protection des Personnes et des Biens) doivent être respectées. 7 Système de toiture solaire 1.4.1. 8 Consignes de sécurité Système de toiture solaire 1.4.2. Panneaux solaires Manipulation des panneaux solaires. Réduction de prestations dues à des panneaux solaires endommagés. • Ne pas utiliser de panneaux solaires endommagés. • Ne pas désassembler les panneaux solaires. • Ne pas soumettre les panneaux solaires à aucune lumière solaire concentrée de manière artificielle. • Ne pas traiter les panneaux solaires avec de la peinture ou des adhésifs ni les manipuler avec des objets pointus. • Ne pas nettoyer les panneaux solaires avec des produits nettoyants à base de solvants. 1.4.3. 9 Autres fournisseurs Système de toiture solaire 1.4.4. 10 Manipulation Système de toiture solaire 1.4.5. Bâtiment et prescriptions Avant le montage de l’installation, contrôlez la stabilité structurelle du bâtiment et de la sous-structure qui servira de base à l’installation. 11 Système de toiture solaire 1.5. Prescriptions Veillez à observer les normes applicables, les prescriptions de construction et de prévention des accidents locales avant et pendant le montage de l'installation. La liste de normes et prescriptions mentionnées ne représente qu'une sélection et n'est pas exhaustive. (version 07/2009) Le raccordement au secteur de l'installation PV doit être exclusivement exécuté par un électricien agréé. 12 Système de toiture solaire 1.5.1. Prescriptions pour la France L’installation des matériels sera soumise au respect des normes de l’industrie photovoltaïque et des normes relatives aux installations électriques basse tension, notamment : NF C 15-100 (décembre 2002) : installations électriques à basse tension : Règles, UTE C 57-300 (mai 1987) : paramètres descriptifs d’un système photovoltaïque, UTE C 57-310 (octobre 1988) : transformation directe de l’énergie solaire en énergie électrique, UTE C 18 510 (novembre 1988, mise à jour 1991) : recueil d’instructions générales de sécurité d’ordre électrique, C 18 530 (mai 1990) : carnet de prescriptions de sécurité électrique destiné au personnel habilité, NF EN 61727 (septembre 1996) : Systèmes photovoltaïques (PV) Caractéristiques de l’interface de raccordement au réseau, IEC 61723: guide de sécurité pour les systèmes PV raccordés au réseau montés sur les bâtiments, CEl 60364-7-712 : Installations électriques dans le bâtiment - Partie 7712 Règles pour les installations et emplacements spéciaux -Alimentations photovoltaïques solaires (PV) (mai 2002) NF EN 61173 (Février 1995) : Protection contre les surtensions des systèmes photovoltaïques (PV) de production d’énergie - Guide, NF C 17-100 (Décembre 1997) Protection contre la foudre Installation de paratonnerres: Règles, NF C 17-102 (Juillet 1995) : Protection contre la foudre - Protection des structures et des zones ouvertes contre la foudre par paratonnerre à dispositif d’amorçage tension: Règles, NF EN 61643-11 (2002) Parafoudres basse-tension connectés aux systèmes de distribution basse tension - Prescriptions et essais DIN VDE 0126 (Avril 1999) (Selbsttâtige Freischalstelle für Photovoltaikanlagen einer Nennleistung < 4,6 kV A und einphasiger Paralleleinspeisung über Wechselrichter in das Netz der öffentlichen Versorgung) : Spécifications du fonctionnement de l’onduleur (îlotage, fenêtre de tension et de fréquence, injection de courant continu) Conditions de coupure de l’onduleur CEI 61000-3-2 (Édition 2.2 de 2004) : Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 3-2 : limites ¬Limites pour les émissions de courant harmonique (courant appelé par les appareils inférieur ou égal à 16 A par phase). 13 Système de toiture solaire Il devra être également respecté les textes réglementaires et guides suivants: Le décret n° 88-1056 du 14 novembre 1988 et ses arrêtés pour la protection des travailleurs qui mettent en œuvre des courants électriques, Le décret n°92-587 du 26 juin 1997 relatif à la compatibilité électromagnétique des appareils électriques et électroniques, La circulaire DRT 89-2, 6 février 1989 application du décret 88-1056, Les règles Neige et Vents Les réglements de sécurité contre l’incendie dans les établissements recevant du public et/ou des travailleurs, Le guide UTE C 15-400 (2005) : Raccordement des générateurs d’énergie électrique dans les installations alimentées par un réseau public de distribution, Le Guide d’utilisation UTEC 15-443 (2004) : Choix et mise en œuvre des parafoudres basse tension, Le guide EDF/ARD (2003) : Accès au réseau basse-tension pour les installations photovoltaïques – Conditions techniques et contractuelles du raccordement, Le guide ADEME (2004) : Systèmes photovoltaïques raccordés au réseau – Guide de rédaction du cahier des charges techniques de consultation à destination du maître d’ouvrage. Le guide de l’ADEME (2001) : Protection contre les effets de la foudre dans les installations faisant appel aux énergies renouvelables. Pour les autres pays, se reporter à la législation locale et nationale en vigueur. 14 Système de toiture solaire 1.6. Conditions d’installations Le système de toiture solaire FranceWatts est dimensionné conformément aux prescriptions locales en vigueur. Il est conçu pour des régions et des expositions où des charges inférieures aux charges statiques homologuées sont escomptées (asp. du vent max. 2400 N/m2, charge de neige 5400 N/m2). Le système de toiture solaire FranceWatts remplit les fonctions d'une protection contre les intempéries d'une couverture de toiture conventionnelle en cas de toitures inclinées lorsque les conditions suivantes sont satisfaites : pente du toit de 10° à 79°. Une sous-couverture étanche à l'eau est requise en général. Pour des pentes inférieures à 20°, une sous-couverture étanche sans joint est requise. La toiture doit correspondre à la technologie actuelle ainsi qu'aux normes et prescriptions en vigueur, par exemple être constituée de lattes robustes en bois bien séché (humidité < 15%). La solidité ne doit être amoindrie par des trous provenant de nœuds et autres défauts que de 20% maximum et une seule fois par mètre courant. L'exécution de la construction doit être exécutée par une entreprise professionnelle et tous les points de cette notice doivent être respectés (exécution de la construction conforme aux prescriptions). Les panneaux solaires FranceWatts ne sont prévus que pour une utilisation dans les zones climatiques tempérées (Europe centrale p. ex.). Les points suivants doivent être observés lors de l'installation des panneaux solaires : Aération arrière suffisante des panneaux solaires afin d'éviter les pertes de performances par accumulation de chaleur. Ceci peut s'obtenir en appliquant une aération appropriée du larmier et du faîte en association avec une hauteur suffisante du contrelattis. Ne pas installer les panneaux solaires à proximité de gaz et de vapeurs facilement inflammables (réservoirs à gaz, pompes à essence, installations de peinture). Ne pas installer les panneaux solaires à proximité de flammes nues ni de matériaux inflammables. Ne pas exposer les panneaux solaires à la lumière concentrée. Ne pas monter les panneaux solaires en tant que verrières ou éléments de façade. La surface du toit ne doit pas être ombragée par des arbres, des bâtiments placés devant ou des objets montés sur le toit lui-même car des pertes de rendement peuvent ainsi être induites et la durée de vie des composants mis en œuvre être réduite. 15 Système de toiture solaire S'il faut compter avec des précipitations entre la pose des lattes du toit et le montage de l'installation FranceWatts, il faudra couvrir le lattis afin d'éviter qu'il n'absorbe de l'humidité. Il faudra sinon compter sur un rétrécissement dû au séchage et les crochets ne seraient plus fixés fermement à la latte. 16 Système de toiture solaire 1.7. Recommandations d’installation Orientation et inclinaison L'orientation des panneaux solaires est dirigée vers le Sud de manière optimale en Europe centrale et présente une inclinaison de 30° environ. En Europe du Nord, l'angle d'inclinaison est plus aigu, en Europe méridionale plus obtus. Le rendement énergétique de l'installation est réduit en cas d'écart par rapport à l'orientation et l'inclinaison optimales. Le graphique suivant peut être utilisé pour fournir une valeur indicative. Figure 1 : Rendement énergétique approximatif en pourcentage en fonction de l'orientation du toit Absence d'ombrage Un module est dit exempt d'ombrage lorsqu'il ne reçoit pas d'ombre sur toute sa surface pendant toute l'année et que le rayonnement solaire n'est pas entravé. Même des ombrages partiels de petites dimensions comme les cheminées, les antennes, les arbres (penser à leur croissance) et les réverbères induisent une perte de rendement. Pour cette raison, les panneaux solaires doivent être installés là où les influences dues à l'ombrage sont les plus faibles au cours de la journée, voire entièrement exclues. Le cas échéant, il faudra réaliser une analyse d'ombrage à l'aide d'un programme de simulation ou d'un analyseur de la position du soleil. Encrassement Un ombrage temporaire dû à un encrassement (poussières, excréments d'oiseaux, feuilles) peut induire une perte de rendement. Des conseils relatifs à l'élimination de ce genre d'encrassement seront donnés (page 39). Aération arrière La performance des panneaux solaires diminue lorsque la température s'élève. C'est pourquoi il faut veiller à une aération arrière suffisante. 17 Système de toiture solaire 2. Spécifications du système 2.1. Composants du système Figure 2 : Dessin coupe du toit FranceWatts sans tôles de raccordement FranceWatts dispose des composants système standard spécifiques qui suivent : 18 Panneaux solaires (1) Gouttières avec supports en caoutchouc (2) Crochets de fixation (4) Lattis, largeur 120mm, épaisseur 30mm min (3)* Vis de fixation des crochets (5) et des profilés (6) Système de toiture solaire Chez FranceWatts sont en plus disponibles : Câble de champs Connecteur pour câble de champs Boîtier AC et boîtier DC Onduleur *non compris dans la livraison FranceWatts Vous trouverez des spécifications détaillées des composants du système au chapitre 6. Fonction des gouttières Noter que les gouttières ne sont dimensionnées que pour l'écoulement de l'eau résiduelle coulant à la bordure du module. Elles ne doivent pas être utilisées en tant qu'écoulement collecteur. Il faut donc veiller strictement à ce que l'eau collectée ne soit pas dirigée vers le profilé d'écoulement mais suive un autre système d'écoulement adéquat. 2.2. Types de modules disponibles Les panneaux solaires FranceWatts sont livrés en général dans les dimensions standards mentionnées ci-après : Type Longueur Hauteur RT1 668 975 RT2 984 975 RT3 1300 975 RT4 668 1133 RT5 984 1133 RT6 1300 1133 Pour une couverture parfaite de la toiture, FranceWatts propose des panneaux solaires aux dimensions adaptées ainsi que des éléments borgnes, avec supplément de prix. La tension maximale du système est de 1000 V. FranceWatts octroie une garantie de 10 ans sur les composants du système FranceWatts. Une garantie de performance de 90% calculée par rapport à la performance minimale initiale est en outre accordée pour les éléments PV pendant 12 ans et 80% jusqu'à 25 ans. 19 Système de toiture solaire 2.3. Sous-couverture et structure lattis La sous-construction se compose de lattes en bois (lattes et contrelattes) en bois bien séché d'un taux d'humidité <15%. Les lattes doivent être droites afin de permettre l'alignement des éléments PV sur celles-ci. Le toit doit être en outre à angle droit (bande de rive par rapport au lattis p. ex.) Il faut veiller à ce que la sous-construction à réaliser par le maître d'ouvrage soit en bon état, c.-à-d. que les crochets puissent être fixés au lattis avec une force d'arrachement d'au moins 1 800 N (par vis), que les lattes soient fixées aux contrelattes respectives (deux vis adéquates par point d'intersection, effectuer un percement préalable des lattes éventuellement) et que le contrelattis soit fixé suffisamment également à leur sous-structure. Le pas des contrelattes ne doit pas excéder 70 cm. La hauteur des contrelattes doit être conforme au DTU correspondant afin de garantir une bonne aération arrière. Les lattes doivent avoir une épaisseur de 18 mm minimum et une largeur de 120 mm minimum. L'écart vertical du lattis doit varier en fonction de la hauteur des modules installés : T1 - T2 - T3 = 835mm / T4 - T5 - T6 = 993mm La surface de lattis doit être plane et devra éventuellement être aplanie en toute conformité. 2.4. Qualifications et certificats Le système de toiture PV FranceWatts dispose d'une qualification agréée par le service technique TÜV -Rheinland (juin 2003 et janvier 2009) pour les éléments PV avec vitrage simple en verre de sécurité (ESG). Une toiture FranceWatts convient également aux zones aux charges en neige accrues (une charge en neige de 5 400 Pa a été testée). Le système de toiture PV FranceWatts dispose d'un certificat de surveillance générale des chantiers relatif aux contraintes dues au feu de l'extérieur (toiture en dur) conformément à DIN EN 13501-5. L'étanchéité aux précipitations pour des sites situés en Europe centrale a été testée avec succès selon la prénorme prEN 15601. Les éléments PV fabriqués par FranceWatts satisfont aux exigences des normes CEI 61215ed.2 et CEI 61730. 20 Système de toiture solaire 3. Conception et dimensionnement Les dimensions effectives d'un toit, notamment des toits de constructions anciennes, peuvent présenter des différences notables par rapport aux plans de toit existants. De plus, les plans sont souvent incomplets. Il est donc préconisé de ne pas faire uniquement confiance aux plans mais de prendre les mesures du toit en tenant compte des mesures de sécurité adéquates, afin de documenter également les raccordements périphériques et autres détails. 3.1. Dimensionnement géométrique du champ de modules La base de planification d’un toit solaire FranceWatts est un plan exact indiquant la surface du toit à couvrir (en projection normale et vue latérale), y compris toutes les découpes de toit telles mansardes, fenêtres de toit, cheminées et conduits d’aération. Les surfaces éventuellement ombragées doivent être marquées sur le plan le mieux possible avec indication de l’heure correspondante (estimation). Il faut en plus reporter la pente du toit et son orientation (écart par rapport au sud). Après avoir déterminé la surface disponible, le concepteur pourra estimer le nombre et le type de modules qui y trouveront place et les dessiner sur le plan. Les modules standards fabriqués par France Watts ont une hauteur visible de 835 ou 993 mm. TYPE LONGUEUR HAUTEUR HAUTEUR VISIBLE T1 668 975 835 T2 984 975 835 T3 1300 975 835 T4 668 1133 993 T5 984 1133 993 T6 1300 1133 993 A l’horizontale, les éléments PV peuvent être posés avec un écart de 10 à 30 mm (de manière la plus constante possible pour une même installation). Si possible, il conviendrait de choisir un écart de 20 mm environ à la planification afin de pouvoir compenser d’éventuelles tolérances de construction dans les deux sens. A la verticale, il faut prendre en compte un chevauchement de 140 mm pour la pour la détermination de la hauteur de l’installation PV, voir la figure suivante. 21 Système de toiture solaire Calcul de la taille d'un champ de modules (de bordure de verre à bordure de verre) Exemple avec un Type RT3 Largeur du champ de modules Hauteur du champ de modules Par exemple, pour un champ de modules Type 3 de 5 panneaux solaires à la verticale et de 4 à l'horizontale, on obtient une taille du champ de modules égale à : Largeur du champ de modules Hauteur du champ de modules Des formats spéciaux sont disponibles chez FranceWatts, avec supplément de prix, aucas où une couverture de la surface du toit disponible serait difficile à réaliser avec les formats standard. Pour les raccordements périphériques (page 25), il faut tenir compte des points suivants : • Pour les découpes de toit comme les fenêtres de toit, les lucarnes et les cheminées, une mesure très exacte du toit est indispensable. Il faudra définir spécialement pour le projet les écarts par rapport aux raccordements comme les tuiles, etc. Vous trouverez ci-après quelques esquisses d'exemples (écart toujours mesuré à partir de la bordure en verre du panneau solaire) et d'autres en annexes : • Ecart par rapport aux tuiles du haut : env. -120 à + 50 mm dépendant de la tôle de raccordement utilisée • Ecart par rapport aux tuiles latéralement : à partir de 30 mm env. • En cas de faîtage avec faîtière demi-ronde : env. 150 mm, jusqu’au faîte au niveau du lattis, ou dépendant de la tôle de raccordement utilisée • En cas de faîtage avec faîtière de style strakkort : env. 300 mm, jusqu'au faîte au niveau du lattis • En cas de bande de rive avec planche de rive relevée : de 15 à 35 mm à partir de la bordure intérieure de la planche de rive relevée 22 Système de toiture solaire • En cas de bande de rive sans planche de rive relevée : surplomb maximal 50 mm. N'utiliser cette variante que dans les régions de zone 1 de charge en vent. Quelques exemples de raccordements périphériques sont esquissés à la page 27. 3.2. Dimensionnement électrique Une fois le dimensionnement géométrique terminé, un électricien expérimenté ou un concepteur de systèmes solaires doit entreprendre le dimensionnement électrique. Des connaissances professionnelles en la matière dans le domaine de la production d'électricité photovoltaïque, des prescriptions électrotechniques et des onduleurs sont requises. Les éléments FranceWatts sont montés en série normalement. Par conséquent, les tensions électriques des différents panneaux solaires s'additionnent. Leur tension maximale admissible est de 1 000 V. La tension du système choisie doit être adaptée à la gamme d'entrée de l'onduleur. Dans le cas d'installations d'assez grande taille, les éléments PV sont répartis sur plusieurs champs, dont le plan électrique (câblage) est dessiné sur un plan. Lors de la conception de la mise en circuit, il faut veiller à minimiser les boucles inductives, c.-à-d. à mener les conducteurs départ et retour de manière la plus proche possible, par exemple. La figure suivante présente un plan de champs. Figure 3 : Exemple d'un plan de champ 23 Système de toiture solaire En règle générale, les onduleurs et leur conception de raccordement doivent être compatibles avec les prescriptions de l'exploitant de réseau respectif. L'installation d'onduleurs et le raccordement au secteur ne doit être exécuté que pas une personne qualifiée agréée. 3.3. Paratonnerre, mise à la terre Les panneaux solaires FranceWatts sont sans cadre métallique. Une mise à la terre directe n'est donc pas possible et n'est pas requise par la législation. En général, un bâtiment n'est pas soumis à l'obligation d'une protection contre la foudre du fait de la mise en œuvre d'une installation PV, il faut observer les prescriptions locales au cas par cas. Si un dispositif de paratonnerre est déjà présent, il faudra y intégrer l'installation PV suivant les prescriptions locales en vigueur. Des distances de protection entre les éléments PV par rapport aux organes capteurs ou éclateurs de l'installation de paratonnerre réduisent le risque d'endommagement des panneaux solaires FranceWatts en cas de coup de foudre (direct ou à proximité) sur l'installation. 24 Système de toiture solaire 3.4. Raccordements périphériques et raccords Les raccordements peuvent vous être fournis ou sont exécutés par un zingueur ou un couvreur. Il s'agit par exemple de la bande de rive, du faîtage, du larmier, de la protection contre les insectes et de la tôle de recouvrement, des raccords au toit, de cheminées, des lucarnes, etc. Le raccordement aux matériaux de toiture normaux devra être précédé d'un contrôle et d'une planification, de préférence en faisant appel à un professionnel chargé de l'exécution. Le choix des matériaux de raccordement se fera en fonction des matériaux utilisés pour la toiture (fenêtres de toit, lucarnes, etc), par exemple, matériaux en zinc-titane, cuivre, tôle galvanisée, etc. Quelques exemples de raccordements périphériques sont esquissés en annexe. 25 Système de toiture solaire 3.5. Protection des avalanches de toit La neige glisse en général rapidement sur les panneaux solaires FranceWatts, notamment en cas de pente de plus de 30°. Il n'est toutefois pas exclu qu'une grosse quantité de neige s'amoncelle sur l'installation PV dans les régions où il neige beaucoup, ce qui entraînerait un risque d'avalanche de toit dangereuse qui glisserait du toit à un moment imprévisible. Il faut vérifier au cas par cas si des mesures de sécurité doivent être prises, par exemple l'utilisation d'arrêts-neige ou une interdiction de passage temporaire dans la zone dangereuse. Aux endroits à passage public (rue ou parvis par exemple), des arrêtsneige ou une interdiction de passage sont obligatoires. Sur un terrain privé, il est éventuellement possible de minimiser les risques d'une avalanche de toit spontanée à l'aide d'un dispositif de dégivrage permettant un glissement contrôlé de la neige. 3.6. Documentation d’exécution La documentation suivante est requise pour l'exécution du projet, elle est à créer ou à pourvoir par les personnes responsables de la planification. Plan de la toiture ou du lattis en vue de dessus et vue latérale : position du lattis (et du contrelattis éventuellement), des gouttières verticales (profilés en plastique renforcé de fibres de verre) ainsi que des raccordements périphériques, des découpes, etc. Pour pouvoir monter la sousstructure FranceWatts le plus exactement possible, toutes les mesures doivent être réalisées à partir d'un même point fixe. Plan de répartition des champs (voir la figure à la page 24) Dimensionnement électrique du système (onduleurs, champs, ... ) Il est possible de le réaliser à l'aide de logiciels de dimensionnement des fabricants d'onduleurs). Table de contrôle de branche : une table de contrôle de branche est utile pour l'installation, le contrôle fonctionnel électrique et la recherche de pannes. Elle comprend les tensions à vide escomptées des champs installées à différentes températures et permet un test de plausibilité des tensions mesurées. Un exemple est donné en annexe. Des dessins détaillés des raccordements périphériques en présence (rive, larmier, faîte, fenêtre de toit, tuiles, ...). Documentation des composants et appareillages mis en œuvre. Schéma électrique, courants faible et fort Liste de matériel complète (outil et matériel du système) ; cf. chapitres 4.1 et 6.1 26 Système de toiture solaire 4. Montage Compétences Le montage du lattis est généralement confié à un charpentier et est exécuté selon les règles de l'art. Les tôles de raccordement (sauf les composants du système tôle de raccordement faîtière en cas d'utilisation) sont montées par un zingueur. Le montage et le raccordement de l'onduleur et d'une boîte électrique éventuellement sont la tâche de l'électricien. 4.1. Outils et moyens auxiliaires requis pour le montage de l’installation FranceWatts Gabarit de montage pour le montage des crochets Perceuse sans fil avec limiteur de couple et bits pour vis Corde à tracer Ruban mesureur et en rouleau exacts Foret en métal dur 5 mm (pour les fibres de verre) Outils spéciaux de montage des connecteurs PV sur les câbles Pince coupante diagonale, pince à dénuder Ruban isolant Etiquettes pour le repérage des câbles Stylos pour inscrire des repérages indélébiles (résistant aux intempéries) sur le lattis et les étiquettes Instrument de mesure du courant et de la tension (10 A min) Sectionneur de charge DC approprié pour des mesures de contrôle Cordon de mesure auxiliaire Il est également recommandé d’emporter Plieuse des scies à bois Scie sauteuse avec lame en métal dur Gants de travail adéquats en cuir ou avec paume caoutchoutée Chaussures avec semelle en caoutchouc souple Il est recommandé en règle générale d'emporter une mallette d'outils universels. 27 Système de toiture solaire 4.2. Etape de montage 1 : contrôle du lattis et des raccords La première étape de montage consiste à vérifier les dimensions du lattis réalisé par le maître d'ouvrage. La tolérance de l'écart entre lattes est de ± 2 mm par rapport à la latte du toit inférieure ou supérieure, ainsi que de ± 1 mm entre les différentes lattes. Les lattes de toit doivent être verticales par rapport à la bande de rive ou au raccordement aux autres matériaux de couverture. La place disponible en largeur pour le champ de module doit également être convenable selon l'horizontale. Les éléments PV ne peuvent pas être coupés ! Le lattis doit être fixé à chaque point d'intersection avec la contrelatte à l'aide de deux vis à bois appropriées, voir la figure suivante. Figure 4 : Lattis Les raccordements à la rive, au faîte et au larmier sont à définir spécialement pour le projet, normalement le couvreur en est chargé. Vous trouverez des exemples en annexe. En cas d'utilisation d'une tôle de recouvrement au niveau du larmier, celle-ci doit être posée avant de commencer le montage des composants du système FranceWatts. Position relative du champ de modules La bordure en verre du module PV inférieur dépasse la bordure inférieure de la latte du bas de 137 mm vers le bas. La position relative de la bordure supérieure de la latte du haut dépend du type du crochet utilisé. (cf. annexe). 28 Système de toiture solaire 4.3. Etape de montage 2 : report des positions La position de la gouttière est reportée sur les lattes inférieure et supérieure, à droite ou à gauche des gouttières, en suivant le plan (voir la figure suivante). Entre les repères, une ligne est tracée avec la corde à tracer pour aligner les profilés. Figure 5 : Position des rainures de gouttières (bleu avec corde à tracer) 29 Système de toiture solaire 4.4. Etape de montage 3 : montage des gouttières Les gouttières ne sont fixées qu'aux deux lattes les plus proches du centre du profilé afin de réduire les contraintes thermiques. A cet effet, des trous sont percés des deux côtés dans les lèvres (mais pas dans le bois) et les profilés sont fixés avec 4 vis au lattis (voir la figure suivante). Figure 6 : Fixation au centre Sur le lattis le plus bas et celui le plus haut, les profilés ne sont posés qu'avec des vis ou des clous sur le côté de manière à ce que la pointe adhère au profil sur sa face extérieure et que la tête le maintienne sans exercer de grande pression. 30 Système de toiture solaire Figure 7 : Positionnement vertical de la gouttière Pour la position des profilés par rapport au lattis, le saut dans le support caoutchouté est déterminant. Il se trouve à 105 mm sous la bordure supérieure de la latte respective, voir la figure en haut. Tôle de rive Si une planche de rive avec tôle est utilisée en raccordement à la bande de rive (fig. 4, chap. 8), il est avantageux de la monter directement après le montage des gouttières latérales. 31 Système de toiture solaire 4.5. Etape de montage 4 : pose du câble du champ Câble de champ Les extrémités de câble doivent être clairement repérées (lisiblement) avec numéro de champ et polarité. Il est utile d'écrire le numéro de champ correspondant avec sa polarité à l'endroit où l'extrémité du câble se trouvera sur la sous-couverture. Les câbles doivent être commandés avec une surlongueur suffisante. Les câbles de champ sont posés selon le plan de répartition de champs (voir page 24) et fixés provisoirement au lattis à la position correspondante par l'extrémité respective (+ ou -). De manière idéale au lattis qui se trouve sous le centre de l'élément PV à raccorder. La section de câble entre le panneau raccordé et la découpe du toit est enfilée au travers du lattis et du contrelattis. Si les connecteurs PV compatibles avec les éléments PV ne sont pas déjà confectionnés, il faut les monter sur les extrémités côté panneau. De l'autre côté, les extrémités de câble seront confectionnées en fonction de l'application, par exemple en vue d'un raccordement aux bornes d'une boîte électrique (sans connecteur) ou au moyen de connecteurs aux onduleurs de branche. Il faudra prendre de toute façon les mesures appropriées pour éviter toute électrocution. 32 Système de toiture solaire Important : Les interventions dans et sur la boîte électrique et les onduleurs ne doivent être réalisées que par un électricien qualifié. Le monteur de système solaire (« solarteur ») dûment instruit pose le câble de champ jusqu'au moment où il arrive devant la boîte électrique et l'électricien qualifié achève les installations électriques restantes. Seul l'électricien est autorisé à raccorder le câble de branche dans la boîte électrique ! 4.6. Etape de montage 5 : montage des crochets Les crochets sont fixés au lattis par trois vis à bois inoxydables à tête plate 5 x 40 mm et deux crochets par module standard. Pour la verticale, la bordure supérieure des deux crochets extérieurs est alignée à fleur sur la bordure supérieure du lattis, pour l’horizontale, l’écart par rapport au profilé est en fonction du module, du milieu du rail à l’extérieur du crochet. Il faudra veiller strictement à ne pas serrer trop fortement les vis, elles ne seraient plus fixées suffisamment solidement au lattis. Le limiteur de couple de la visseuse doit être réglé en conséquence ! Au cas où les vis auraient été trop serrées ou que les têtes de vis éclateraient, il faut décaler le crochet selon l'horizontale (aussi peu que possible) pour le fixer. Pour les RT3 et les RT6, ou trois crochets sont nécessaires, une cale est à disposer à fleur de la partie basse de la lisse, légèrement décalé sur le côté droit ou gauche du crochet central. Dimensions (mm) Module Nb de crochets A1 RT1 2 RT2 A4 B 70 70 835 2 135 135 835 RT3 3 260 260 835 RT4 2 70 70 993 RT5 2 135 135 993 RT6 3 260 260 993 33 A2 280 280 A3 280 280 Système de toiture solaire La figure suivante présente une section de toit avec sous-structure PV posée. Figure 8 : Sous-structure PV FranceWatts posée Si les crochets ne sont pas montés avec précision, les éléments PV sont accrochés de biais et peuvent se toucher les uns les autres – Le montage est en plus rendu plus difficile. Les raccordements périphériques au niveau du larmier et, de préférence, au niveau de la bande de rive (avec tôle de rive et de larmier par ex., travaux de couvreur en gén.) doivent être achevés avant de poser les éléments PV. 34 Système de toiture solaire 4.7. Etape de montage 6 : pose des abergements Costières Commencer par la costière basse. Le bas de la costière est aligné avec le bas du rail. (schéma 5.1) Clouer la costière en point haut afin que ce point de fixation soit ensuite recouvert par la costière haute. (schéma 5.1) Poser la costière haute en prenant soin d’aligner le bord haut de la costière avec le bord haut du rail. Celle-ci s’insère dans la costière basse de 15 centimètres. Clouer la costière en point haut afin que ce point de fixation soit ensuite recouvert par l’abergement haut. (schéma 5.2) Placer les épingles de jonction entre la costière et le rail simple en les ayant préalablement enduites de silicone dans la gorge afin d’assurer leur fixation durable. (schéma 5.3) Figure 9 : Schéma 5.1, pose des costières 35 Système de toiture solaire Figure 10 : Schéma 5.2, pose costière haute Figure 11 : Schéma 5.3, mise en place des épingles 36 Système de toiture solaire Abergements hauts Commencer par l’abergement haut latéral (droit ou gauche) en venant l’insérer à la fois dans les crochets et la costière haute. (schéma 6.1) Clouer l’abergement haut latéral du côté au bord du champ. (schéma 6.1) Disposer un abergement haut intermédiaire (entre deux abergements haut latéraux droit et gauche) en le faisant coulisser sur l’abergement haut latéral déjà en place jusqu’à créer un recouvrement de 150 mm. (schéma 6.2) Clouer l’abergement haut intermédiaire au milieu du recouvrement, c'est-à-dire 75 mm de son bord. (schéma 6.3) Finir par l’abergement haut latéral restant en procédant comme le bord opposé et en le fixant à la fois du côté du bord du champ PV et du côté du recouvrement de 150mm sur l’abergement haut intermédiaire. (schéma 6.3) Figure 12 : Schéma 6.1, fixation abergement haut Figure 13 : Schéma 6.2, emboitement des abergements hauts 37 Système de toiture solaire Figure 14 : Schéma 6.3, mise en place des abergements hauts 38 Système de toiture solaire 4.8. Etape de montage 7 : pose des éléments PV Les éléments FranceWatts sont posés du haut vers le bas afin de ne pas avoir à se tenir sur les éléments et de pouvoir réaliser le câblage plus facilement. Il faut poser en premier l'élément d'une branche qui est raccordé au câble de branche. Il faut veiller en règle générale à la polarité correcte lors du raccordement à l'élément suivant. Dès que deux éléments PV sont raccordés, il n'est possible que de raccorder le bon pôle grâce aux connecteurs empêchant toute inversion de polarité. Poser l'élément PV à installer, posé sur la bordure supérieure, sur les supports caoutchoutés en dessous de l'élément placé plus haut. Eviter tout contact entre verre/verre ou verre/ métal, risque de bris de verre ! Figure 15 : Placement du module PV Raccorder les connecteurs entre eux jusqu'à encliquettement (audible). Figure 16 : Connexion des connecteurs 39 Système de toiture solaire Abaisser le panneau solaire et le pousser avec précaution le plus plat possible sous les crochets de l'élément placé au-dessus. Figure 17 : Poser le module à plat et le pousser vers le haut Dès que la tige du crochet placé dessous est visible, le panneau solaire est tiré vers le bas et ancré dans le crochet. Figure 18 : Tirer vers le bas le module poussé vers le haut Ajuster éventuellement la position horizontale avec précaution. Eviter absolument les heurts des bordures en verre, ne pas utiliser de levier. Figure 19 : Orientation horizontale 40 Système de toiture solaire 4.9. Etape de montage 8 : contrôle du circuit électrique Mesure de tension en circuit ouvert Mesure de tension en circuit ouvert de chaque montage en série d'une branche (champ). Si les valeurs mesurées divergent fortement des consignes (table de contrôle de branche), il y a une erreur de circuit ou un défaut dans un élément PV. La tension en circuit ouvert correspond à peu près à l'indication de la tension à vide spécifiée sur la fiche technique du module multipliée par le nombre de panneaux solaires montés en série dans la branche. La tension à vide dépend de la température du module, sa valeur baisse si la température du module s'élève. Il est normal qu'il existe des différences faibles des valeurs mesurées par rapport à la valeur standard calculée. 41 Système de toiture solaire Mesure du courant de court-circuit : Mesurer le courant de court-circuit de chaque chaîne PV. Si les valeurs mesurées divergent fortement des consignes, il y a une erreur de circuit ou un défaut dans un élément PV. Les valeurs cibles du courant de court-circuit correspondent approximativement à l'indication du courant de court-circuit sur la fiche technique du module. Le courant de court-circuit dépend de l'intensité du rayonnement que le module reçoit. Sa valeur baisse si l'intensité de rayonnement s'amenuise. Il est donc normal de constater des différences des valeurs mesurées par rapport à la valeur standard. Le courant de court-circuit devrait représenter env. 90 % de la valeur mentionnée sur la fiche technique du module si le ciel est clair et env. 10 % si le ciel est couvert. 42 Système de toiture solaire 5. Maintenance et nettoyage 5.1. Maintenance Même si une surveillance automatique et continue des fonctions d'une installation PV au moyen d'un enregistreur de données ou d'un autre dispositif approprié est conseillée en règle générale, un contrôle de l'installation elle-même devrait être effectué au moins une fois par an. En font partie une inspection visuelle (éléments PV endommagés ou devenus lâches, crochets pliés, tôles de raccordement endommagées, câbles, connecteurs accessibles et câble de mise à la terre, …) ainsi qu'un contrôle approfondi des bornes suffisamment enfichées par exemple, d'une mesure des tensions et des courants du système, du bon fonctionnement des éléments de protection, de la température des onduleurs, etc. Tout ce qui s'étend au-delà d'un contrôle visuel doit être effectué par une personne qualifiée en la matière. En cas de doute, il convient de demander conseil au fournisseur de l'installation. Il faut en outre prendre les mesures de sécurité correspondantes pour les interventions nécessitant de marcher éventuellement sur l'installation PV. 5.2. Nettoyage Le nettoyage par la pluie des éléments FranceWatts pour enlever les poussières et l'encrassement suffit en général en Europe centrale. Même la neige glisse d'elle-même en principe. En présence d'un fort encrassement, il faut procéder à un nettoyage à grande eau avec un appareil de nettoyage doux (éponge par ex.). N'utiliser ni produit de nettoyage ni moyens abrasifs pour nettoyer les panneaux solaires FranceWatts et ne pas projeter d'eau sur les panneaux par le bas. 43 Système de toiture solaire 6. Composants du système, matériaux et manipulation 6.1. Composants du système FranceWatts Pos Illustration Désignation 1 Modules mono ou poly Connecteurs et douilles MultiContact 2 Gouttière (plastique renforcé de fibres de verre avec supports insérés en caoutchouc EPDM) Largeur 150 mm, longueur selon le projet 3 Crochet servant à fixer les éléments PV acier inoxydable partiellement recouvert de résine isolante, 30 x 262 mm Fourni par FranceWatts 5 mm 4 * 5 44 Ne pas utiliser de vis en acier bon marché ! Non fourni par FranceWatts de raccordement : Vis de panneau aggloméré panhead inoxydable A2, 5 x 40 mm, (pas de vis à tête fraisée !) pour fixer les crochets et les gouttières Construction robuste avec taux Lattis, 30 x 120 mm, bois de d'humidité < 15 % ; réduction de 1 x 20 % max. par mètre courant Système de toiture solaire 6.2. Autres composants et moyens auxiliaires Pos 6 Illustration N° d’article Désignation 303711 complet 303712 gauche 303713 droite Jonction de profilé acier inoxydable 301749, 4 mm2 301748, 6 mm2 Câble de champ à double isolation, câble solaire certifié, sans halogène, 4 ou 6 mm2 301735 (négatif) 301734 (positif) Connecteurs et douilles Multi-Contact ou équivalent en 7 8 6.3. Spécification de matériau des modules solaires, gouttières et crochets Les éléments PV se composent de cellules solaires au silicium, de verre extra-clair, d'EVA (éthyle-vinyle-acétate), d'un film de la paroi arrière en matière synthétique à haute résistance, de rubans à souder en cuivre, d'une boîte de jonction en matière synthétique, de diode by-pass à semiconducteurs, d'un câble de raccordement et de connecteurs (sans halogène). Les gouttières se composent d'une matière plastique renforcée de fibres de verre correspondant à la classe de protection contre les incendies E et son auto-extinguibles. Les supports en caoutchouc sont en caoutchouc EPDM résistant aux intempéries. Les crochets sont en acier (V2A) recouvert de résine isolante. Les composants mis en œuvre sont hors classe de toxicité. 45 Système de toiture solaire 7. Informations complémentaires importantes 7.1. Mesures de précaution et instruction relative à l’accès Mesures de précaution d'ordre général Pas de contact des éléments PV avec des pièces métalliques comme marteau, tournevis, bride en acier, etc. Si possible, ne pas porter d'outils attachés à la ceinture lors des travaux à proximité des éléments PV (destruction des panneaux solaires en cas de chute sur le vitrage !) Ne pas abîmer les câbles (danger de mort ! Haute tension jusqu'à 1 000V possible) ; faire remplacer le cas échéant le câble à la gaine abîmée par une personne qualifiée (électricien) Ne jamais tirer les connecteurs sous charge électrique Mesures spéciales à prendre en cas d'interventions nécessitant de marcher sur l'installation Ne marcher sur les panneaux solaires que si absolument impossible de faire autrement Protection propre : ne travailler que si encordé, la longueur de corde libre devrait être la plus courte possible Risque de glissement en raison de la surface lisse ! Réduire les charges (ne pas se placer sur les angles, les bordures et les crochets p. ex.) Veiller à porter des semelles souples et propres en caoutchouc (pas de graviers dans les sillons, etc.) Porter des chaussures solides à haut montant ou protégeant spécialement la cheville en raison des blessures possibles en cas de bris de verre Les personnes pesant plus de 80 kg ne doivent pas marcher sur les panneaux solaires Répartir le poids si possible sur plusieurs éléments Points d'accès préférentiels suivant la figure suivante (marqués par des ellipses) Figure 20 : Points d'accès préférentiels 46 Système de toiture solaire 7.2. Recherche d’erreur et remplacement des éléments Si des irrégularités apparaissent lors du contrôle de tension et de courant des différentes branches, il faut remédier à ces irrégularités afin de garantir un fonctionnement sûr et optimal de l'installation. Des défauts peuvent apparaître en raison de cellules ou de panneaux solaires défectueux, de connecteurs mal fermés, de câbles (ou extrémités de câbles) arrachés entièrement ou en partie, d'un nombre incorrect de panneaux solaires interconnectés, d'un câblage défectueux des panneaux solaires (défaut au montage de la branche), etc. La table de contrôle de branche sert de référence en cas de mesure de la tension en tenant compte de la température estimée des cellules. Lors de la mesure du courant, un contrôle de plausibilité (comparaison de panneaux solaires différents recevant le même rayonnement) peut être utile. En général, il est recommandé de procéder comme suit en cas de divergence de la tension en circuit ouvert mesurée par rapport à la consigne de tension selon la table de contrôle de branche ou de nette différence du courant de court-circuit mesuré par rapport au module ou branche de référence. Repenser le déroulement du montage de la branche correspondante. Respecter le plan de câblage, recompter éventuellement les éléments. Contrôle du câblage autant que possible sans démontage. Si le nombre est correct et que vous n'avez pas trouvé d'erreurs : Ouvrir la branche à peu près au milieu et mesurer les deux moitiés. Si l'une des deux moitiés présentent des différences par rapport aux valeurs escomptées (courant et tension), répéter cette procédure sur cette moitié de branche jusqu'à ce que les composants défectueux ou la liaison défaillante soient trouvés. Remplacement/réparation des composants ou du défaut. Mesure de contrôle Le connecteur de liaison entre les panneaux solaires ne doit jamais être utilisé comme sectionneur de courant ou commutateur lors de la mesure. Ne jamais couper le connecteur sous charge. Ne pas réutiliser les connecteurs ayant été une fois coupés car cette coupure sous tension peut les avoir détruits. 47 Système de toiture solaire 7.3. Elimination Soucieux de la récupération et du traitement des déchets issus de la filière photovoltaïque, FranceWatts est membre et point de collecte du CERES, le Centre Européen pour le Recyclage de l’Energie Solaire. Cette association développe un programme de collecte et de recyclage des panneaux et des rebuts de production. Des points de collecte permettent de regrouper les déchets qui sont ensuite récupérés par les partenaires chargés du recyclage. 48 Système de toiture solaire 8. Annexe 8.1. Exemples de raccordements périphériques 49 Système de toiture solaire 50
