Fixer des panneaux solaires sur les toits plats

Les toits plats, ou à faible pente, sont populaires dans les centres urbains, mais l'installation de panneaux solaires sur ces toits résidentiels est très rare, selon Martin Lambert, Président et CEO chez Écosolaris. À savoir s'ils représentent une opportunité pour des panneaux solaires photovoltaïques (PV), c'est bien le cas. En fait, cette plateforme est idéale puisqu’elle est généralement exempte d’obstruction et bien exposée aux rayons du soleil. Bien qu’elle nécessite normalement un équipement spécialisé pour maximiser la production, qui pourrait se traduire par un prix légèrement plus élevé, les coûts d’une installation PV sur un toit plat restent compétitifs par rapport à une installation sur toit en pente ou sur toit cathédrale. Sans compter les avantages pour les installateurs : moins de risque de chute, pas d’outils qui roulent dans les gouttières…

Fixer des panneaux solaires sur un toit en pente implique de fixer le système dans la structure
Fixer des panneaux solaires sur un toit en pente implique de fixer le système dans la structure

Ceci dit, si on veut éviter de potentiels dommages à la structure de son bâtiment et des pertes financières importantes, mieux vaut planifier le tout soigneusement – membrane, couvertures, isolation, fixations… tout doit être pensé en fonction du bâtiment (structure, capacité portante) et des panneaux solaires que l’on désire poser. Car rappelons-nous que la fonction première du toit est de protéger le bâtiment ! Et si investir dans des panneaux solaires implique une projection financière importante, entre 20 et 25 ans, la toiture (étanchéité, revêtement) devra accompagner les installations solaires pour une période équivalente.

L'installation de terrasses sur les toitures plates

Nous vous présentons dans cet article les principes d'installation et les systèmes de support pour panneaux solaires. Ces informations sont aussi valables pour rendre les projets d'installation de terrasse sur une toiture plate plus durables.

Risques et dangers des installations sur les toitures plates

Des panneaux solaires montés à angle sur le toit plat permettront de capter plus de rayons solaires. Mais ceci fera en sorte de modifier la surface du toit, et donc les forces agissant sur sa structure : pression du vent, dérive de neige, interactions sismiques dans les zones à risque… Pour Martin Lambert, l’important est de prévoir le vent : « Il faut en effet garder en tête que ce n'est vraiment pas le « poids » des panneaux solaires qui pose un problème sur les toits plats, mais la force d’arrachement due aux vents. » Avant d’entreprendre la pose des panneaux photovoltaïques, il faudra donc vous assurer, avec l’aide de professionnels, que ces éléments seront analysés :

  • Combustibilité : la résistance au feu des panneaux doit être équivalente à celle du toit pour être conforme à la plupart des codes du bâtiment et de prévention des incendies.
  • Soulèvement par le vent et la fixation : la charge du vent a un impact sur les caractéristiques de l’installation photovoltaïque (angle d'inclinaison, emplacement des panneaux, méthode de fixation).
  • Drainage : les conduits, systèmes d’ancrage et autres composants PV peuvent entraver le drainage et compromettre les performances de la toiture.
  • Résistance aux risques naturels : la grêle et les débris transportés par le vent peuvent endommager les panneaux s’ils ne sont pas assez robustes.
  • Charge du toit : pour la mise en place de panneaux solaires sur une toiture existante, il est essentiel de s'assurer que la structure aura la capacité de supporter les panneaux et résistera à toute charge supplémentaire.
panneau solaire toit plat
Panneaux solaires posés à angle sur des rails, sur un toit plat 

Afin de limiter les dégâts, de nombreux fabricants de systèmes de toiture se sont associés à des ingénieurs solaires, des architectes et des acteurs de l’industrie PV pour proposer des assemblages et de meilleures pratiques adaptés aux toits plats. On vous présente plus loin quelques-uns de ces produits de fixation pour panneaux PV qui ne nuisent pas à l’étanchéité de la toiture. Mais avant, mise au point sur les systèmes de fixations de panneaux solaires et techniques de montage sur toits plats.

Fixations ou lestage des panneaux solaires sur toits plats?

Les installations solaires sur les toits en pente sont généralement fixées sur le toit, ce qui demande de percer l’assemblage. Les installations sur les toits plats peuvent utiliser des systèmes de montage lestés, dans lesquels aucun trou n’est nécessaire. Mais, selon Martin Lambert, tout dépend des caractéristiques du toit, des coûts, de la capacité structurelle du toit et des produits avec lesquels l’installateur est familier.

« Pour les toits plats résidentiels, on ira de deux façons: attaches structurelles avec ancrages à la structure, ou avec du lest, des blocs de béton déposés sur le racking (rayonnage) pour le tenir en place. Dans le solaire photovoltaïque, on utilisera, 90 % du temps, des rackings déjà éprouvés, comme ceux de Kinetics, par exemple. Les panneaux seront donc installés pour la plupart avec des angles très faibles pour diminuer sensiblement la force d'arrachement et l'accumulation de neige devant et derrière une structure surélevée.

La perte d'efficacité du panneau en 20° vs 45° sera compensée par les coûts réduits du système d’ancrage, l'ingénierie grandement diminuée et une accumulation de neige plus restreinte. Car si un panneau posé plus à la verticale qu’à l’horizontale permet à la neige de glisser plus rapidement, ce panneau attrapera aussi beaucoup plus de neige lors des tempêtes, et le vent aura plus d’emprise. » 

1. Panneaux solaires photovoltaïques fixés à la structure avec attaches structurelles

Ce mode de fixation, généralement utilisé sur les toits en pente, permet de réduire les charges permanentes sur la structure, offre plus d’option pour l’inclinaison, et donc de meilleurs rendements thermiques. Par contre, elle implique une connexion à la charpente, et donc des pénétrations dans le toit. Et comme la fonction première du toit, rappelons-le, est d’assurer la durabilité et la protection du bâtiment, mieux vaut utiliser des systèmes de lestage. 

Panneaux solaires photovoltaïques lestés (ou avec ballasts)
Panneaux solaires photovoltaïques fixés sur la structure du toit plat © aia.org
Si vous devez fixer votre système, notez qu’il existe diverses options, selon la composition du toit : solins, tissus de renfort, bacs de pente, etc. Votre installateur solaire devra normalement s’associer à un couvreur pour assurer l’étanchéité des fixations, ce dernier pouvant garantir sa méthode.

2. Panneaux solaires photovoltaïques lestés, ou avec ballasts de béton

Afin d’éviter de percer des trous dans votre toiture plate et d’ainsi nuire à son étanchéité, un système de lestage est une solution courante. Un système de lestage utilise des blocs de béton pour maintenir les panneaux en place, empêcher le soulèvement par le vent et la dislocation par d’autres charges. Cela permet de minimiser le risque de fuites et de garantir l'étanchéité de la toiture, ce qui est particulièrement important si votre toiture est neuve. Ces systèmes étant simplement « déposés sur les toitures », ils permettent de sauver bien du temps de main-d’œuvre et de raccourcir les délais des projets, un avantage non négligeable.

Si le toit ne peut supporter le poids du lestage, ce qui sera déterminé par un examen technique structurel, il faudra peut-être les fixer, et les fabricants de toiture devront alors s’assurer que les fixations sont parfaitement étanches, afin d’éviter toute infiltration d’eau ou de neige. Les fabricants intègrent souvent ces fonctions d’étanchéité, mais il est recommandé d’utiliser des matériaux supplémentaires, comme du calfeutrage et du ruban butyle.

Une alternative est d’opter pour un système hybride – un mixe de supports traditionnels percés et de ballasts. « D'une façon ou d'une autre, on travaille toujours avec des manufacturiers de structures approuvés, qui sont en mesure d'approuver le projet. De plus, ce type de racking requiert presque 100 % du temps des permis de la ville, et celle-ci demandera une approbation d'un ingénieur. C'est souvent celui-ci qui approuvera une méthode ou une autre. Au final, il existe plusieurs solutions et approches. On choisit celle qui est la mieux adaptée sur le projet du moment et qui sera approuvée par les autorités. », relate M. Lambert.

Panneaux solaires photovoltaïques lestés (ou avec ballasts)
Panneaux solaires photovoltaïques lestés (ou avec ballasts) © IronRidge​​

Systèmes de fixation qui ne posent pas de problèmes avec l’étanchéité des toits plats résidentiels

Pour Écohabitation, la durabilité de la toiture est ce qui doit primer, que ce soit lors d'un projet d'installation de panneaux solaires ou de l'ajout d'une terrasse. Voici des systèmes de fixations avec ballasts, qui ne perforent pas les membranes des toits plats. 

Kinetic Solar

Kinetic Solar, une entreprise basée en Ontario depuis 1980, propose un système intéressant qui intègre un déflecteur de vent flexible. Le déflecteur réduit les besoins en lestage en dirigeant le vent sur les panneaux et en réduisant le soulèvement : lorsque le vent souffle assez fort, le déflecteur flexible se penche vers l'avant et obstrue l'arrière du panneau pour réduire le soulèvement.

EcoFoot2+ de Hespv

Ce système de montage lesté est modulaire et flexible. Il fonctionne aussi bien avec des membranes, du goudron et du gravier. Sa facilité d’installation réduit les coûts tout en proposant une bonne flexibilité de conception sur site. Le produit ontarien est conçu pour les bâtiments commerciaux.

Sunrail, Opsun

Cette compagnie offre des options avec lestage à 100 %, fixations à 100 % ou des modes hybrides pour tous types de toiture plate (multicouches, TPO, EPDM, asphalte, métal, etc.).

Autres compagnies qui proposent des fixations avec lestage, pour une toiture sans percements :

  • Solar International Inc, BM2 +
  • TerraGen, TGR
  • Plar Racking, PRG

Soprasola Fix Evo Tilt de SOPREMA

Compatible avec les systèmes d’étanchéité bitumineux, ce produit ne requiert aucun perçage à l’installation, et ne nécessite pas l’ajout de poids sur la toiture pour maintenir les supports en place. Attention toutefois, la norme de certification pour ce système n'existe pas encore. Le système reposant uniquement sur l’adhésion par thermosoudage entre le plot et le complexe d’étanchéité, il pourrait être difficile d'obtenir des assurances quant à la résistance au vent, par exemple. Nous y reviendrons lorsqu'une norme d'arrachement similaire à la norme CSA 123.21 aura passé les tests avec le CNRC. 

fixation panneau solaire pour toit plat, sans percer la membrane
Des fixations pour panneaux solaires sur toit plat qui ne percent pas la membrane © SOPREMA

Des solutions innovantes pour les toits plats métalliques

Pour les toits métalliques à joints verticaux, les supports des panneaux solaires sont fixés directement sur le joint, ce qui élimine complètement les pénétrations dans le toit. Quelques compagnies proposent cette technologie au Canada :

  • Aerocompact, un fabricant européen
  • Solar International Inc.
Des solutions innovantes de fixation PV pour les toits plats métalliques
Des solutions innovantes de fixation PV pour les toits plats métalliques © GreeningHomes

Pour vous procurer un produit, ou connaître sa disponibilité au Québec, contactez Rematek ou Ecosolaris.

Merci à Martin Lambert, Président et CEO chez Écosolaris, fournisseur de solutions en harmonie avec l'environnement.

Vous en savez maintenant plus sur les fixations pour toits-terrasses et panneaux solaires pour les toits plats. Trouvez plus d'information sur les panneaux solaires et les terrasses dans les articles ci-dessous et dans notre guide de la construction écologique. 

Trouvez des professionnels et des produits ainsi que des projets de maisons écologiques exemplaires dans notre répertoire de l'habitation durable.