Charpente

Synopsis: L’orientation de la maison, la pénétration du toit, la couverture du couvert forestier et les restrictions de construction peuvent être des obstacles à l’ajout d’un Panneau solaire à une maison. Dans de telles situations, les auvents solaires offrent une alternative. Cet article dresse le portrait d’une entreprise qui s’est associée à une entreprise de conception et de charpente en bois pour apporter l’énergie solaire aux maisons qui rencontrent de tels obstacles.

Alors que de plus en plus de propriétaires soucieux de l’environnement envisagent des moyens d’exploiter les sources d’énergie propre et renouvelable, Production résidentielle sur place gagne en attrait. Beaucoup choisissent d’ajouter des panneaux solaires à leurs toits; d’autres optent pour des systèmes montés au sol. Mais parfois, l’orientation des maisons, les pénétrations de toit comme les lucarnes et les cheminées, la couverture de la canopée des arbres ou les restrictions de construction – comme dans le cas des quartiers historiques – signifient une capture solaire médiocre. Même s’il y a de la place sur la propriété et que l’orientation est optimale, les supports au sol sont souvent considérés comme des horreurs. Y a-t-il d’autres options? Oui. Considérez la canopée solaire à ossature de bois.

SunCommon– une entreprise certifiée B Corp offrant des solutions solaires et d’autres solutions d’énergie propre dans toute la région du Vermont et de la vallée de l’Hudson à New York – a lancé sa canopée solaire à ossature de bois en 2017. Les auvents solaires, qui sont des structures surmontées de panneaux solaires, peuvent être utilisés comme abris d’auto (et stations de recharge pour véhicules électriques), revêtements de patio, hangars à bois et endroits pour abriter de gros équipements et / ou des outils et fournitures de jardinage, entre autres utilisations potentielles, tout en générant de l’énergie. SunCommon s’est associé à New Energy Works, une entreprise de conception et de charpente en bois appartenant à ses employés et basée à New York et en Oregon, pour livrer des auvents à ossature en bois dans un ensemble complet de production d’énergie. Et le concept fait son chemin.

La mission de SunCommon est de rendre la production d’énergie résidentielle accessible à un plus grand nombre de personnes. Les auvents solaires de l’entreprise peuvent être la réponse lorsqu’un toit est désavantageux pour répondre aux demandes d’énergie, et la charpente en bois rehausse l’esthétique d’un système conventionnel monté au sol. (La première itération du kit de charpente utilisait des bois entiers de WholeTrees Structures. Bien que beaux, ils étaient trop spécialisés, intensifs en main-d’œuvre et coûteux pour les clients.) L’un des avantages du partenariat avec New Energy Works est que la charpente en bois se prête à une fabrication de type production, c’est-à-dire à la façon dont ces kits sont produits, à l’aide d’un usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) avec des scies et des routeurs.

Il convient de noter qu’un abri d’auto traditionnel ne promet pas de retour sur investissement financier (sauf lorsque le propriétaire vend la propriété), alors qu’un abri d’auto avec des panneaux solaires aidera à compenser les factures de services publics. Il convient également de noter qu’une canopée solaire utilise l’espace qu’un système au sol occupe simplement.

Au-delà des multiples fonctionnalités et incitations financières, il est possible que les auvents solaires aident à faire avancer l’électrification résidentielle, ce que les deux entreprises épousent. L’équipe de New Energy Works considère la structure de SunCommon comme faisant partie d’une « nouvelle ère de solutions intelligentes pour la production d’énergie et, par extension, les voitures électriques.

L’efficacité de la production réduit les coûts pour le fabricant et le consommateur, de sorte que la réplicabilité était la clé du concept. Le fondateur de SunCommon, James Moore, décrit vouloir « un travail rapide dans l’atelier » et un « programme prédéfini » pour garder tous les processus aussi simples et économiques que possible. Chaque cadre est préfabriqué et fabriqué à partir de bois d’œuvre certifié par le Forest Stewardship Council (FSC) du nord-ouest du Pacifique; Le sapin de Douglas est utilisé pour sa résistance et sa capacité à supporter de longues portées. (La conception originale peut accueillir deux voitures sous une seule baie.)

Le système de fondation peut être installé sur un sol nu, du gazon, de la chaussée ou du gravier. Il est fixé avec des vis rectifiées de 6 pieds, ce qui élimine le béton, ce qui représente à la fois une économie financière et une économie d’émissions de carbone. Les piliers hélicoïdaux et les semelles coulées ont été utilisés dans le passé et sont toujours des options viables, mais les vis de terre galvanisées sans bride et trempées à chaud sont la norme de SunCommon car elles ajoutent à la facilité d’installation.

Lorsqu’on lui a demandé pourquoi le système de vis rectifiée est préféré, M. Moore a déclaré que l’objectif était de minimiser les obstacles à la construction. Traditionnellement, les fondations pour les structures à poteaux et poutres ont un pied de page sous chaque poteau, avec un arrimage à chaque endroit; Cette approche ajoute de la complexité, du temps et de l’argent au processus de construction. Cela augmente également l’empreinte carbone d’un projet. « Nous avons tenu compte de la durabilité tout au long de la conception de ce produit », note M. Moore. « Nous voulions rester à l’écart des connexions en acier et des fondations en béton. »

Owen MacDonald, directeur de la division à ossature bois pour New Energy Works, souligne le caractère pratique du type de fondation : « L’un des avantages d’une fondation à vis rectifiée est que c’est quelque chose qu’un GC peut faire seul. Le kit d’auvent leur est envoyé et ils peuvent le soulever eux-mêmes avec du matériel loué. De plus, pour cette structure de taille, l’installation par vis de masse est plus rapide que le coulage de semelles en béton.

Du point de vue du constructeur, Tom Berry de SunCommon souligne que le système de vis à la terre est facilement reproductible et transforme essentiellement les auvents en « kits de montage solaire ».

La charpente préfabriquée signifie que les constructeurs n’ont pas besoin de déterminer de nouvelles efficacités chaque fois qu’ils construisent, à l’exception de quelques changements mineurs en fonction de l’entreprise solaire. (New Energy Works a apporté le concept aux installateurs solaires basés sur la côte ouest pour les aider à lancer l’idée du produit dans cette région du pays.)

Moore délimite trois aspects d’une installation de canopée solaire SunCommon. Tout d’abord, il y a les charges de neige, les charges de vent et les exigences sismiques qu’un ingénieur doit calculer; Moore compare cela à la construction d’un parasol qui jettera de l’eau sur un toit à côtés ouverts, ce qui signifie que la précision de ces calculs est essentielle pour la durabilité à long terme. Deuxièmement, il y a la charpente en bois, dont la conception a une certaine flexibilité intégrée pour s’adapter au calendrier d’espacement des panneaux d’un installateur solaire individuel. En d’autres termes, le système purlin peut varier pour prendre en charge des tableaux de différentes tailles et configurations. La troisième étape est le montage de modules solaires. (La pente du toit est fixe, ce qui signifie qu’elle ne peut pas être modifiée pour optimiser la collecte solaire en fonction de la latitude. Moore dit que cela aurait un impact sur les calculs structurels et nécessiterait une ingénierie supplémentaire travail par emploi.)

Les systèmes d’auvent SunCommon sont plus grands que le système de toit typique et n’ont pas les mêmes marges de recul requises par rapport aux bords du toit ou à la complexité des lucarnes, des cheminées, des puits de lumière et des évents. Leur puissance est supérieure à 10kw. Moore a le même panneau solaire de taille sur son toit que sur sa canopée en bois, mais ce dernier produit 10% plus d’électricité au cours d’une année. Il attribue cette performance aux modules bifaciaux, qui produisent également de l’énergie à partir de l’arrière du panneau avec une exposition à la lumière réfléchie. De plus, dit-il, ils ont fière allure. La feuille arrière transparente permet à une petite quantité de lumière du soleil de traverser les espaces entre les cellules solaires, ce qui en fait un espace lumineux en dessous.

Lors du montage d’un système de panneaux solaires sur un toit, des stratégies de gestion des eaux en vrac sont déjà en place - l’assemblage du toit a (idéalement) été conçu et détaillé pour détourner l’eau de la maison. En tant que structure autoportante, une canopée solaire a besoin de sa propre stratégie. La conception de Moore repose sur un ruban de mousse entre les panneaux, qui ont besoin d’espace pour se dilater et se contracter avec les changements de température.

Les panneaux sont presque affleurants les uns avec les autres et sont serrés en place pour une étanchéité aussi étanche que possible, tout en permettant le mouvement. Après l’installation initiale, certains clients ont choisi d’ajouter des bandes de gouttière sous les panneaux aux coutures horizontales, où l’eau pénètre. Les gouttières reposent sur les pourpres; selon Moore, deux gouttières de 20 à 24 pieds le long de ces veines déplacent 99% de l’eau.

Lorsqu’on lui demande pourquoi les gouttières ne sont pas standard avec chaque kit, Moore explique : « Parce que les clients ont alors la fausse attente qu’il s’agit d’un assemblage étanche. Ce n’est pas le cas. Il y a des choses que les propriétaires peuvent faire pour gérer davantage l’eau s’ils le souhaitent.

Les coûts des auvents solaires de SunCommon varient de 45 000 $ à 55 000 $ selon la taille et la complexité du site. C’est pour l’ensemble du système : fondations, charpente en bois et installations solaires et électriques. Toute personne intéressée devrait se renseigner sur les crédits d’impôt fédéraux, qui couvrent actuellement 30% du coût total.

Les propriétaires intéressés peuvent communiquer avec SunCommon pour obtenir des détails sur l’installation. L’entreprise fait appel à des entrepreneurs locaux pour ériger la charpente en bois et installer le système de panneaux solaires et les connexions électriques, typiques d’une installation solaire. Des précautions sont prises avec la mise à la terre à l’aide d’un onduleur de chaîne. (La technologie d’onduleur au niveau du module en vaut rarement la peine.) Habituellement, les installateurs peuvent revenir à la maison pour se connecter à son système électrique.

Moore se met à la disposition d’autres installateurs solaires qui cherchent à fournir un produit similaire à leurs clients. « L’essentiel est que nous avons besoin de beaucoup plus d’énergie solaire pour résoudre notre crise climatique », dit-il. « Nous voulons soutenir d’autres installateurs solaires qui s’intéressent à cette conception. Nous partageons les meilleures pratiques et ce que nous avons appris au fil des ans pour apporter de beaux panneaux solaires à leur coin de pays.

L’approche adoptée par SunCommon pour la construction de ses auvents solaires permet une flexibilité dans le dimensionnement, qui peut être basée sur la capacité de stationnement ou le nombre de panneaux solaires. Par exemple, le modèle compact comprend 18 panneaux et s’adapte à un véhicule; Le simple peut accueillir 24 panneaux et deux véhicules; et le double comprend 42 panneaux et couvre quatre véhicules.

La conception de la canopée solaire est également flexible en ce qui concerne la fondation, qui peut être Piles hélicoïdales, vis de mise à la terre ou semelles coulées. En général, les conditions du site et le budget déterminent le type de fondation. La méthode de prédilection est les vis de terre, qui offrent une flexibilité maximale, car elles sont mieux en mesure de manœuvrer autour des obstacles souterrains et permettent le forage de corniche. Les piles hélicoïdales sont rapides, faciles et rentables, et elles ont une bonne résistance à l’arrachement. Mais si vous heurtez un gros rocher qu’ils ne peuvent pas gérer, vous n’avez pas de chance. Les semelles coulées sont les plus émettrices de carbone et les plus perturbatrices pour le site.

En récapitulant la genèse de la canopée solaire, Moore a partagé une anecdote sur le panneau solaire du toit de sa maison, qui ne générait pas assez d’énergie après que la famille soit passée aux véhicules électriques. Il s’est demandé ce que serait « l’énergie solaire 2.0 » pour une maison avec des panneaux existants, mais maintenant aussi des pompes à chaleur et des véhicules électriques pour l’alimentation. La canopée était la réponse.

SunCommon et New Energy Works ont produit environ 200 auvents solaires en équipe. Aux nombreux attributs du produit, Moore en ajoute un autre: « Cette conception transforme l’énergie solaire en une pièce maîtresse et amène les gens à en parler d’une manière qu’ils ne font pas habituellement. » Bref, c’est cool et les gens aiment ça.

—Kiley Jacques est rédactrice en chef chez Green Building Advisor.

Photos de Patrick McCormack, gracieuseté de SunCommon, sauf indication contraire.

De Fine Homebuilding #316

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