Charpente

Apr 13, 2023

Synopsis:L'orientation de la maison, les pénétrations de toit, la couverture du couvert forestier et les restrictions de construction peuvent être des obstacles à l'ajout d'unpanneau 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 des sources d'énergie propres renouvelables,production résidentielle sur site gagne en attrait. Beaucoup choisissent d'ajouter des panneaux solaires à leurs toits ; d'autres optent pour des systèmes au sol. Mais parfois, l'orientation de la maison, 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 inférieure à la moyenne. Même s'il y a de la place sur la propriété et que l'orientation est optimale, les montages au sol sont souvent considérés comme des horreurs. Existe-t-il d'autres options ? Oui. Considérez l'auvent solaire à ossature bois.

SoleilCommun —une entreprise certifiée B Corp offrant des solutions solaires et d'autres énergies propres dans l'ensemble du Vermont et de la région de la vallée de l'Hudson à New York — a lancé son auvent solaire à ossature de bois en 2017. Les auvents solaires, qui sont des structures surmontées de panneaux solaires, peuvent être utilisés comme abris de voiture (et bornes de recharge pour véhicules électriques), des revêtements de terrasse, des remises à bois et des 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 àNouveaux travaux énergétiques , une entreprise de conception et de charpente en bois appartenant à ses employés basée à New York et en Oregon, pour fournir des auvents à charpente 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 besoins énergétiques, 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 niches, à forte intensité de main-d'œuvre et d'un coût prohibitif pour les clients.) L'un des avantages du partenariat avec New Energy Works est que la charpente en bois se prête à la fabrication de style production, c'est ainsi que ces kits sont produits - en utilisant 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 remboursement financier (sauf lorsque le propriétaire vend la propriété), alors qu'un abri d'auto avec panneaux solaires aidera à compenser les factures de services publics. Il convient également de noter qu'un auvent solaire utilise l'espace qu'un système monté au sol occupe simplement.

Au-delà des multiples fonctionnalités et incitations financières, il existe un potentiel pour les auvents solaires pour aider à faire avancer l'électrification résidentielle, ce que les deux entreprises adoptent. 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'électricité et, par extension, les voitures électriques.

L'efficacité de la production réduit les coûts tant pour le fabricant que pour le consommateur, la réplicabilité était donc la clé du concept. Le fondateur de SunCommon, James Moore, décrit vouloir "un travail rapide dans le magasin" et un "programme prédéfini" pour que tous les processus restent aussi simples et économiques que possible. Chaque cadre est préfabriqué et fait de bois certifié par le Forest Stewardship Council (FSC) du nord-ouest du Pacifique ; Le douglas est utilisé pour sa solidité 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 6 pi. vis de terre, ce qui élimine le béton, 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 sol galvanisées à chaud et sans rebord sont la norme de SunCommon car elles ajoutent à la facilité d'installation.

Invité à expliquer pourquoi le système de vis de terre est préféré, Moore dit que l'objectif était de minimiser les obstacles à la construction. Traditionnellement, les fondations des structures à poteaux et poutres ont un pied sous chaque poteau, avec un arrimage à chaque emplacement; 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 examiné la durabilité tout au long de la conception de ce produit", note Moore. "Nous voulions rester à l'écart des connexions en acier et des fondations en béton."

Owen MacDonald, responsable de la division des ossatures en bois pour New Energy Works, note l'aspect pratique du type de fondation : "L'un des avantages d'une fondation à vis de terre est que c'est quelque chose qu'un GC peut faire par lui-même. Le kit d'auvent leur est envoyé. , et ils peuvent l'élever eux-mêmes avec du matériel de location. De plus, pour cette structure de taille, l'installation à l'aide de vis de terre est plus rapide que de couler des semelles en béton. »

S'exprimant du point de vue du constructeur, Tom Berry de SunCommon souligne que le système de vis de terre est facilement reproductible et transforme essentiellement les auvents en "kits de montage solaires".

La charpente préfabriquée signifie que les constructeurs n'ont pas besoin de trouver de nouvelles efficacités à chaque fois qu'ils construisent, à l'exception de quelques modifications mineures en fonction de la société 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 décrit trois aspects d'une installation de verrière solaire SunCommon. Premièrement, 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 parapluie qui évacuera l'eau d'un toit avec des 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 structurelle 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 de pannes peut varier pour prendre en charge des réseaux de tailles et de configurations différentes. La troisième étape est le montage des 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. Selon Moore, cela aurait un impact sur les calculs structurels et nécessiterait une ingénierie plus poussée, travail par travail.)

Les systèmes d'auvent SunCommon sont plus grands que le système de toit typique et n'ont pas les mêmes reculs requis par rapport aux bords du toit ou les complexités des lucarnes, des cheminées, des puits de lumière et des évents à affronter. Leur puissance est supérieure à 10kw. Moore a le même panneau solaire sur son toit que sur son auvent en bois, mais ce dernier produit 10 % d'électricité en plus au cours d'une année. Il attribue la 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 solaire de traverser les espaces entre les cellules solaires, ce qui crée un espace lumineux en dessous.

Lors du montage d'un système de panneaux solaires sur un toit, des stratégies de gestion de l'eau 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, un auvent solaire a besoin de sa propre stratégie. La conception de Moore repose sur un ruban de mousse entre les panneaux, qui a besoin d'un peu d'espace pour se dilater et se contracter avec les changements de température.

Les panneaux sont presque alignés les uns avec les autres et sont serrés en place pour un joint aussi serré que possible, tout en permettant le mouvement. Après l'installation initiale, certains clients ont choisi d'ajouter des bandes de gouttière sous les panneaux au niveau des joints horizontaux, là où l'eau s'infiltre. Les gouttières reposent sur les pannes ; selon Moore, deux 20 pieds. à 24 pieds. les gouttières le long de ces coutures déplacent 99% de l'eau.

Interrogé sur la raison pour laquelle les gouttières ne sont pas standard avec chaque kit, Moore explique : "Parce que les clients s'attendent à tort à ce qu'il s'agisse d'un ensemble étanche. Ce n'est pas le cas. Il y a des choses que les propriétaires peuvent faire pour mieux gérer 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 - fondation, 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 contacter SunCommon pour les détails d'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, qui sont typiques d'une installation solaire. Des précautions sont prises lors de la mise à la terre à l'aide d'un onduleur de chaîne. (La technologie des onduleurs au niveau du module en vaut rarement la peine.) Habituellement, les installateurs peuvent retourner 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. "En fin de compte, nous avons besoin de beaucoup plus d'énergie solaire pour résoudre notre crise climatique", dit-il. "Nous voulons soutenir les autres installateurs solaires qui sont intéressés par cette conception. Nous partageons les meilleures pratiques et ce que nous avons appris au fil des ans pour apporter une belle énergie solaire à leur coin de pays également.

L'approche que SunCommon a adoptée pour la construction de ses auvents solaires permet une flexibilité dans le dimensionnement, qui peut être basé 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 single s'adapte à 24 panneaux et deux véhicules ; et le double comprend 42 panneaux et couvre quatre véhicules.

La conception de l'auvent solaire est également flexible en ce qui concerne la fondation, qui peut êtrepiliers hélicoïdaux , des vis de terre ou des semelles coulées. Généralement, les conditions du site et le budget déterminent le type de fondation. La méthode de prédilection est les vis de sol, qui offrent une flexibilité maximale, car elles sont mieux à même de manœuvrer autour des obstacles souterrains et permettent le forage de rebord. Les pieux hélicoïdaux sont rapides, faciles et économiques, et ils ont une bonne résistance à l'arrachement. Mais si vous frappez un gros rocher qu'ils ne peuvent pas gérer, vous n'avez pas de chance. Les semelles coulées sont les plus intensives en carbone et les plus perturbatrices pour le site.

En récapitulant la genèse de la verrière solaire, Moore a partagé une anecdote sur le panneau solaire du toit de sa maison, qui ne produisait pas assez d'énergie après que la famille soit passée aux véhicules électriques. Il s'est demandé ce que serait "Solar 2.0" pour une maison avec des panneaux existants mais maintenant aussi des pompes à chaleur et des VE à alimenter. La verrière 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 fait en parler les gens d'une manière qu'ils ne font pas habituellement." Bref, c'est cool et les gens aiment ça.

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

Photos de Patrick McCormack, avec l'aimable autorisation de SunCommon, sauf indication contraire.

De Fine Homebuilding # 316

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