Brevet FR2261488A1 — publié le 19750912

La présente invention concerne une installation de chauffage solaire a fluide caloporteur et à accumulation dans les parois chauffantes des constructions permettant le chauffage d'un immeuble par exemple, à partir de l'énergie solaire. Le chauffage par énergie solaire utilisant l'eau chaude comme fluide intermédiaire est utilisé relativement couramment. En générale le captage du rayonnement solaire s'effectue par le moyen de radiateurs à eau avec (ou sans) vitrage formant effet de serre ; la chaleur est stockée sous forme dteau chaude par exemple, ou d'un autre fluide, dans des réservoirs de grande capacité d'où elle est extraite suivant les besoins en utilisant différents procédés traditionnels de chauffage. Il existe également quelques réalisations où la chaleur est stockée sous la forme d'une masse de matériaux solides tels que briques, galets, chauffés par circulation d'eau et d'où la chaleur est extraite par circulation naturelle ou forcée d'air. Lorsque l'installation de captage est simple (radiateur à exposition directe ou radiateur avec vitrage formant serre), la température de l'eau obtenue par le chauffage solaire est relativement basse et les installations d'accumulation et de restitution sont encombrantes et onéreuses En effet, on ne dispose pour le chauffage, dans ce cas, que d'un faible ecart de température entre la température de l'eau du capteur et la température d'utilisation, ce qui entraîne une augmentation du volume de stockage et des surfaces de chauffe des appareils de restitution. De plus, si l'on désire réduire le volume d'accumulation et la surface de chauffe, on est contraint d'utiliser des dispositifs de captage complexes et onéreux utilisant par exemple des dispositifs de concentration du rayonnement solaire, des structures ou couches minces antirayonnantes, Le dispositif de l'invention a pour but d'éviter ces inconvénients et se propose de créer un chauffage par énergie solaire ne nécessitant pas de surdimensionnement du stockage et des surfaces de chauffe. A cet effet, l'invention concerne une installation de chauffage-solaire à accumulation dans les parois chauffantes des constructions caractérisée eh ce qu'elle se compose d'un capteur assurant la transformation de l'énergie solaire en énergie thermique, et d'un ensemble de restitution et d'accumulation constitué par les éléments mêmes de la construction à chauffeur. Ainsi, l'énergie thermique est emmagasinée dans la construction elle-même, ce qui évite la création d'un stockage d'eau chaude et permet de réduire le coût d'installation d'un tel procédé. Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de restitution de l'énergie thermique se compose de canalisations incorporées à la construction, par exemple, suivant la technique utilisée dans les installations de chauffage traditionnel à eau chaude, dans les planchers. Or, pour des raisons de confort, le procédé de chauffage d'un bâtiment par les planchers, plafonds et murs, doit éviter l'utilisation d'eau de température élevée. En conséquence, il se prête bien à l'utilisation defluide relativement basse température produite par le capteur solaire dont le coût sera d'autant plus bas qu'il ne nécessite pas l'obtention de températures de fluide élevées Enfin, ce procédé de chauffage devant s'installer généralement en parallèle avec un chauffage d'appoint traditionnel permet une économie importante en raison du fait que l'énergie solaire est gratuite, et que son utilisation, dans le cas présent, n'entraîne pas d'inconvénients, puisqu'on peut suppléer à son manque ou à son insuffisance sans difficulté à l'aide du chauffage traditionnel complémentaire. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des divers modes de réalisation représentés schématiquement sur les dessins dans lesquels - la figure i est une coupe schématique d'un chauffage solaire installé indépendamment de la construction et appliqué à une maison individuelle, - la figure 2 est une coupe schématique d'une installation de chauffage solaire appliquée à un immeuble, - la figure 3 est une vue schématique du capteur et de l'organe de restitution, dans le cas de l'im meuble objet de la figure 2, - la figure 4 est une coupe schématique d'un capteur disposé dans le garde-corps d'un balcon, - la figure 5 est une coupe schématique d'une installation appliquée à un immeuble, dans laquelle les capteurs sont disposés dans le garde-corps des balcons, - la figure 6 est une coupe schématique d'une installation appliquée à un immeuble dans laquelle les capteurs sont disposés en toîture, - la figure 7 est un détail d'installation montrant l'utilisation d'une telle installation pour la production d'eau chaude de chauffage et d'eau chaude sanitaire. Selon la figure 1, le chauffage solaire se compose : d'un capteur 1, indépendant de la maison 6 et situé en contrebas de celle-ci, de canalisations 2 assurant le transport de l'énergie thermique captée, et reliant le capteur 1 aux parois chauffantes de la maison 6, d'un mur 3 et du plancher 4 de la maison parcourus par les canalisations noyées dans la maçonnerie, le fluide caloporteur étant de l'eau avec antigel par exemple Durant ltensoleillement du capteur i, l'énergie solaire est recueillie par le capteur et transportée par l'eau, sous forme d'énergie thermique1 vers la maison 6. La circulation de l'eau s'effectue par thermosiphon, compte tenu des dénivellés, et l'eau assure le chauffage du mur 3 et du plancher 4. La chaleur s'accumule alors dans le plancher1 le mur et également dans le terrain 5 qui constitue une masse d'accumulation complémentaire. La restitution de la chaleur s'effectue par la surface 31 et 41 du mur et du plancher. La figure 2 représente une coupe verticale d'un immeuble collectif de trois étages équipé d'une installation de chauffage solaire, qui comprend : des capteurs à eau 1 disposés en façade et un réseau de canalisations 2 collectant l'eau des capteurs solaires, une installation centrale 3 de pompage et de régulation, un réseau 4 de canalisations de distribution d'eau chaude aux éléments chauffants 5 incorpores aux planchers 6 et un ensemble d'accumulation constitué par les planchers 6 assurant la restitution de la chaleur par leurs faces 61 et 62 La figure 3 représente un schéma en pers pective du capteur 1 et de l'organe de restitution 5 décrits plus en détail à la figure 2. La figure 4 montre une coupe schématique d'un capteur disposé dans le garde-corps d'un balcon. Selon cette coupe, le capteur se compose d'un radiateur 1, d'une couche d'isolant thermique 2, du revêtement postérieur 3 et éventuellement d'un vitrage extérieur 4 si l'on veut bénéficier de l'effet de serre. La dalle du balcon est repérée 5 et l'intérieur de 1'immeuble 6. Cette disposition en balustrade de balcon autorise l'inclinaison du capteur, ce qui favorise son rendement moyen par rapport à une disposition verticale. La figure 5 représente une coupe verticale d'un immeuble équipé d'une installation de chauffage solaire qui comprend les mêmes éléments que ceux décrits à la figure 2. Sur la figure 5 d'ailleurs, ces éléments portent les mêmes repères qu'à la figure 2. Dans cette application, l'installation est construite sur le même modèle qu'à la figure 2 ; seule varie le positionnement des éléments : en effet, les capteurs sont disposés en balustrade de balcon, position comme vu ci-dessus, qui favorise le rendement de captage grâce à l'inclinaison du capteur. La figure 6 représente une coupe verticale d'un immeuble équipé d'une installation de chauffage solaire qui comprend les mêmes éléments que ceux décrits à la figure 2. Sur la figure 6 d'ailleurs, ces éléments portent les mêmes repères qu'à la figure 2. Dans cette application, l'installation est construite sur le même mode qu'à la figure 2 ; cependant, le positionnement des capteurs est différent : en effet, ils sont disposés en toiture, où ils bénéficient de l'inclinaison de celle-ci pour augmenter leur rendement de captage. De plus, l'installation est complétée par un dispositif de production d'eau chaude sanitaire, dont le détail d'installation fait l'objet de la figure 7, et qui comprend une alimentation en eau froide 8, ainsi qu'une distribution d'eau chaude sanitaire 7. Lafigure 7 représente donc l'équipement de production d'eau chaude qui peut être adjoint à l'installation de chauffage solaire. Cet équipement-comprend les capteurs 1 décrits ci-dessus, -qui alimaitent, grâce au réseau de canalisations 2, un stock tampon d'eau chaude situé dans un réservoir 3. Ce réservoir, disposé au point haut de l'installation, assure l'autorégulation ainsi que la circulation en thermo-siphon de l'eau dans les capteurs, et comporte un évent 31 pour éviter les suspensions, Ce réservoir, d'une part, est raccordé sur le réseau 4 de canalisations de distribution d'eau chaude aux éléments chauffants tels que 5, et, d'autre part, comporte, à l'intérieur de 3, un deuxième réservoir 9 alimenté en eau froide par la tuyauterie 8 et destiné au chauffage de l'eau chaude sanitaire dont la canalisation de distribution est repérée 7. Selon une variante de l'invention, on peut accroître le stock tampon d'eau chaude en utilisant par exemple l'eau d'une piscine pour stocker la chaleur captée par des capteurs tels que i. Selon une autre variante de l'invention, le capteur décrit à la figure 4 est utilisé en remplacement des éléments de construction traditionnels tels que murs, toîtures, car outre-le rôle de capteur, il peut jouer le rôle d'une paroi traditionnelle grâce à la rigidité des éléments qui le composent et à la couche d'isolant thermique qu'il comporte. Enfin, il peut remplacer également des éléments tels que garde-corps, shed, acrotères, allèges. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention'. REVENDICATIONS 10) Installation de chauffage solaire à accumulation dans les parois chauffantes des constructions, carac térisée en ce qu'elle se compose d'un capteur assurant la transformation de l'énergie solaire en énergie thermique, et d'un -ensemble de rextitution et d'accumulation constitué par les mentis mêmes de la construction à chauffer. 20) Installation de chauffage solaire, selon la revendication 1 caractérisée en ce que le capteur se compose de radiateurs à fluide caloporteur avec éventuellement un vitrage, disposés sur la construction. 30) Installation de chauffage solaire, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les radiateurs à fluide caloporteur sont installés sur les nurs exposés au sud, sur la toiture de la construction, constituent la balustrade de balcons ou tout autre partie du bâtiment exposée à l'ensoleillement dont ils constituent l'habillage. 4 ) Installation de chauffage solaire, selon Itune quelconque des revendications i à 3, caractérisée en ce. que les capteurs sont installés à la place de la paroi tradi -tionaelle de bâtiment et jouent, en plus du rôle de captage, celui impartie à cette paroi. 50) Installation de chauffage solaire, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur se compose de radiateurs à fluide caloporteur installés indépendamment de la construction en contrebas de celle-ci, l'alimentation de l1accumulation et de la restitution se faisant en thermo-siphon. 60) Installation de chauffage solaire, selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de restitution de l'énergie thermique se compose de canalisations incorporées à la construction. 70) Installation de chauffage solaire, selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'accumulation de l'énergie thermique se compose des- éléments de la construction, par exemple du matériau constituant le plancher ou les murs. 80) Installation de chauffage solaire, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est montée en parallèle avec un chauffage d'appoint traditionnel assurant la complémentarité en cas de défaillance ou d'insuffisance d'énergie thermique solaire. 90) Installation de chauffage solaire, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle produit, en parallèle, l'eau chaude de chauffage et l'eau chaude sanitaire. 100) Installation de chauffage solaire, selon ltune quelconque des revendications 1 et -9, caractérisée en ce que le bassin d'une piscine est utilisé comme capacité d'accumulation complémentaire.