Brevet FR2288277A1 — publié le 19760514

L'invention concerne les éléments de récupération d'énergie solaire au moyen de tuyaux de circulation d'un fluide caloporteur logés dans des enceintes fermées à fond iat foncé et dessus transparent, lesdits tuyaux traversant la paroi des enceintes pour leur raccordement A un échangeur de chaleur d'utilisation de cette énergie solaire, à des fins diverses telles que le chauffage de bâtiments, le réchauffage d'eau sanitaire, ou encore le chauffage de l'eau d'une piscine. On réalise ainsi de petites serres fermées dans lesquelles le rayonnement solaire se concentre sous forme de chaleur qui se transmet sur tuyaux de cculation du fluide caloporteur et est finalement conduite à 1' échangeur d'utilisation. On a déjà réalisé de tels éléments de récupération d'énergie solaire, sous la forme d'enceintes de forme parallélépipédique installées d'une façon lodulaire, soit au sol, soit sur des terrasses. Cette solution présente cependant l'inconvénient d' être d'un prix de revient élevé et de nécessiter une adaptation délicate aux divers iodes architecturaux. Le but de l'invention est de réaliser des ensembles d'éléments de récupération d'énergie solaire du type en question qui ne présentent pas les inconvénients précités des ensembles d' éléments connus. cet effet, suivant l'invention, les enceintes sont constituées par des conduits rectilignes parallèles fermés aux deux extrémités à travers l'une, au loin, desquelles passent les tuyaux de circulation du fluide caloporteur pour leur raccordement à l'échAngeur de chaleur. Grace à cette conception particulière, on peut réaliser des ensembles d'éléments de récupération d'énergie solaire qui s'adaptent particulièrement bien à l'architecture courante des toitures ou des terrasses, de manière à fournir une énergie calorifique qu'on utilise directement ou bien qu'on stocke pour la production d'eau chaude. Dans un mode de réalisation avantageux, les conduits qui constituent les serres sont formés par les ondulations de deux panneaux ondulés superposés de façon telle que leurs creux d' ondes soient face à face, le panneau inférieur étant, au soins sur sa face supérieure, mat et foncé, tandis que le panneau supérieur est transp'arent. Ainsi, le panneau inférieur peut être constitué par l'élément de couverture lui-nêie d'une toiture, par exemple un panneau en amiante de ciment, de sorte qu'on ob tient un ensemble économique qui peut très bien être intégré à 1 'architecture d'une toiture classique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à 1' examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation d'ensembles d'éléments de récupération d'énergie solaire suivant l'invention. Sur ces dessins Fig.1 est une vue en coupe faite suivant la ligne I-I de la fig.3 d'un premier mode de réalisation, Bit.2 est une coupe faite suivant la ligne II-II de la fig.3, Fiv.3 est une vue en plan correspondant à la fig.2, Fig.4 illustre une variante de la disposition de la fige1, Piges montre, en coupe, un mode de réalisation avec des conduits de section méplate. Fiv.6 est une coupe d'un mode de réalisation dans lequel les conduits sont constitués par des tubes fixés sur une dalle, Bit.7 est une coupe d'un mode de réalisation où les conduits sont constitués par des tubes fixés dans les gorges d'un panneau ondulé, et Fig.8 est une coupe d'un autre mode de réalisation où les conduits, encore constitués par des tubes, sont logés dans les gorges d'une couverture en tuile. L'ensemble 1 d'éléments de récupération d'énergie solaire sur la toiture d'un bâtiment, représenté sur les fiv.1 à 3, est constitué d'un groupe de conduits rectilignés parallèles 2 fermés aux deux extrémités et renfermant des tuyaux 3 de circulation d'un fluide caloporteur raccordés à deux conduites générales 4, 5 de liaison à un échangeur de chaleur (non représenté) qui permet d'utiliser l'énergie thermique fournie par ledit fluide réchauffé par le rayonnement solaire. Chaque conduit rectiligne 2 est formé par l'association des ondulations correspondantes de deux panneaux ondulés 8, 9 superposés defkçon telle que leurs creux d'ondes soient situés face à face. Au moins la face supérieure du panneau inférieur 9 est mate et foncée de manière à présenter des caractéristiques qui se rapprochent le plus possible de celles du corps noir théorique, afin d'absorber au maximum les radiations calorifiques solaires.Ce panneau est, par exemple, un élément en citent, en amiante-ciment, ou en tôle ondnlée iétallique. Le panneau supérieur 8 est transparent; il est, par exemple, en verre ou, de préférence, en une matière synthétique telle qu'un polyester transparent. Les conduits 2 sont fermés à leurs deux extrémités respec vivement par des plaques 11, 12 emboitées dans lesdites extrémi- tés, ces plaques étant, de préférence, en ratière plastique ou en caoutchouc. Pans l'exemple représenté, les tuyaux 3 parcourus par le fluide caloporteur sont en forme d'épingles à cheveux dont les deux branches traversent les plaques de fermeture Il qui leur servent ainsi de support, à l'une de leurs extrémités0 De place en place, les tuyaux 3 sont supportés aussi à l'intérieur des conduits 2 par des plaques entretoises 14 en caoutchouc ou en ratière plastique fixées aux tubes et enfilées dans les conduits 2 avec un certain jeu pour la conodité du montage de l'ensa- ble. En vue d'améliorer le rendement, on peut avantageusement faire reposer le panneau inférieur 9 sur une plaque d'un naté- riau isolant thermique 17, par exemple en liège aggloméré. En fonctionnement, les radiations solaires qui frappent la toiture traversent facilement le panneau supérieur transparent 8 et viennent frapper les tuyaux 3 disposés à l'intérieur des conduits fermés 2 formant serres; 1' énergie calorifique des rayons qui ne sont pas arrêtés par les tuyaux vient s'accumuler dans le corps noir formé par le panneau inférieur 9. Le fluide qui circule dans les tuyaux 3 se trouve ainsi réchauffé par de l'énergie solaire récupérée par l'ensemble des éléments 1. Comme fluide caloporteur, on peut utiliser un liquide tel que de l'huile ou bien de l'eau, de préférence traitéeet additionnée d'un produit antigel, ou bien de l'air, suivant les applications. Les conduits 2 contiennent un fluide, de préférence de l'air à la pression atmosphérique de sorte qu'on n'a pas à eraindre de conséquences fâcheuses pouvant résulter d'un défaut d'étanchéité. Dans une variante représentée sur la fig.4, les conduits 2 sont constitués, de la jeme façon, par les ondulations de deux panneaux superposés, bayais chacun d'eux ne renferme qu'un seul tuyau, un tuyau 3 sur deux étant raccordé à une conduite commune d'un côté des panneaux, tandis que les tuyaux 4 des conduits intermédiaires sont reliés à une autre conduite commune disposée de l'autre côté des panneaux. Ce branchement peut être préférable, notamment lorsque le fluide caloporteur circule suivant le principe du thermo-siphon. Sur la fig.5, on a représenté un autre mode de réalisation qui diffère de celui des fig.1 à 3 par la forme méplate de la section des conduits 2. Dans l'exemple, cette section est hexagonale avec un fond et un dessus de dimension plus grande que celle des parois latérales. Le principe de la structure de l'ensemble demeure cependant la même, à savoir que les conduits sont formés par la superposition de deux panneaux ondulés 21, 22, le panneau inférieur 21 jouant encore le rôle d'un corps noir, tandis que le panneau supérieur 22 est transparent. Sur la fig.6, on a représenté un mode de réalisation un peu différent dans lequel les conduits 25 sont constitués par des tubes distincts fixés, parallèlement les uns aux autres, sur un support tel qu'une dalle de béton 26. Le positionnement des tubes est assuré, par exemple par des cales 27 en bois fixées entre lesdits tubes dont les extrémités sont retenues par des sangles 28 fixées auxdites cales. Les tubes sont en un matériau transparent et leur moitié inférieure est recouverte d'une peinture mate foncée, par exemple par trempage, afin que cette moitié inférieure réalise un corps noir, tandis que la moitié supérieure demeure transparente pour le passage des rayons solaires. Les tubes sont fermés à leurs deux extrémités par des plaques, comme dans le mode de réalisation de la fig.1 à 3, et les tuyaux 3 qui renferment le fluide cairorteur traversent l'une, au joins, des deux plaques d'extrémités de chaque tube, suivant le type de branchement adopté pour lesdits tuyaux. De préférence, ils sont aussi supportés à l'intérieur des tubes par des plaques intermédiaires du genre des plaques 14 des fig.2 et 3. Le mode de réalisation représenté sur la fiv.? ne se différencie du mode de réalisation de la fig.6 que par le fait que les tubes 25, au lieu d'être fixés sur une dalle de béton, sont fixés dans les sillons d'un panneau ondulé 31, par exemple aussi au moyen de sangles d'extrémités telles que 32. Enfin, la fig.8 montre une autre variante dans laquelle les tubes 25 sont fixés, par exemple au moyen de sangles 34, dans les sillons alignés de rangées de tuiles 35 qui constituent la toiture d'un bâtiment. La construction des éléments selon l'invention permet de les assembler les uns aux autres en série, ce qui simplifie leur utilisation et permet une fabrication d'éléments de dimensions normalisées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux iodes de réalisation décrits et représentés; on peut y apporter des so- difications; suivant les applications envisagées, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICAXIONS 1.- Ensemble d'éléments de récupération d'énergie solaire sur la toiture d'un bâtiment au moyen de tuyaux de circulation d'un fluide caloporteur logés dans des enceintes fermées à fond mat foncé et dessus transparent, lesdits tuyaux traversant la paroi des enceintes pour leur raccordement à un échangeur de chalenr d'utilisation de ladite énergie, caractérisé en ce que lesdites enceintes sont-constituées par des conduits rectilignes parallèles fermés (2, 25) aux deux extrémités à travers l'une, au moins, desquelles passent lesdits tuyaux (3) pour leur raccordement à 1 'échangeur de chaleur. 2.- Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des conduits sont fermées par des plaques (11, 12) emboîtées dans lesdites extrémités. 3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits (2) sont formés par les ondulations de deux panneaux ondulés (8, 9, 21, 22) superposés de façon telle que leurs creux d'ondes soient face à face le panneau inférieur (9) étant, au moins sur sa face supérieure mate et foncée, tandis que le panneau supérieur (8) est transparent. 4.- Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits sont formés par des tubes (25) dont la surface intérieure est revêtue, jusqu'à mi-hauteur, d'un enduit mat et foncé. 5.- ensemble suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes (25) sont fixés dans les sillons d'une toiture formée elle même de panneaux ondulés (32). 6.- Ensemble suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes (25) sont fixés dans les sillons formés par l'alignement des tuiles (35) d1une toiture. 7.- Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure des conduits (2, 25) repose sur un isolant thermique (17). 8.- Ensemble suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les tuyaux (3) sont supportés dans les conduits (2) dans l'une au moins des deux plaques d'extrémités (11,12) de fermeture desdits conduits et dans des plaques entretoises (14) disposées de place en place à l'intérieur desdits conduits.