Brevet FR2288948A1 — publié le 19760521

La présente invention concerne des dispositifs de chauffage et de climatisation de locaux par mur accumulateur de chaleur chauffé électriquement. Dans les dispositifs connus d'accumulation de chaleur provenant d'énergie électrique pendant les-heures de courant électri- que à tarif réduit, les appareils utilisés, fixes ou mobiles , sont cofteux, occupent une partie de la surface au sol et des murs des parties habitables des locaux, ne peuvent utiliser une circulation d'air aussi rationnelle que celle des installations-. de climatisation naturelle, ni autre couplés directement dans des conditions de rendement optimum avec un autre dispositif accumulateur de chaleurs Quant aux dispositifs connus qui accumulent l'énergie solaire sous forme calorifique dans.un mur accumulateur dit "capteur", ils sont étudiés pour emmagasiner la chaleur solaire pendant les périodes-d'insolation et à la restituer pendant cette mEme période d'insolation prolongée pour un laps de temps-par la quantité de chaleur rémanente du capteur. Et pour toutes les autres périodes il est prévu un chauffage d'appoint indépendant entraîne nant ses propres frais d'installation complète, pour une utilisation plus ou moins courte, s'ajoutant à ceux du chauffage solaire.De plus, quels que soient les-dispositifs.de réglage , manuels ou automatiques, permettant au chauffage d'appoint de remplacer le chauffage solaire, ces deux systèmes resteront totalement indépendants et le passage de l'un à l'autre sera forcément discontinu puisque l'on passera du capteur-convecteur solaire aux radiateurs électriques convecteurs, simples ou à accumulation, si on a choisi pour chauffage d'appoint le chauffage électrique Ce changement de réseau calorifique entraîne un changement de régime, une verte d'énergie et une diminution de confort Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inc-on- vénients il consiste, d'une manière générale, à utiliser un mur externe ou interne, portant ou non, de n'importe quelle orientation, ou bien un plafond, en béton, en maconnerie, ou en tout autre matériau, de toute forme, comme accumulateur de chaleur fournie pendant les heures à tarif réduit du courant nlec- trique par des sources électriques placées- à l'intérieur de ce mur comportant une face réfléchissante, et, du cSte opposé, une face émettrice, restitutrice de chaleur, en regard d'un contre-mur réfléchissant te dispositif de l'invention comporte aussi des moyens pour permettre à l'air de circuler par thermosyphonage dans l'enceinte thermique constituée entre le mur et le contre-mur, et pour le diriger ensuite vers les locaux, ou vers l'extérieur, ou sélectivement vers les deux à la fois. Le dessin annexé en Planche I illustre, à titre d'exemple, sans aucun caractère limitatif, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention La Figure I est une vue en coupe schématique d'un dispositif de chauffage et de ventilation conforme à l'invention La Figure 2 est une vue en élévation d'un élément du mur accumulateur du côté de sa face réfléchissante La figure I montre le mur accumulateur I, lvenceinte-ther- mique 2, les locaux à chauffer 3. La chaleur accumule par le mur I est fournie par les résistances électriques I6, placées dans des alvéoles I7, fermés par des portes calorifugées amovibles 18,traversés en diagonale par un courant d'air provenant des conduits de reprise I9 et 20, dessinés schématiquement en pointillé sur la figure 2, qui répartissent la chaleur dégagée dans le mur et améliorent son rendement calorifique0 Notons ici qu'une des variantes possibles des moyens -cour fournir et accumuler la chaleur de source électrique pourrait dtre une scorie de feuilles chauffantes à irradiation répartie, provenant de conducteurs électriques incorpores0 ta restitution de la chaleur accumulée par le mur I se fait par sa face émettrice 4, sombre et rugueuse pour obtenir un pouvoir émissif élevon a face opposée 5 sera au contraire polie et réfléchissante pour obtenir le moindre pouvoir é..iissif. Elle sera calorifugée La chaleur émise par la face 4 du mur est transmise à l'enceinte thermique 9 délimitée par la face interne 6 d'un contremur 6a opposé au mur accumulateur, par la face 7 du plafond et par la face 8 du sol, ces trois faces 6,7,8 étant réfléchis- santes et à pouvoir absorbant mininum. La circulation naturelle par thermo-syphonage de l'air de cette vers les -locaux à chauffer et à climatiser est-facilit-e par l'établissement des dispositifs connus d'ouvertures judicieuser.:lent placées au bas 3 du mur accumulateur 1 nour l'admission d'air frais et à sa partie supérieure 10 nour la sortie d'air chauffes vers les locaux suivant des circulations prévues CI,C?, ainsi qu'aux parties inférieures et supérieures de murs externes choisis d'avance, non représentées sur la figure, pour l'entrée d'air frais extérieur et pour la sortie d'air à renouvelOr. Sur ces ouvertutes et circulations sont disposés des volets II,I9-,13 à deux positions, ou des distributeurs à deux volets ou à trois voies, non représentés sur les dessins, permettant d'obtenir touts les combinaisons:-a) prise d'air frais à l'extérieur puis son entrée par l'ouverture sedans l'enceinte thermique 2 , son réchauffage, son envoi dans les locaux et son évacuation à l'extérieur (configuration de la figure I) ;-b) recyclage de l'air des locaux réchauffé et réutilisé en circuit fermé dans ces locaux; -c)circuit fermé sur la seule enceinte thermique 2 pour accumulation maximum de chaleur; -d) rafratchissement des locaux par prise d'air frais à l'extérieur et évacuation de l'enceinte thermique directement vers l'extérieur le volet 13 étant ouvert et le volet I2 fermé; etc Au cas où les conditions de fourniture de courant électrique aux heures à tarif, ou bien les conditions climatiques, ne permettraient pas d'obtenir une température suffisante, il serait adjoint des radiateurs à résistances électriques et à ventilateur soufflant 14,15 au-dessus des ouvertures inférieures 9 et/ou au-dessous des ouvertures suDérieures I0, chacun d'eux étant indépendant etayant deux commandes séparées, l'une pour le chauffage, l'autre pour la ventilation, permettant toutes les combi nuaisons possibles: tirage naturel, tirage artificiel forcé et/ou induit, solutions mixtes, . etc... Au cas où serait demandée oour une chambre de malade ou autre, une température supérieure 4L'a température générale d'ambiance choisie d'avance et éventuellement préaffichée sur thermostat, un petit radiateur lectrlque soufflant portable donnerait rapi dement l'appoint de chauffage désiré, sans frais d'installation et aux moindres frais de conso;;aaation Les différents moyens de règlage manuels pourront suffire pour des habitations normalement occupées, résidences principales par exemple, ou bien gtre complétés par des tilemostats à tel.é- ratures de consignes minima et maxima pour les locaux et pour le mur accumulateur qui actionneront tous règlages et corninandes automatques de mise en marche ou d'arrêt des dispositifs (je chauffage et de climatisation ci-dessus De plus, un dispositif horaire n'autorisera le fonctionneient des résistances électriques du mur accumulateur que vendant les heures à tarif réduit du courant électrique. Bien entendu, dans tous les cas, la réalisation de l'invention in grena l'exécution d'une isolation thermique dans les locaux à chauffer et à climatiser dans les meilleures conditions d'efficacité et de prix La présente invention peut étre utilisée pour fournir le chauffage d'appoint nécessaire à tout système de climatisation naturelle de locaux par le rayonnement solaire capté dans un mur accumulateur. Ce même mur recevant les résistances. électriques et dispositifs de la présente invention, avec les adaptations nécessaires, serait en mye temps le mur accumulateur de la pré sente invention utilisé deux fois pour un seul et m!me but l'accumulation de chaleur. Les thermostats à températures de consignes mentionnés cides sus permettront à l'énergie électrique de prendre en douceur le relai de l'énergie solaire, par accumulation dans le m8me mur, donc sans les;inconvénients étudiés en titre de cette description -doubles frais d'installation ; -discontinuité des deux moyens de chauffage ; -pertes de charge calorifique, de rendement, de confort ;; -problèmes d'interface entre deux systèmes de chauffage independants Plus qu'un chauffage d'appoint, le dispositif de l'invention constitue un accouplement avec le chauffage solaire par le mur accumulateur commun pour réaliser un système nouveau de chauffage nsolaire-électrique-couplé", Une autre disposition de l'invention est montrée, à titre d'exemple et sans le moindre caractère limitatif, sur les dessins ci-annexés en Planche II La Figure 3 est une vue en coupe schématique d'un mur de fa çade d'un immeuble à étages comportant un capteur solaire couplé avec les dispositifs de l'invention La-Figure 4 est une vue de ce mdme mur en élévation AB, d'un élément avec entre, qui pourrait cotre un module. Les éléments de l'invention décrits plus haut se retrouvent ici, Les radiateurs soufflants éventuels étant placés cette fos-c ci à l'intérieur de ce mur de fagade le contre-mur 6a de la figure I devient ici en figure 3 la paroi 6b en "BIVER", "POLYGLASS", etc délimitant la nouvelle enceinte thermique 2a d'environ 5cm d'épaisseur Selon des dispositions connues, la paroi extérieure 6b sera transparente au rayonnement solaire visible de longueur d'onde de 0,4 à 0,8 micron, aux rayonnements solaire invisible et tellurique jusqu'à une longueur d'onde de 3 microns, et opaque pour les longueurs d'ondes supérieures à 3 microns, enparticulier pour l'infra-rouge lointain de 3 à 10 microns de longueur d'onde Le mur capteur-accumulateur rugueux et de couleur sombre aura un pouvoir émissif élevé dans cet infra-rouge lointain et ses calories émises seront ainsi piégées par effet de serre dans l'enceinte thermique 2a. Le dispositif,objet de l'invention,peut autre utilisé dans tous les cas de chauffage et de climatisation de locaux industriels, commerciaux,d'habitation, dans toutes les orientations, même dans des salles internes Son application est particulièrement intéressante dans tous les systèmes de climatisation naturelle captant l'énergie calorifique du rayonnement solaire dont il prend le reliai de manière souple, continue et économique REVENDICATIOITS lo Dispositif de chauffage et de climatisation de locaux par accumulation de chaleur caractérisé par le fait qu'il comporte un mur et un contre-mur, le mur ayant une face émettrice, restitutrice de chaleur accumulée, en regard du contre-mur, et une face réflectrice du cgté opposé, ainsi que des moyens pour fournir et accumuler dans la masse du mur de la chaleur de source électrique et des moyens pour permettre à l'air de circuler par thermo-syphonage entre le mur et le contre-mur et pour le diriger vers les locaux, ou vers l'extérieur, ou sélectivement vers les deux à la fois, Dispositif de chauffage selon la revendicatianî , caractérisé par le fait que les ouvertures pratiquées dans le mur le contre-mur, les murs internes .et/ou externes des locaux sont munies de volets règlables ou de dispositifs de distribution permettant toutes combinaisons de circulations d'air chaud, ou frais, vers le local et/ou l'extérieur 3 Dispositif de chauffage selon la revendication I ou 2 caractérisé par le fait que les moyens d'apport de chaleur de source électrique comportent des résistances zlectriques à l'intérieur du mur, avec éventuellement des conduits de reprise d'air 4 Dispositif de chauffage selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les résistances sont logées dans des alvéoles ménagés dans le mur. 5. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications I å 4 caractérisé par le fait que les alvéoles sont(nagés dans la face réfléchissante du mur accumulateur et fermés par des portes calorifugées 6 Dispositif de chauffage selon l'une des revendications I à 5 caractérisé par le fait que les moyens d'apport de chaleur de source électrique comportent des feuilles chauffantes munies de conducteurs électriques 7 Dispositif de chauffage selon l'une des revendications I à 6 caractérisé par des thermostats à températures de consi gne pour les locaux et pour le mur accumulateur permettant des règlages et commandes soit à la-main, soit automatiquemento soit sélectivement par l'un et l'autre moyen éventuellement. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications I à 7 caractérisé par un dispositif horaire n'autorisant le fonctionnement des résistances électriques du mur accumulateur que pendant les heures de courant électrique à tarif réduit 9. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications~ I à 8 caractérisé par l'adjonction d'un ou de plusieurs radiateurs-soufflants, chacun d'entre eux ayant deux commandes indépendantes, l'une pour le chauffage et l'autre pour la ventilation IO. Application du dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent aux installations.*de captage du rayonnement solaire, le mur accumulateur pouvant étre le capteur, et le contre-mur étant remplacé, de préférence, par les glaces de l'installation solaire, pour réaliser un système nouveau de chauffage n solaire-électrique-couplé "