Brevet FR2347628A1 — publié le 19771104

La présente invention a trait à un procédé de chauffage solaire pour une habitation comprenant un capteur avantageusement orienté au sud, un ou plusieurs vitrages destinés a recevoir le rayonnement solaire et posés devant ce capteur et aussi un local situé derrière ce capteur. Comme on le sait, le chauffage des habitations de ce genre repose sur l'effet de serre bien connu. Le rayonnement solaire apporte une énergie luinineuse dont la longueur d'onde est easentiellement située dans le domaine visible ou le proche infra-rouge que le verre ordinaire laiase passer. Une grande partie de cette éner- gie est absorbée par le capteur, par exemple un sur vertical en béton, un réservoir d'eau, ou ou une lasse de sels hydratés. Ce capteur s'échauffe et émet alors un relent calorifique de longueur d'onde bien supérieure au rayonnement solaire et que le verre arrête.Bien que le verre s'échauffe lui aussi et se mette à rayonner à l'extérieur, une grande partie de l'énergie apportée par le rayonnement solaire reste dans le capteur qui constitue une source gratuite de chaleur pour l'habita- tion. I1 reste encore à distribuer dans les locaux de cette habitation la chaleur recueillie à l'aide du capteur. On fait habituellement appel à cet effet à la convection naturelle dite encore "thermocirculation". L'air chauffé sur le capteur s'élève librement derrière le vitrage et pénètre en haut du local par la voie d'une ou plusieurs ouvertures pratiquées dans la partie supérieure du mur, l'air plus froid venant du bas du local étant aspiré par la voie d'une ou plusieurs autres ouvertures pratiquées dans la partie intérieure du mur. Ce capteur doit d'ailleurs avoir une capacité calorifique suffisante et être par exemple formé d'un mur de béton épais, afin que la thermocirculation naturelle ne s'arrête pas dès le coucher du soleil, nais dure torte la nuit. Tout ceci présente l'inconvénient de provoquer un gaspillage considérable de chaleur le jour comme la nuit. Le capteur est en effet constaament à une tewyéra- ture supérieure à celle du local, le seul obstacle aux déperditions de chaleur étant constitué par les vitrages. Or le vitrage situé le plus près du capteur est lui-même porté à une température relativement élevée et dissipe une partie de sa chaleur à l'extérieur à travers les autres vitrages. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. Elle a pour objet un procédé de chauffage consistant à prélever à l'extérieur de l'habitation de l'air de renouvellement, à chauffer cet air extérieur de renouvellement en le faisant passer entre le capteur et le vitrage, et à envoyer cet air ainsi échauffé dans le local. De plus, l1habitation selon l'invention est pourvue d'un ou de plusieurs rideaux réfléchissants sur leur deux faces et insérés entre un vitrage et le capteur, ces rideaux étant susceptibles d'être baissés dès le coucher du soleil, afin de venir couvrir les vitrages. Dans ces conditions, le capteur réfrigéré au moyen de l'air extérieur de renouvellement est plus froid, sur une grande partie de sa surface, que l'air du local, et subit moins de pertes calorifiques. De plus, les rideaux réfléchissants diminuent aussi les pertes calorifiques du capteur pendant la nuit, notamment en réfléchissant la chaleur vers le capteur. Il en résulte que l'habitation conforme à l'invention conserve une plus grande part de l'énergie solaire que les habitations réalisées jusqu'à présent. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va maintenant décrire quelques habitations qui lui sont conformes, et les comparer à une habitation solaire conventionnelle, ces habitations étant représentées schéaatiquement sur le dessin annexé. Sur ce dessin . La figure 1 est une vue en coupe verticale d'une habitation à un seul vitrage selon l'invention, . La figure 2 est une vue en coupe verticale d'une habitation à deux vitrages selon l'invention, . La figure 3 est une vue en coupe verticale d'une habitation à deux vitrages selon l'invention, avec une circulation d'air extérieur de renouvellement diffé rente de celle de la figure 2, . La figure 4 est une vue en coupe verticale d'une habitation conventionnelle, . La figure 5 est une vue en coupe verticale d'une habitation selon l'invention avec une circulation d'air extérieur de renouvellement et une circulation d'air intérieur au local. En se référant à la figure 1 du dessin, on voit qu'une habitation conforme à l'invention comprend un capteur 1, avantageusement constitué par un mur en béton éventuellement doublé d'une couche d'isolant la, comme représenté sur le dessin, par un réservoir d'eau relié à des canalisations de circulation d'eau chaude, ou encore par une masse de sels hydratés (non représentés). Ce capteur, exposé de préférence au sud, est percé à sa partie supérieure d'une ouverture 2 cosuniquant avec une enceinte 3, par exemple l'un des locaux de l'habitation, située derrière le capteur. Devant ce capteur, et en contact avec l'air extérieur, est disposé un vitrage 4 écarté du capteur d'un espace intercalaire 5 et présentant à sa partie inférieurs une ouverture 6. Un rideau 7 réfléchissant sur ses deux faces, de préférence formé d'un film de polyester couvert sur ses deux faces d'un dépit nétallique et d'un vernis protecteur, est inséré dans l'espace 5 entre le capteur 1 et le vitrage 4, un organe de nanceuvre 8 permettant d'amener le rideau d'une position basse, où celui-ci couvre le vitrage 4, à une position haute où le vitrage est découvert. De jour et pendant les saisons froides de l'année, le rideau 7 est monté en position haute, le rayonnement solaire S parvenant alors sur le capteur 1. il en résulte que ce capteur s'échauffe, éehgaffant à son tour à son contact l'air de l'espace intercalaire 5, et établissant ainsi une circulation par convection naturelle. L'air extérieur passant à travers l'ouverture 6 située au pied du vitrage a'sllgge par échauffement sur le capte 1, nonne dans l'espace 5 et gagne le local 5 par la voie de l'ouverture 2, renouvelant ainsi l'atmosphère de ce local tout en chauffant celui-ci.On peut d'ailleurs accélérer la circulation (flèche F) et envoyer une quantité supérieure d'air de renouvellement dans le local au moyen d'un ventilateur 9, avantageusement logé dans l'ouverture 2. Pendant la nuit, le local tend à se refroidir, la chaleur franchissant le wr 1 et le vitrage 4 et se dissipent ensuite dans l'air ambiant. Four éviter cette perte de chaleur, on amène alors le rideau en position basse au moyen de l'organe 8. Ce rideau peut aussi être avantageusement baissé lorsque le soleil vient chauffer trop énergiquement le capteur 1, le local 9 risquant alors d'atteindre des températures excessives. L'organe de manoeuvre 8 est, par exemple, asservi à un détecteur 10 de température inséré dans le mur de béton. Lorsque la température détectée atteint une valeur d'affichage, l'organe de manoeuvre 8, déclenché automatiquement, amène le rideau 6 dans sa position basse ou il intercepte le rayonnement solaire. il convient de noter que ce rideau 7 est lesté à Sa partie inférieure de poids (non représentés) de manière à rester stable et pratiquement immobile, en dépit de la circulation de l'air entre le capteur et le vitrage. Ces poids sont suspendus à des fils noyés dans la couche de polyester du rideau, afin de soulager cette couche des tensions correspondantes. La figure 2 représente une variante de l'invention dans laquelle un vitrage extérieur supplémentaire 4a percé d'une ouverture 6a à sa partie inférieure, et un rideau supplémentaire 7a actionné à l'aide d'un organe de manoeuvre 8a analogue à l'organe 8, sont respectivement posés devant le vitrage intérieur 4 et le rideau 7 de la figure 1, , les rideaux 7 et 7a étant alors insérés entre les deux vitrages 4 et 4a. L'air, éventuellement accéléré à l'aide du ventilateur 9 logé dans l'ouverture 2, circule alors (flèche F) à travers les ouvertures 6a, 6, l'espace 5 et l'ouverture 2. La ligure 3 représente une autre variante dans laquelle on reconnaît le capteur 1, le local 3, le vitrage 4, le vitrage 4a présentant l'ouverture 6a, les rideaux 7, 7a, leurs organes de manoeuvre 8, 8a et le ventilateur 9, tous Ces élésents étant analogues à ceux de mêmes références illustrées sur la figure 2. Toutefois des ouvertures 11 et 12 sont respectivement pratiquées à la partie inférieure du capteur 1 et à la partie supérieure du vitrage 4, la partie supé- rieure et la partie inférieure de ces éléments étant pleines. De plus, le ventilateur 9, avantageusement logé dans l'ouverture 11 du capteur, est indispensable pour assurer la circulation de l'air (flèche F), alors qu'il est possible, corne on l'a vu, de supprimer tout ventilateur dans les habitations faisant l'objet des figures 1 et 2. Sur ces figures, en effet, l'air monte constamment jusqu'au moment où il pénètre dans le local 3. Sur la figure 3, l'air doit, au contraire, après outre monté entre les vitrages, descendre entre le capteur et le vitrage 4, avant de pénétrer dans le local à chauffer.Un tel mode de circulation d'air est toutefois meilleur que ceux des figures 1 et 2, ces derniers étant eus-mêmes bien supérieurs au mode de circulation d'air généralement adopté. Four mieux faire ressortir les avantages de l'invention, on va d'ailleurs maintenant comparer les résultats obtenus dans les habitations des figures 2 et 3 à ceux obtenus dans une habitation conventionnelle chauffée à l'aide du rayonnement solaire (figure 4). Cette habitation comprend aussi un capteur i bordant un local 3 situé derrière et deux vitrages 4a, 4 posés devant le capteur. Toutefois, ces vitrages sont pleins, le capteur présentant à la fois les deux ouvertures 2 et 11 respectivement pratiquées à sa partie supérieure et à sa partie inférieure. Pendant la journée, le rayonnement solaire S passe à travers les vitrages 4a et 4, venant échauffer le capteur. L'air en contact avec ce capteur est alors échauffé et monte, de ce fait jusqu'à l'ouverture 2 par laquelle il pénètre dans le local 3. Cet air, comme il se refroidit ensuite an venant chauffer le local, descend jusqu'à l'ouverture 11, puis remonte le long du capteur. On arrive ainsi, en utilisant la convection naturelle, à faire circuler l'air en circuit fermé (flèche G). Four que l'air puisse continuer à circuler après le coucher du soleil et durant la nuit, on donne au capteur une capacité calorifique suffisante, ce capteur étant par exemple constitué par un mur en béton d'une trentaine de centimètres. il résulte de ce qui précède que le capteur présente, sur toute sa surface tournée vers le rayonnement solaire, une température supérieure à l'air du local. Les pertes calorifiques seront, en conséquence, considérables pendant la journée, et tout à fait excessives dès le coucher du soleil et pendant la nuit. Conformément à l'invention, au contraire, l'air extérieur de renouvellement vient lécher et refroidir le capteur, réduisant ainsi les pertes calorifiques de celui-ci et du local qui le borde. De plus, ces pertes sont encore réduites dès le coucher du soleil et durant la nuit, les rideaux étant alors baissés devant le capteur. il convient d'ailleurs de noter que les pertes calorifiques sont particulière- nient faibles dans l'habitation montrée sur la figure 3. L'air extérieur de renouvellement encore frais circulant entre les vitrages vient en effet réfrigérer le vitrage 4, qui tendrait à prendre des températures élevés an raison de la prolimité du capteur, et à provoquer des pertes importantes, étant donné que seul le vitrage 4a sépare ce vitrage 4 de l'extérieur. D'une manière plus précise, on a établi que l'énergie véhiculée par le rayonnement solaire s'lève à 420 thermies par mètre carré de surface orientée au sud durant la saison de chauffage s'étendant du 1er Octobre au 30 Avril. Sur ces 420 thermies, l'on arrive à récupérer 120 thersies dans l'habitation conventionnelle de la figure 4, et 230 thermies - soit pratiquement le double - dans l'habitation conforme à l'invention de la figure 2, où l'air de renouvellement circule entre les vitrages et le capteur, les rideaux 6, 6a étant baissés pendant la nuit. L'invention présente encore l'avantage de permettre l'utilisation corme capteur d'un un nir de béton assez mince et d'une épaisseur bien inférieure à 30 centimètres. Conformément à l'invention, en effet, l'air de renouvellement vient réfrigérer ce iur, empOchant celui-ci d'atteindre des températures excessives susceptibles de goder les occupants de l'habitation. il est également inutile de donner au mur une grande capacité thermique, les rideaux baissés pendant la nuit entravant le refroi pissement du mur de béton dès le coucher du soleil. Ce mur relativement mince et n'opposant qu'une faible résistance au passage de la chaleur* est particulièrement bien adapté en vue d'être combiné à une batterie de chauffage à air chaud, comme dans l'habitation représentée sur la figure 5. Sur cette figure, on a disposé derrière les vitrages 4a, 4 entre lesquels sont insérés les rideaux 7a, 7, et derrière le mur 1 de la figure 2, une paroi isolante 13 s'étendant entre le plancher 14 et le plafond 15 du local 3. Un espace interca- laire t6 est ménagé entre le mur et la paroi isolante 13, de manière à permettre une circulation (flèche H) d'air intérieur au local par la voie d'ouvertures 17, 18 respectivement percées à la partie inférieure et à la partie supérieure de la paroi isolante 13. il s'établit alors à la fois une circulation d'air extérieur de renouvellement (flèche F) et une circulation d'air intérieur au local (flèche H), l'air venant lécher les deux faces du capteur. Ce capteur échauffe en effet à la fois l'air contenu dans les intervalles 5 et 16, provoquant ainsi en particulier l'ascension de l'air situé dans le local au ras du plancher 14 à travers l'ouverture 17, l'intervalle 16 et l'ouverture 18. Cet air intérieur, mélangé à l'air extérieur arrivent par la voie de l'ouverture 2, passe ensuite sur une batterie de chauffage (non représentée) située à l'intérieur de l'enceinte 3, et de préférence dans un local de l'habitation qui n'est pas adjacent au capteur. Or une batterie de chauffage à air chaud est habituellement associée à des canalisations de répartition d'air ou à un autre dispositif de distribution. L'on peut, en conséquence, faire circuler dans ces canalisations aussi bien l'air extérieur de renouvellement, préalablement échauffé sur le capteur, que l'air intérieur de circulation. il en résulte que l'intérêt des agencements de la figure 5 est particulièrement important dans les périodes d'ensoleillement intenses et prolongé car les locaux adjacents au capteur resteront à température confortable, tandis que les autres locaux à chauffer bénéficieront de l'énergie solaire captée. il est bien entendu que les modes de réalisation cidessus décrits ne présentent aucun caractère limitatif, et pourront recevoir toute modification nécessaire sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. On pourrait ainsi utiliser, à la place des vitrages, des feuilles ou des objets plats en matière plastique transparente, à condition que ces feuilles ou ces objets ne laissent passer qu'une faible partie du rayonnement calorifique du capteur. Dans les revendications suivantes, caractérisant l'invention dans toute sa généralité, le terme "vitrage" doit être considéré comme synonyme de "ltobjet plat" venant entre défini. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage solaire pour une habitation comprenant un capteur, un Titrage destiné à recevoir le rayonnement solaire et posé devant ce capteur, et aussi un local situé derrière le capteur, ce procédé étant caractérisé par la corbinaison des mesures suivantes : On prélève à l'extérieur de l'habitation de l'air de renouvellement On chauffe cet air extérieur de renouvellement en le faisant passer entre le capteur et le vitrage On envoie cet air ainsi échauffé dans le local. 2. Procédé selon la revendication 1, caraetérisé en ce que l'on fait ponter l'air extérieur de renouvellement entre le capteur et le vitrage avant de l'envoyer dans le local à chauffer. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait monter l'air extérieur de renouvellement introduit entre deux vitrages posés devant le capteur, cet air descendant ensuite entre le capteur et les vitrages avant d'entre envoyé dans le local à chauffer. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fait lécher le capteur par l'air intérieur au local, cet air int6- rieur étant ensuite mélangé à l'air extérieur de renouvellement préalablement chauffé entre le capteur et le vitrage. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'air intérieur du local mélangé à l'air extérieur da renouvellement, préalablement chauffé entre le capteur et le vitrage, est à nouveau chauffé dans l'habitation avant de revenir lécher le capteur. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de renouvellement est prélevé au pied du vitrage. 7. Habitation à chauffage solaire comprenant un capteur, un vitrage destiné à recevoir le rayonnement solaire et posé devant ce capteur, et aussi un local situé derrière le capteur, cette habitation étant caractérisée en ce que le capteur et le vitrage sont percés d'une ouverture, au moins un rideau étant inséré entre ce capteur et ce vitrage. 8. Habitation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la partie supérieure du capteur et la partie inférieure du vitrage sont percées d'une ourer- ture. 9. Habitation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un vitrage extérieur supplémentaire posé devant un vitrage intérieur,d'au moins un rideau inséré entre les vitrages et d'un ventilateur de ciIculation, les parties inférieures du capteur et du vitrage extérieur, et la partie supérieure du vitrage intérieur étant percées d'une ouverture. 10. Habitation selon la revendication 7, 8 ou 9, caractérisée en ce qu'un ventilateur de circulation d'air est logé dans l1 ouverture du capteur. 11. Habitation selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'elle est munie d'une paroi isolante disposée derrière le vitrage et le capteur et percée à sa partie supérieure comme à sa partie inférieure d'une ouverture, un espace intercalaire étant ménagé entre le capteur et la paroi isolante. 12. Habitation selon la revendication Il, et destinée à l'application du procédé selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'habitation est équipée d'une batterie de chauffage à air chaud associée à un dispositif de distribution d'air. 13. Habitation selon la revendication 7 ou 9, caractérisée en ce que le rideau, réfléchissant sur ses deux faces, est par exemple forcé d'un film de polyester couvert sur ses deux faces d'un dépit métallique et d'un vernis protecteur. 14. Habitation selon la revendication 13, caractérisée en ce que le rideau est lesté au moyen de poids suspendus à des fils noyés dans la couche de polyester.