Brevet FR2376378A1 — publié le 19780728

La présente invention concerne une installation de toiture pour terrasse ou atelier, comprenant une couverture de protection contre le froid ou le rayonnement solaire et une structure de support de cette couverture. Les terrasses des établissements publics sont fréquentées, souvent, pendant le jour et pendant la soirée. Au printemps, par exemple, il est désirable que le rayonnement solaire atteigne directement la terrasse, alors qu'en été et spécialement aux heures de fort ensoleillement, la présence d'une couverture opaque protégeant la terrasse et y projetant son ombre est avantageuse puisque le public désire, d'une part, se tenir en plein air, et d'autre part, être à l'abri d'un rayonnement direct désagréable par son intensité. Dans les ateliers, on cherche à utiliser la lumière du jour de façon optimale, mais pendant les saisons les plus chaudes ou dans les contrées chaudes, on désire tamiser de façon convenable l'ensoleillement direct. Les terrasses sont-en général équipées d'une o installation de protection qui, en position d'emploi, est entièrement opaque aux rayons du soleil. Ces installations connues empêchent le rayonnement solaire de parvenir au sol, mais elles en absorbent une partie et réemettent cette énergie vers la terrasse sous forme de rayonnement calorifique, qui pourrait utilement être récupéré pour satisfaire à d'autres besoins énergétiques. Le but de la présente invention est de créer une installation de toiture capable de protéger une terrasse au un atelier d'un rayonnement solaire intensif et d'y projeter de l'ombre, tout en permettant de récupérer et de transférer la chaleur ainsi captée. En outre, l'installation selon l'invention permet, en cas de temps couvert ou de faible ensoleillement, de laisser le rayonnement diffus parvenir à la terrasse ou dans l'atelier. L'énergie thermique emmagasinée pendant la journée est à disposition le soir pour réchauffer l'espace maintenu à l'ombre pendant le jour ou pour tout autre emploi. Dans ce but, l'installation selon l'invention est caractérisée par le fait que la couverture comporte une série de réflecteurs cylindro-paraboliques allongés équipés chacun d'un tube disposé selon leur ligne de foyer, ces tubes étant parcourus par un fluide caloporteur et connectés à un circuit qui comporte un accumulateur de chaleur et une pompe de circulation et en ce que les réflecteurs sont mobiles en rotation autour de ladite ligne de foyer et commandés par un dispositif automatique qui, en cas d'ensoleillement direct, les dirige vers le soleil, ce qui projette une ombre sur la terrasse ou dans l'atelier et assure l'accumulation de chaleur dans l'accumulateur alors qu'en l'absence d'ensoleillement, les réflecteurs sont dirigés vers le sol pour réemettre par rayonnement calorifique au moins une partie de l'énergie captée. On va décrire. ci-après, à titre d'exemple, une forme dtexécution et quelques variantes de l'objet de l'invention. La fig. 1 représente la terrasse d'un établissement public avec une installation de toiture å réflecteurs orientables, la fig. 2 est une vue schématique d'une partie de l'installation de toiture de la fig. 1, la fig. 3 montre l'installation de la fig. l dans la position qu'elle prend en cas de rayonnement diffus parvenant au sol, la fig. 4 montre 1t installation de la fig. 1, le soir, dans la position de restitution, la fig. 5 est une vue en plan d'une partie des réflecteurs de la toiture de l'installation de la fig. 1, la fig. 6 est une vue en coupe à travers un des réflecteurs de la toiture de la-fig. 5, la fig. 7 est une vue en élévation schématique montrant deux réflecteurs de construction simple, et la fig. 8 est une vue desomoyens de pivotement prévus aux extrémités des tubes. Les fig. l, 3 et 4 représentent la ter-rasse d'un établissement public pourvu d'une installation de toiture 2. Celle-ci est portée par une armature qui comprend des poutres horizontales 4 et des montants verticaux 3. La terrasse peut être fermée par des parois latérales la et lb. L'installation de toiture 2, qui projette de l'ombre sur le sol pendant le jour, com porte un ensemble de réflecteurs cylindro-paraboliques 5 qui sont montés pivotants autour d'un axe coïncidant avec leur ligne de foyer. Les réflecteurs 5 s'orientent automatiquement vers le soleil. Durant les jours ot le ciel est couvert, comme le montre la fig. 3, où on a représenté un nuage 7, les réflecteurs 5 sont amenés dans une position verticale, de sorte que le rayonnement diffus 8 parvient à la terrasse sans être fortement entravé. A la fig. 4, les réflecteurs 5 sont dirigés vers le bas et rayonnent l'énergie accumulée pendant le jour sous forme de rayonnement infra-rouge vers le sol. Le voile de protection 9 qui sera avantageusement fait en un matériau transparent empêche que la pluie tombe sur le sol de la terrasse ou sur les réflecteurs. Dans les régions à faibles précipitations, ce voile pourrait être omis. A la fig. 5, on voit une vue en plan d'une partie de la toiture 2, comprenant un groupe de réflecteurs 5 dont l'un est visible en coupe à la fig. 6. Les réflecteurs 5 présentent à chaque extrémite une paroi latérale 10 formant avec les éléments longitudinaux 11, 12, 13 une cage supportant une série de miroirs cylindro-paraboliques 14. La face externe de chaque paroi latérale 10 porte une roue dentée 15 fixée rigidement à cette paroi latérale. Un tube 17 traverse une ouverture 16 au centre de la roue 15 et une ouverture correspondante dans la paroi 10. Ce tube est disposé coaxialement à la ligne de foyer du réflecteur 5 et conduit un fluide caloporteur dans la zone de captage du réflecteur.Les tubes 17 sont fixés rigidement aux supports 3 tandis que les réflecteurs peuvent basculer autour des tubes 17. On peut aussi, et selon les cas il est nécessaire de prévoir que les tubes 17 soient solidaires des réflecteurs 5. En effet, lorsqu'il atteint une certaine température, le tube 17 doit être isolé du côté opposé à celui qui reçoit la chaleur, afin d'éviter des pertes d'énergie. Dans ce cas, il est prévu à chaque extrémité du tube 17 une liaison rotative 39 entre le tube et les collecteurs d'amenée et de départ 19, 20 et 21. Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 5, le tube 17 traverse trois réflecteurs 5. Une extrémité du premier tube, à droite, est raccordée par un coude 18 une tubulure 19 raccorde à un accumulateur de chaleur (non représenté).L'autre extrémité du tube 17 est re liée au tube suivant 17 par une pièce tubulaire 20 en U. Le dernier tube 17, du côté gauche, est relié par un autre coude 18 à une tuyauterie 21 raccordée également à l'accumulateur de chaleur. Le fluide caloporteur traverse les réflecteurs en suivant un chemin en méandres et parcourt ainsi toute la zone active du capteur solaire. Au moyen de crémaillères 22 pourvues entièrement ou partiellement de dentures 23 en prise avec les roues dentées 15, les réflecteurs 5 sont déplacés en synchronisme, autour de l'axe que forme leur ligne du foyer. Sur un arbre 24 sont montées d'autres roues 25 qui entraient les crémaillères en mouvement rectiligne vers la droite et vers la gauche alternativement (fig. 5 et 6). L'arbre 24 est actionné par un dispositif de commande 26 qui comporte un moteur et un réducteur. Le dispositif de commande est mis en action par un dispositif de pilotage 27 qui comporte un interrupteur à trois positions 28. Dans une position, le moteur est branché sur un dispositif automatique ayant pour effet d'orienter les réflecteurs vers le soleil et de les déplacer en fonction de ses déplacements. Le dispositif comporte une sonde 29 qui émet des signaux dépendant de l'écart entre la position des réflecteurs et celle du soleil. Le dispositif de commande est actionné de manière à annuler ces signaux. La sonde 29 est fixée à un des réflecteurs 5 et effectue donc les mêmes mouvements (fig. 1). Dans la seconde position de l'interrupteur 28, le dispositif de commande reçoit un signal qui amène les réflecteurs dans une position où ils sont dirigés verste bas (fig. 4). Enfin, dans la troisième position, le dispositif de commande reçoit un signal qui dirige les réf lec- teurs comme le montre la fig. 3. La fig. 2 montre les pièces les plus importantes de l'installation décrite ci-dessus, et cela schématique- ment. Les tubes 17 des différents réflecteurs 5 sont connectCs en parallèle. te fluide caloporteur qui, de préférence, sera un liquide, est refoulé par une pompe 30 dans la tuyauterie 19 et par l'intermédiaire du distributeur 31 dans les tubes 17. I1 passe ensuite par le collecteur 32 puis est amené par une conduite 21 à un accumulateur 33 qui contient un échangeur de chaleur 34. De cet échangeur le fluide retourne à la pompe 30. Quand les réflecteurs 5 suivent la trajectoire du soleil au cours de la journée (fig. 1), la terrasse 1 est ombragée par l'installation de toiture. Les rayons 6 ne sont pas seulement interceptés avant d'atteindre l'espace couvert par la toiture, leur énergie est également utilisée pour réchauffer le fluide caloporteur qui circule dans les tubes 17. La chaleur cédée au fluide parvient donc dans l'accumulateur 33 par l'intermédiaire de l'échangeur 34. Pendant la nuit, l'interrupteur se trouve dans la seconde position, de sorte que les réflecteurs 5 sont dirigés, comme le montre la fig. 2, vers le bas. Dans cet état, l'accumulateur 33 restitue la chaleur emmagasinée au fluide caloporteur et cette énergie calorifique est transmise aux tubes 17 qui, par l'intermédiaire des réflecteurs, l'irradient sur le sol de la terrasse. Si, pendant des jours sans soleil, la capacité de l'accumulateur 33 est insuffisante, on peut prévoir un échangeur de réserve 35 dont l'énergie est fournie par un combustible ou par l'électricité. Pour obtenir une bonne isolation vers le haut, quand les réflecteurs 5 sont dirigés vers le bas, il est avantageux de prévoir des réflecteurs revêtus sur leur face arrière d'une couche isolante 37 (fig. 7). Dans des installationsdestinées à des régions de climat très chaud, il suffit que la forme des réflecteurs soit en arc de cercle comme le montre la même fig. 7 où les éléments 38 des réflecteurs 36 sont vus en coupe. Lorsaue le ciel est couvert, les rayons du soleil n'atteignent pas le sol. L'interrupteur 28 de l'installation de commande 27 est placé dans sa troisième position, ce qui a pour effet que les réflecteurs 5 basculent dans la position de la fig. 3. Le rayonnement diffus 8 parvient ainsi pratiquement sans obstacle sur la terrase. I1 est clair que lorsque les-réflecteurs occupent cette position, ils ne captent aucune énergie calorifique et n'en fournissent pas non plus à la terrasse. La pompe 30 sera donc arrêtée lorsque le commutateur sera dans cette position. Elle sera enclenchée et déclenchée par l'installation de commande 27 et par l'intermédiaire de la connexion 41. D'autres avantages de l'installation décrite ci-dessus sont les suivants : Le choix de réflecteurs cylindroparaboliques permet de capter et d'utiliser l'énergie solaire à une température relativement élevée, ce qui permet de réduire les dimensions de l'accumulateur et d'utiliser des systèmes de chauffage conventionnels. Grâce à la hauteur élevée du niveau de température, il est possible, specialement dans les régions méridio- nales, de mettre en service des machines frigorifiques à absorption pour diminuer la température des locaux. Les réflecteurs ont une triple fonction Ils servent, premièrement, à faire de l'ombre sur la terrasse, secondement à capter l'énergie solaire afin de permettre son accumulation, et troisièmement, à irradier la terrasse 1 par chauffa- ge infrarouge le soir. L'installation décrite ci-dessus ne necessite que de faibles investissements en matières premières et en frais de fabrication, grâce à sa simplicité. En outre, elle fonctionne d'une façon rationnelle en récupérant l'énergie dont elle protège la terrasse. Son utilisation permet d'éviter en totalité ou au moins partiellement les frais d'une installation de climatisation, d'une couverture ombrageante, d'un système de chauffage ou de tamisage de la chaleur. Son prix est plus que compensé par l'économie réalisée sur ces installations conventionnelles qui restaient nécessaires, en l'absence de l'installation décrite. REVENDICATIONS 1. Installation de toiture pour terrasse ou atelier comprenant une couverture de protection contre le froid ou le rayonnement solaire et une structure de support de cette couverture, caractérisée en ce que la couverture comporte un ensemble de réflecteurs cylindro-paraboliques (5) montés rotativement autour d'un axe et un ensemble de tubes capteurs (17) dis posés chacun selon la ligne du foyer a d'un réflecteur et en ce que l'installation comporte en outre un dispositif d'entraînement (26) capable de faire pivoter les réflecteurs autour d'un axe coinci- dant avec ladite ligne de foyer, un dispositif de commande capable d'orienter automatiquement les réflecteurs dans la direction du soleil ou, en cas d'absence de rayonnement, de les diriger vers le sol, et un circuit de captage de l'énergie solaire et de chauffage de la terrasse comportant un ensemble de tubulures raccordées aux tubes capteurs, une pompe de circulation, un échangeur de chaleur et un accumulateur. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de commande (27) comporte un sélecteur (28) capable de commander l'orientation automatique des réflecteurs vers le soleil, leur renversement en direction du sol ou leur fixation dans une position telle que le rayonnement diffus n'est entravé que dans une mesure minimale. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les réflecteurs (5) -sont recouverts d'une verrière (9) transparente. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la terrasse ou l'atelier est fermé latéralement par des parois. 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les réflecteurs (5) sont recouverts ext- rieurement d'un revêtement isolant (37). 6. Installation selon-la revendication 1, caractérisée en ce que les tubes sont fixés rigidement aux réf lec- teurs, sont raccordés à leurs deux extrémités par des joints tournant à un collecteur et porte une protection calorifuge sur leur côté opposé au réflecteur.