Brevet FR2386786A1 — publié le 19781103

La présente invention concerne les systémes de chauffage par les rayons du soleil. flans les réalisations actuelles, le fluide chauffé par le soleil est utilisé directement dans les appareils de chauffage, avec réservoir d'eau chaude à usage dtaccumulateur pour les procédés les plus évolués. Les cap teurs solaires en service présentent l'inconvénient dptre inesthétiques et d'occuper un espace important. L'énergie complémentaire, électrique ou autre, nécessaire en appoint représente une part très importante de consommation faoturéeX Le dispositif suivant l'intention améliore les possibilités destocka- ge- d'énergie gratuite accumulée, la surface de captage de chaleur et l'est thétique des bâtiments ainsi équipés.De plus, l'énergie complémentaire peut entre nulle pour une installation dont le rendement thermique a été correctement étudié. En effet, le résultat recherché sera calculé suivant les paramètres de rendement des surfaces de captage et d'emmagasinage des calories captées. Le dispositif objet de l'invention capte les rayons solaires à différentes sources conçues spécialement à ces effets et désignés capteurs. Ces capteurs seront donc incorporés dans différentes parties de la construction et notamment à la couverture et aux vitrages qui représentent dans les réalisations modernes une part importante de la surface exposée au soleil. Pour obtenir un apport d'énergie calorifique d'autres éléments de construction seront aussi équipés de capteurs: portes, volets, pare-soleil, gardecorps, terrasses, murs, claustras, etc... dés que leur orientation sera convenable pour un ensoleillement maximum. Ces différentes sources d'énergie calorifiques peuvent entre utilises communément ou indépendamment suivant les besoins, a l'aide de vannes, commandées éventuellement par l'intermédiaire de thermostats agissant depuis les capteurs ou l'accumulateur. La figure I montre schématiquement, en coupe verticale, une possibilité de réalisation de l'invention. L'accumulateur est construit en dessous du bEtiment pour cet exemple, mais trouvera sa place dans la pratique à la demande de l'état des lieux. Apurés excavation et confection des fondations I destinées à supporter 11 édifice, une isolation 2 appropriée aux déperditions calorifiques est réalisée sur toutes les faces de cet accumulateur. Les tubes de circulation 3 et 4 des fluides sont disposées dans le volume de l'accumulateur ainsi obtenu.Tout le vide restant 5 sera rempli d'un matériau ayant une inertie thermique convenable: sable, argile (simple ou expansée), noir de fumée, charbon de boisF etc... La préfabrication sous forme de réservoir peut être avantageusement réalisée pour cet accumulateur. Dans ce casX le ré ervoir accumulateur pourra entre rempli d'un fluide échangeur de chaleur, éventuellement sous pression ou dépression, au lieu d'un matériau solide utilisé néanmoins dans certains cas.L'accumulateur fonctionne en échangeur de chaleur. Les capteurs disposés sur les différentes parois du bYtimen X envoient des calories à l'accumulateur ou celles-ci sont stockées par la matiére (solide ou fluide) d'échange. Un circuit primaire 3 destiné aa transport du fluide chauffant est donc réalisé depuis les sources de captage (7 et 8 pour i'exemple de la figure T) jusqu'8 l'accumulateur, avec retour du fluide refroidi vers les capteurs. Un circuit secondaire 6, issu de l'accumulateur, assure la répartition du fluide chaud aux appareils de production de chaleur 9. Pour éviter la décharge temporaire de l'accumulateur aux moments des mises en service des appareils de chauffage (par suite dn refroidissement brutal des parties du matériau d'échange en contact dans l'accumulateur) le circuit secondaire 6 sera divisé en plusieurs parties dans l'accumulaX teur par des vannes 10 commandées thermostatiquement, de façon à utiliser successivement les divisions du volume de l'accumulateur afin de permettre la remontée de la température (ou recharge calorifique) des parties refroi dies en contact avec le circuit chauffant 6.Les circuits de fluides comprendront les accessoires habituels des installations de chauffage, tels que vannes (IZ), vase d'expansion (I2), etc... Les capteurs de toiture 7 sont réalisés avec la couverture et font partie intégrante de celle-ci. La figure 2 indique une possibilité de construction de capteur à tubes. Sur une isolation thermique I3 sont fixées des plaques ondulées 14, avec leur systéme de pose de tuiles par dessus. La surface de ces plaques est revêtue d'une peinture ou d'un matériau destiné à améliorer le flux calorifique des rayons solaires sur les tubes de captage X5 (reliés au circuit primaire 3) lesquels seront disposés avant la pose des tuiles en verre I6. Ces tuiles pourront être colorees dans la masse ou peinte s'il est indispensable d'obtenir un effet esthétique. La figure 3 représente en coupe verticale, le profil d'une autre realisation de capteur de toiture construit à partir de feuilles de tôles embouties par exemple, suivant le profil des plaques en verre armé ou plastique de couverture 17. Deux feuilles de tôles constituent ainsi après formage et soudure, un réservoir I8 de fluide à usage de capteur solaire. Une isolation thermique I3 est disposée en dessous des capteurs I8 ainsi formés. Le profil de ce type de capteur depend donc de celui des plaques de couverture transparente adopté. 'est ainsi qu'il est possible drexécu ter un modèle de capteur plat 19 pour toiture (avec plaque de couverture I7) suivant la figure 4 qui a l'avantage de pouvoir être utilisé dans toutes les positions donc dtetre incorporé à d'autres solutions de captages à différents emplacements de la construction. La figure 5 indique un profil d'élément de capteur réalisable par ex- trusion en matiére souple ou rigide. Le fluide du circuit primaire est chauffé dans les alvéoles 20. Ce type de capteur peut être utilisé dans le montage de la figure 4. Un autre exemple de profil d'élément de capteur est représenté à la figure 6. Dans ce cas, le profil de l'élément de captage est obtenu par superposition de plusieurs profils rigides ou semi-rigides ou encore de feuilles souples collées. Le fluide du circuit primaire est chauffé dans les alvéoles 21 par les rayons solaires, à travers la paroi isolante et transparente ou translucide 22. Les capteurs sur vitrage sont réalisés selon la coupe de la figure 7. Le fluide est chauffé entre les vitres 23 et circule par les canalisations 24 rigides ou souples, reliées au circuit primaire 3 (fig. I). Pour adap- tation sur des vitrages existants, on supprime simplement une épaisseur de vitre, du oté de la baie à équiper. Un traitement chimique ou autre approprié, des vitrages en contact aveo le fluide améliorera le rendement calorifique du systéme. La coupe de la figure 8 donne un exemple de montage d'éléments capteurs 25 fabriqués comme à la figure 5 et incorporés sur un panneau de menuise- rie 26 (ce panneau pourrait être une porte, un volet, un panneau pare-soleil, etc..). Un vitrage 27 empoche la fuite des calories captées. Ce mon tagê illustre les possibilités offertes par la réalisation Ftélements capteurs standards utilisables pour toutes surfaces opaques. d'est ainsi que l'on peut réaliser très économiquement un type de capteur t'mobile" ou d'appoint, à partir du schéma de la figure 6. Fabriqué en feuilles souptes collées, ce capteur pliant occupera un minimum d'espace en période de non utilisation. flans une installation compléte du genre représenté à la figure I, il est évident que le fluide ne devra plus circuler dans le capteur au dessous d'une certaine température. Un systéme de régulation automatique doit donc être monté pour parvenir au meilleur résultat. REVENDICATIONS I- Dispositif permettant de capter l'énergie solaire de plusieurs fa- çons pour le chauffage des bâtiments et la production d'eau chaude, carac- térisé par le fait qu'il comporte nn moyen de stockage d'énergie calorifique qui peut entre ainsi utilisée à tous moments. 2- Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que le moyen de stookage de l'énergie calorifique est constitué par un agent accumulateur de chaleur, approprié à la forme de la réserve et qui pourra betre solide: sable, argile expansée ou non, noir de fumée. 3- Dispositif selon la revendication 2s caractérisé par le fait que le réservoir accumulateur peut autre divisé en compartiments séparés pouvant être utilisés indépendamment les uns des autres. 4- Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les compartiments de l'accumulateur peuvent être mis en pression ou dé- pression, dans le cas de conception adaptée. 5- Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait qu'un circuit de chauffage issu des compartiments de l'accumulateur alimente les appareils de production de chaleur et d'eau chaude. 6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 5 caractérisé par le fait que des capteurs solaires peuvent autre apposés sur toutes les parties de la construction et des abords exposés au soleil: toiture murs, terrasses, claustras, garde corps, volets, vitrages, éléments paresoleil, portes. 7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les vitrages capteurs pourront subir un traitement approprié permettant d'améliorer leur rendement calorifique. 8- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que des capteurs spéciaux destinés aux toitures seront incorporés sous une couverture transparente ou translucide, en épousant s'il en est besoin la forme du support. 9- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le rayonnement solaire pourra chauffer également des tubes capteurs par réflection sur un support curviligne et concentration des rayons solaires, sur ce tube par effet optique, dans le cas d'utilisation de ce système pour captage sur toiture principalement. IO- Dispesitif selon la revendication 6 caractérisé par le fait que des éléments capteurs mobiles complets pourront aussi être réalisés et raccordés au circuit de chauffage.