Brevet FR2415780A1 — publié le 19790824

La présente invention se réfère aux dispositifs qu'on utilise pour collecter la chaleur rayonnée par le soleil. On sait que l'énergie thermique provenant du soleil se localise surtout dans l'infra-rouge. Par conséquent en utilisant des liquides, et plus particulièrement l'eau, qui absorbent ces radiations, l'on peut récupérer la chaleur solaire et l'accumuler en vue de sa ré-utilisation ultérieure. Si, comme c'est le cas pour l'eau, le liquide utilisé est transparent a la lumière visible, on peut en outre établir ainsi de véritables parois liquides, notamment pour serres, qui pendant le jour laissent passer la lumière, mais arrêtent la cha' leur en assurant une réserve de chauffage pour la nuit. On a proposé divers dispositifs pour réaliser de telles parois liquides. I1 est possible de faire circuler le liquide intéressé entre deux panneaux en verre ou en matière synthétique transparente. Mais on se heurte å des problèmes d'étanchéité et de toute ma nière on aboutit a des constructions lourdes et coûteuses tant en ce qui concerne leur prix de revient que leurs frais d'installation. L'invention vise au contraire à permettre d'établir un dispositif de paroi liquide de construction particulièrement simple et légère, qu'on puisse appliquer notamment à tout genre de serre sans que cela pose des problèmes d'installation compliqués. Conformément a l'invention un dispositif de paroi liquide comprend une structure à nid d'abeilles disposée dans un plan non horizontal de manière a comporter un bord supérieur sur lequel le liquide considéré est déversé et un bord inférieur à partir duquel il est évacué, les alvéoles étant de section suffisamment réduite pour qu'il y forme capillarité des masses qui les obturent de façon stable en dépit de son ruissellement sur les faces de la structure, et l'angle d'inclinaison du plan de celle-ci par rapport a la verticale étant inférieur a la limite pour laquelle ce liquide se détache de ladite structure pour s'écouler verticalement au lieu de passer de chacune des alvéoles a celles situées immédiatement au-dessous. Le dessin annexé, donné a titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe verticale montrant un dispositif suivant l'invention appliqué à une serre. Fig. 2 est une vue de cté d'une partie de la structure à nid d'abeilles. Fig. 3 en est une coupe verticale montrant les petites masses liquides qui obturent les alvéoles et indiquant les trajets du ruissellement. Fig. 4 est une coupe très schématisée d'une serre comportant application d'un dispositif suivant l'invention. Fig. 5 est une vue de côté d'une variante de barrette support a partie intermédiaire remontante. Fig. 6 est une coupe verticale d'une structure d'un dispositif suivant 11 invention comportant un angle d'inclinaison exagéré par rapport a la verticale et dont par conséquent le liquide se détache. Fig. 7 est une coupe partielle indiquant schématiquement comment -l'invention est applicable a une serre a enveloppe plastique. Fig. 8 est une coupe partielle d'un dispositifs suivant l'invention a panneau arrière opaque. Fig. 9 montre le schéma d'une installation de production d'eau chaude et d'obtention d'eau distillée faisant application de l'invention. Le dispositif pour serre représenté en fig. 1 comprend deux panneaux transparents verticaux 1 et 2 situés a un certain écartement l'un de l'autre. Pour simplifier les explications on supposera que le panneau 1 est tourné vers l'extérieur de la serre et le panneau 2 vers l'intérieur. Chacun de ces panneaux est constitué par des vitres 3 maintenues par une armature faite de profilés horizontaux tels que 4, 5, 6 et de profilés verticaux indiqués en 7. Entre les deux panneaux- 1 et 2 et parallèlement a ceux-ci est disposée une structure 8 a nid d'abeilles, faite en aluminium de faible épaisseur. Fig. 2 montre bien la disposition des alvéoles hexagonales d'une telle structure. Dans l'exemple représenté sa retenue en place est assurée par des barrettes hexagonales engagées légèrement a force dans certaines des alvéoles et convenablement fixées au panneau extérieur 1. On a indiqué en 9 une telle barrette directement collée en 10 a une vitre 3. A titre de variante, fig. l montre en il une autre barrette support fixée par un boulon 12 a une ferrures13 soudée contre le côté d'un profilé horizontal 5. On conçoit quton pourrait tout aussi bien fixer des barrettes aux profilés verticaux 7. Au lieu d'être en porte-a-faux, comme montré les barrettes pourraient se fixer aux deux panneaux simultanément. Au-dessus de la structure 8 il est prévu une gouttière 14 percée de trous 15 alignés substantiellement dans le plan vertical moyen de la structure. Dans l'exemple figuré cette gouttière est supportée par des ferrures 16 fixées au profilé supérieur 4 par des rivets tels que 17. Le dispositif comporte dans le bas une autre gouttière 18 disposée au-dessous de la structure 8 et également supportée par des ferrures telles que 19 fixées au profilé inférieur 6 par des rivets 20. Pour utiliser le dispositif ainsi réalisé l'on amène le liquide choisi (eau par exemple) dans la gouttière supérieure 14. I1 s'écoule alors par les trous 15 et tombe sur la structure 8. L'expérience montre que si la section des alvéoles de celle-ci est suffisamment faibli, il y constitue de petites masses 21 (fig. 3) de forme bi-concave qui les obturent de façon stable, le liquide constitutif de ces masses se renouvelant simplement a mesure de l'écoulement, le tout comme indiqué par les flèches F. I1 arrive souvent qu'une bulle d'air telle que 22 se trouve retenue au centre de l'une des masses 21 sans que cela perturbe le double phénomène d'obturation des alvéoles par le liquide et d'écoulement de ce dernier sur toute la hauteur de la structure 8, pour arriver finalement a la gout tière collectrice inférieure 18 après avoir absorbé une fraction importante de l'énergie thermique du rayonnement solaire sous forme de chaleur latente. Les petites masses 21 retenues par la structure 8 réalisent ainsi une véritable paroi liquide continue entre les panneaux 1 et 2 sans que ceux-ci aient a intervenir pour retenir le liquide, ce qui élimine tout problème d'étanchéité. Pour que ces masses 21 puissent se former de façon stable, il faut que les alvéoles soient de section relativement réduite. L'expérience montre qu'on obtient d'excellents résultats avec des alvéoles dont la plus grande dimension transversale (diamètre de la circonférence circonscrite a l'hexagone) se tient entre 8 et 12 mm. Quant a l'épaisseur de la structure, c' est--dire a la longueur des alvéoles, on a intérêt a la choisir juste suffisante pour l'effet d'écran infra-rouge désiré ; il semble qu'on puisse adopter une valeur du même ordre de grandeur que celle précitée, comme figuré. De toute manière le dispositif de paroi liquide absorbe la majeure partie du rayonnement infra-rouge solaire en évitant ainsi la surchauffe de la serre, mais il laisse passer la quasi-totalité de la lumière visible indispensable a la vie des plantes. Les bulles telles que 22 peuvent même jouer a cet égard le- roule de lentilles focalisatrices. Il est en outre important de noter que la structure en nid d'abeilles assure le maintien de cette paroi a l'épaisseur désirée sans exiger un débit d'écoulement important comme cela serait le cas si l'on se bornait a faire couler une pellicule d'eau sur une plaque de verre ou autre matière transparente. L'utilisation de l'aluminium pour constituer la structure 8 comporte, outre l'avantage de la légèreté et de la résistance a l'action de l'eau et/ou de l'air, celui d'assurer aux alvéoles une surface brillante qui réfléchit la lumière au lieu de l'absorber en réduisant ainsi au minimum l'effet d'obscurcissement provoqué par ladite structure. Fig. 4 montre sous forme très schématisée un exemple de serre comportant un dispositif suivant l'invention. Celui-ci, désigné par la référence générale A, délimite l'espace intérieur B de la serre Dans le sol de celle-ci il est prévu une fosse 23 agencée en réservoir d'eau. L'eau de ce réservoir peut etre prélevée par une pompe 24 à travers deux canalisations d'aspiration 25, 26 partant l'une du fond, l'autre du haut de celui-ci, et pouvant être mises sélectivement en action par une vanne a trois voies 27.La canalisation de refoulement 28 de la pompe 24 aboutit a une autre vanne a trois voies 29 dont l'une des sorties est reliée par une-canalisation 30 a la gouttière supérieure (non détaillée) du dispositif A, tandis que de la gouttière inférieure de celui-ci part une canalisation 31 qui débouche dans le haut de la fosse ou réservoir 23. Quant la seconde sortie 32 de la vanne 29, elle est reliée a un radiateur 33, lui-même relié a une canalisation 34 qui débouche dans le fond du réservoir 23. Pendant le jour la vanne 27 relie a la pompe 24 la canalisation 25, tandis que de son côté la vanne 29 -fait communiquer entre elles les canalisations 28 et 30. L'eau relativement froide aspirée par 25 a partir du fond du réservoir 23 est donc refoulée par 28 et 30 dans le haut du dispositif A dans lequel elle s'échauffe pour revenir par 31 dans le haut du réservoir. Celui-ci échange ainsi progressivement son eau inférieure froide contre de l'eau supérieure chaude. La nuit on inverse les vannes 27 et 29, de sorte que la pompe 24 aspire par 25 de l'eau supérieure chaude qu'elle refoule dans le radiateur 33, lequel chauffe l'espace B de la serre, l'eau refroidie aboutissant par 34 au fond du réservoir 23. On a représenté en 35 une canalisation permettant d'amener de l'eau au réservoir 23 pour compenser l'évaporation inévitable. I1 est 9 noter que le panneau intérieur 2 de fig. 1 n'est nul lement indispensable. Son seul avantage est d'isoler l'espace B de l'intérieur du dispositif quand cela est jugé nécessaire, par exemple pour limiter la diffusion de l'air humide qui entoure celuici. Fig. 5 indique une barrette support 36 comportant une extrémité hexagonale 36a propre a s'engager sans jeu dans une alvéole de la structure 8, une courte partie intermédiaire 36b orientée obliquement vers le haut et une partie horizontale de fixation 36c. L'avantage de cette disposition est que le liquide qui ruiselle le long de la structure 8 ne risque nullement de s 'écouler latéralement sur la barrette elle-même. Dans ce qui précède on a supposé que le dispositif de paroi liquide était vertical, mais on pourrait songer a l'incliner de manière a ce que les axes des alvéoles soient davantage orientés vers le soleil. Cela est possible, mais dans une mesure limitée car, ainsi que le montre clairement fig. 6, les petites masses liquides 21 ont alors tendance a se déporter latéralement, de telle sorte qu'au delà d'une certaine inclinaison, le liquide s'écoule verticalement comme montré en 37, en entraînant d'ailleurs éventuellement avec lui certaines au moins des masses 21. Fig. 7 montre l'application du dispositif suivant l'invention à une serre comprenant une enveloppe plastique 38 supportée par une charpente 39. Ici les barrettes supports 40 se fixent directement a la charpente. On peut en général se dispenser de tout panneau intérieur. La disposition suivant fig. 8 ne se distingue de celle de fig. 1 qu'en ce que le panneau intérieur est ici remplacé par une plaque opaque 41 dont la face tournée vers la structure 8 est recouverte d'une couche absorbante et non réfléchissante (par exemple un vernis noir mat), tandis que l'autre face est au contraire polie et réfléchissante de manière a ne rayonner que très faiblement la chaleur. On récupère ainsi une partie au-moins de l'énergie de la lumière visible. L'eau chaude obtenue peut etre utilisée de toute manière appropriée. Bien entendu ce dispositif non transparent ne convient pas pour une serre. Enfin en fig. 9 un dispositif suivant l'invention a deux panneaux latéraux (l'un pouvant être celui 41 de fig. 8) est convenablement fermé latéralement de manière à constituer cheminée d'aspiration d'air pour un ventilateur 42 qu'une canalisation 43 relie à un collecteur d'air 44 monté sur le haut du dispositif, ici réfé rencé C. On aperçoit la canalisation 30 d'amenée d'eau, la gouttière inférieure 18 (la gouttière supérieure se trouvant dans le collecteur 44) et la canalisation d'évacuation 31. L'air refoulé par le ventilateur 42 traverse un échangeur 45 comportant par exemple des tubes parcourus par de l'eau froide arrivant en 46 pour sortir a l'état réchauffé par la canalisation 30 elle-même. Une fraction importante de l'humidité entraînée par l'air qui s'élève dans le dispositif C au contact de la paroi liquide chaude, se condense dans l'échangeur 45 à partir duquel on peut donc extraire de l'eau distillée par une sortie 47, meme si l'eau entrant en 46 est salée ou impure. Il est à noter que rien n'empêche de prévoir le dispositif C à deux panneaux transparents de manière qu'il puisse étre également associé à une serre en remplissant ainsi simultanément-deux fonctions. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu' titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d' exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif collecteur de la chaleur solaire, du genre constitué par une paroi liquide absorbant substantiellement le rayonnement infra-rouge mais laissant substantiellement passer la lumière visible, caractérisé en ce qu'il comprend une structure à nid d'abeilles disposée dans un plan non horizontal de manière à comporter un bord supérieur sur lequel le liquide considéré est déverse et un bord inférieur à partir duquel il est évacué, les alvéoles étant de section suffisamment réduite pour qu'il y forme par capillarité des masses qui les obturent de façon stable en dépit de son ruissellement sur les faces de la structure, et l'angle d'inclinaison du plan de celle-ci par rapport a la verticale étant inférieur à la limite pour laquelle ce liquide se détache de cette structure pour s'écouler verticalement au lieu de passer de chacune des alvéoles a celles situées immédiatement au-dessous. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la structure est faite en aluminium. 3. Dispositif suivant la revendication 1, notamment applicable aux serres de culture, caractérisé en ce qu'il comprend un panneau latéral transparent disposé parallèlement à la structure et à un écartement suffisanicelle-ci pour ne jamais être en contact avec le liquide qui ruisselle sur elle. 4. Dispositif suivant la revendication 1, notamment applicable aux serres de culture, caractérisé en ce qutil comprend deux panneaux latéraux transparents disposés parallèlement à la structure, de part et d'autre de celle-ci et à un écartement d'elle suffisant pour ne jamais être en contact avec le liquide qui ruisselle sur elle. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un panneau latéral transparent et un panneau latéral opaque et non réfléchissant, disposés parallèlement à la structure de part et d'autre de celle-ci et a un écartement d'elle suffisant pour ne jamais etre en contact avec le liquide qui ruelle sur elle. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que la structure est retenue en position par des barrettes engagées dans certaines de ses alvéoles. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que chaque barrette comporte au voisinage immédiat de la structure une partie orientée obliquement vers le haut de manière que le li quide ne tende pas a s'écouler en partie sur la barrette considérée. 8. Serre de culture, caractérisée en ce que l'un au moins de ses cotés est réalisé par un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4. 9. Installation de production d'eau chaude et d'obtention d'eau distill6} caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5 agencé de manière a constituer cheminée, des moyens pour faire remonter de l'air dans cette cheminée et des moyens pour condenser une partie de l'humidité de l'air sortant de celle-ci. 10. Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de condensation utilisent comme fluide de refroidissement l'eau destinée a être déversée sur la structure du dispositif.