Brevet FR2404817A1 — publié le 19790427

La présente invention concerne une installation de climatisation à auto-régulation pour serre, comportant un capteur de lumière solaire de forme plate et un accumulateur de chaleur. Pour favoriser la croissance des plantes, on utilise des serres qui doivent fournir un rayonnement global maximal, même dans la saison froide. Ces serres sont des locaux fermés, dont la construction est principalement réalisée avec un matériau transparent et perméable aux rayons, par exemple du verre. Ces locaux fermés entravent la transmission de la chaleur par convection à d'autres couches d'air, et l'air chauffé par le rayonnement reste à l'intérieur de la serre. Ce processus est aussi appelé généralement effet de serre chaude. Dans beaucoup de cas, cependant, cette accumulation de la chaleur ne suffit pas pour couvrir les besoins thermiques de la serre, de sorte qu'il est nécessaire de prendre des dispositions supplémentaires poúrSchauffer l'ensemble de celle-ci, qui est habituellement mal isolée. On'prévoit aussi souvent, lorsqu'il y a excès de lumière et donc de chaleur, des mesures destinées à protéger l'intérieur de la serre contre les rayons, c'est-à-dire soit des écrans passifs, par exemple une couverture en mats de paille, ou dispositifs de recouvrement similaires, soit des moyens mécaniques, tels que des jalousies actionnées à la main ou par servomoteurs. Le bilan thermique de la serre est influencé de façon moins efficace, du point de vue rentabilité, par l'emploi de ventilateurs ou bien par la simple ouverture des portes et des fenêtres. Dans le cas des serres classiques, il n'est généralement pas prévu d'accumuler l'énergie en excès, c'est-à-dire l'énergie retenue par les écrans, pour compenser les variations naturelles de la température-. Le rapport dé conférence "Chauffage solaire", Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V., 23/24 février 1976, Gôttingen, pages 259 ss, a fait connattre un point de départ pour l'utilisation de capteurs solaires d'appoint dans des systèmes de chauffage pour serres, en vue d'augmenter la rentabilité. Ce rapport propose de stocker l'énergie solaire par l'inter médiane de capteurs, soit directement, soit à l'aide de pompes à chaleur, dans un accumulateur, et d'introduire la chaleur à l'intérieur de la serre selon les besoins. La présente invention a pour objet d'indiquer un dispositif qui permette d'obtenir une régulation économique du bilan thermique et lumineux des serres. Ce problème est résolu, selon la présente invention, par le fait que le capteur peut se remplir d'un fluide caloporteur qui constitue un écran auto-régulateur en cas d'exposition à une quantité de lumière excessive. La présente invention prévoit également que l'accumulateur de chaleur soit placé au-dessous des plantes et constitue un support destiné à recevoir le bac à plantes. Il est également prévu que le capteur soit muni, à sa face supérieure et à sa face inférieure, de conduites qui mènent vers l'accumulateur de chaleur, qu'un élément d'expansion flexible, exposé aux rayons du soleil, et rempli d'un fluide de refoulement légèrement volatil, soit disposé dans une chambre d'installation hermétique, qu'une conduite de refoulement, qui mène à un vase de FefoulementX soit affectée à cet élément d'expansion, et que le vase de refoulement soit relié au système de captage par l'inter- médiaire d'une conduite d'alimentation. On peut ajouter un additif approprié au fluide caloporteur pour obtenir une exposition sélective au rayonnement. Le degré d'exposition au rayonnement peut être librement choisi par une modification de l'épaisseur de la couche de fluide caloporteur dans le capteur plat qui peut être réalisé par exemple sous la forme d'une fenêtre réglable, de type traditionnel. L'absence de pièces mobiles et, de ce fait, la limitation à un strict minimum des problèmes d'entretien donnent des résultats particulièrement avantageux. En prevoyant l'accumulateur de chaleur au-dessous de la terre où poussent les plantes, on évite de chauffer tout le volume de la serre. La chaleur est transmise aux plantes dans la zone des racines, c'est-à-dire de façon particulièrement efficace. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, dont l'unique figure est une vue d'une serre équipée d'une installation de climatisation à auto-régulation, la quantité de lumière arrivant sur la serre étant inférieure à une valeur préétablie. D'après la figure annexée, la serre selon la présente invention se compose essentiellement d'un bâtiment 10, généralement en verre, d'un capteur plat 11, d'un élément d'expansion 12, d'un vase de refoulement 13, d'un accumulateur de chaleur 14 et d'un bac à plantes 15. Une cuve 16 contenant une matière à bas point de fusion, par exemple de la paraffine, est disposée entre l'accumu lateur de chaleur 14 et le bac à plantes 15. Un chauffage d'appoint 17, par exemple sous forme de natte chauffante électrique ou de tout autre système de chauffage classi que, peut être aussi prévu à volonté. Le capteur ll constitue, avec l'accumulateur 14, le système de captage 20, la face supérieure du capteur étant reliée à l'ac cumulateur de chaleur par une conduite d'évacuation 18 et sa face inférieure par une conduite d'amenée 19. Le vase de refoulement 13 est raccordé au système de captage 20 par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 21. Une-conduite de refoulement 22 relie la face supérieure du vase de refoulement 13 à l'élément d'expansion 12, qui est lui-même intégré dans une chambre d'installation 23, hermétique par ailleurs. Enfin, un vase de compensation 24 est en outre prévu au-dessus du capteur 11. L'installation fonctionne selon le principe suivant : dès que le rayonnement de la lumière ou la température extérieure excède une valeur préétablie, un système de pression simple établit un circuit de liquide effectuant l'écran, l'absorption d'énergie, le transport et le stockage voulus. Le remplissage du système de captage 20 a lieu après un échauf fement approprié de la chambre d'installation 23, qui est exposée aux conditions ambiantes de rayonnement et de température exté rieure. L'élément d'expansion 12, qui est par exemple un ballon rempli d'une quantité bien déterminée d'une matière volatile ayant une tension de vapeur appropriée, telle que, par exemple, du fréon/ difluorodichlorométhane, se dilate et refoule l'air qui se trouve dans la chambre 23, par l'intermédiaire de la conduite 22. Par sui te dé la pression engendree dans la conduiFe fluide calopor- teur qui se trouve dans le vase de refoulement 13, et qui, dans le cas le plus simple, est constitué par de l'eau ou par des li quides présentant des caractéristiques particulières, est refoulé dans le système de captage 20, qu'il remplit, par l'intermédiaire de la conduite d'alimentation 21. La circulation du liquide dans le système de captage s'établit automatiquement, dès que le cir cuit est rempli, et dès qu'une circulation par gravité est engen drée par échauffement dans le capteur, par les voies de circula tion constituées par les simples conduites, avec refroidissement dans l'accumulateur. L'eau,utilisée comme fluide caloporteur, peut être additionnée d'un produit antigel. Pour obtenir une exposition sélective au rayonnement, dans le cas des cultures spéciales, etc. 7 on peut y ajouter des additifs appropriés. Une pompe, qui n'est pas représentée sur la figure, peut être utilisée, le cas échéant, pour soutenir la circulation. On peut, de manière simple, modifier l'installation en vue de son utilisation dans différentes zones climatiques en faisant varier l'épaisseur du capteur, c'est-à-dire la colonne de liquide que les rayons de lumière doivent traverser. Une modification de l'angle d'incidence du capteur plat a pour résultat de permettre d'obtenir des longueurs de trajet optique différentes, mais le même effet peut aussi être atteint en faisant varier l'épaisseur de la couche du fluide caloporteur. Pour l'aération de la serre, on peut en outre prévoir que le capteur plat soit disposé de façon orientable. Pour les cas possibles d'excès ou de manque de chaleur dans l'accumulateur 14, on peut avoir recours à deux mesures d'appoint simples. Si une température déterminée ne doit pas être dépassée dans la zone des racines des plantes, il suffit d'insérer une cuve 16 contenant une matière à bas point de fusion, par exemple de la paraffine, entre le bac à plantes 15 et l'accumulateur de chaleur 14. Pour éviter que la température ne tombe au-dessous d'un seuil déterminé, on prévoit le chauffage d'appoint 17 déjà mentionné. Lorsque les conditions ambiantes de température et de rayonnement se sont lentement affaiblies, il se produit une reliquéfaction du fluide de refoulement dans l'élément d'expansion 12. Du fait de la baisse de la pression dans la conduite 22, le vase de refoulement 13 se remplit de fluide caloporteur, de sorte que le capteur il se trouve vidé. Dans cet état, le capteur joue alors le rôle d'une bonneisolation protégeant l'intérieur de la serre contre la transmission de la chaleur par convection. Le vase de compensation 24 sert, de manière connue, à recueillir l'excès de liquide du capteur. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Installation de climatisation à auto-régulation pour serre, comportant un capteur de lumière solaire de forme plate et un accumulateur de chaleur, caractérisée en ce que le capteur peut se remplir d'un fluide caloporteur qui constitue un écran autorégulateur en cas d'exposition à une quantité de lumière excessive. 2.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'accumulateur de chaleur est placé au-dessous des plantes. 3.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon la revendication 1, caractérisée en ce que 1 'accumu- lateur dechaleur constitue un support destiné à recevoir le bac à plantes. 4.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur (11) est muni, à sa face supérieure et à sa face inférieure, de conduites (18, 19) qui mènent vers l'accumulateur de chaleur (14), qu'un élément d'expansion flexible (12), exposé aux rayons du soleil, et rempli d'un fluide de refoulement légèrement volatil, est disposé dans une chambre dtinstal- lation hermétique, (23), qu'une conduite de refoulement (22), qui mène à un vase de refoulement (13), est affectée à cet élément d'expansion, et que le vaae de refoulement est relié au système de captage (20) par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation (21). 5.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'on prévoit un- vase de compensation (24). 6.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'accumulateur de chaleur (14) et le vase de refoulement e13) sont remplis de fluide caloporteur. 7.- Installation- de climatisation à auto-régulation pour serre selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'on prévoit un chauffage d'appoint (17) entre l'accumulateur de chaleur (14) et le bac à plantes (15). 8.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractéri sée en ce que le guide caloporteur comprend un additif approprié pour obtenir une exposition sélective au rayonnement 10.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le fluide de refoulement est constitué par du fréon/difluorodichlorométhane liquide. 11.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la matière à bas point de fusion est de la paraffine. 12.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le degré d'exposition au rayonnement peut âtre librement choisi par une modification de l'épaisseur de la couche de fluide caloporteur dans le capteur plat. 13.- Installation de climatisation à auto-régulation pour serre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur plat est réalisé sous la forme d'une fenêtre orientable de type traditionnel.