Brevet FR2415779A1 — publié le 19790824

La présente invention concerne un dispositif de chauffage solaire à accumulation. L'invention a pour but de réaliser un dispositif de chauffage solaire capable d'emmagasiner de la chaleur pendant la journée, et de restituer cette chaleur pendant la nuit. L'invention a également pour but de réaliser un dispositif de chauffage solaire capable de restituer de fanon contrsiée la chaleur emmagasinée, pour assurer une véritable climatisation d'un bâtiment. L'invention a aussi pour but de réaliser un dispositif de chauffage solaire capable de s'intégrer dans une habitation sans être inesthétique, sans nécessiter la construction d'une infrastructure spéciale coûteuse, et sans être encombrant. Un dispositif de chauffage solaire à accumulation suivant l'invention comprend au moins une boite de chauffe intégrée dans un mur d'un bâ- timent et comprenant d'une part un écran extérieur qui laisse passer le rayonnement solaire, mais qui est opaque aux rayons infra-rouges, et d'autre part une surface de chauffe noire située à l'arrière de écran extérieur, et il est caractérisé en ce que la surface de chauffe est constituée par la face externe d'un élément de cloison comprenant une série de briques réfractaires, la face interne dudit élément de cloison étant recouverte par un isolant thermique tandis que cet élément de cloison comporte des passages internes dans lesquels de l'air peut circuler en se réchauffant au contact des briques. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'orifi- ce d'entrée des passages internes dans lesquels de l'air peut circuler est susceptible d'être obturé par un volet à orientation réglable, ce volet étant commandé par un thermostat à bilame métallique sensible à la température régnant à l'intérieur du bâtiment. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'élément vertical de cloison en briques réfractaires prend directement appui sur un mur porteur extérieur du bâtiment. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la botte de chauffe est intégrée dans un mur extérieur à la manière d'une fenêtre, l'écran extérieur étant garni de petits bois pour donner l'illusion d'une fenêtre. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'écran extérieur est constitué par trois plaques de verre parallèles maintenues à une faible distance les unes des autres. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les trois plaques de verre constituant l'écran extérieur sont inclinées par rapport à la verticale, leur bord supérieur étant en retrait par rapport à leur bord inférieur. Suivant une variante del'invention, la botte de chauffe est intégrée dans le sous-bassement d'un mur extérieur du bâtiment, au-dessous du niveau du plancher du bâtiment, et en regard d'un vide sanitaire délimité entre le plancher du b timent et le sol, l'air qui traverse les passages internes de l'élément vertical de cloison étant pulsé vers le haut, à travers des ouvertures prévues dans le plancher du bâtiment. Suivant une autre variante de l'invention, l'élément de cloison comporte de plus un serpentin interne dans lequel peut circuler un liquide à réchauffer. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'élément de cloison en briques réfractaires ne s'étend pas jusqu'en haut de la botte de chauffe, mais est limitée à la zone de la botte de chauffe effectivement atteinte par les rayons solaires, l'espace délimité au-dessus de la cloison en briques réfractaires étant garni d'un isolant thermique. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les briques réfractaires sont à base de terre de magnésie. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 représente, vu de l'intérieur, un dispositif de chauffage solaire suivant l'invention. - Figure 2 est une section II-II (fig 1). - Figure 3 est une vue schématique en section verticale d'un b ti- ment équipé d'un dispositif de chauffage solaire suivant l'invention. - Figure 4 est une vue extérieure partielle de ce b timent. - Figure 5 est une vue schématique en section verticale d'un bati- ment équipé d'un dispositif de chauffage solaire suivant une variante de l'invention. On a représenté sur les figures 1 et 2 un dispositif de chauffage solaire à accumulation selon l'invention, comprenant une botte de chauffe 1 intégrée dans l'épaisseur d'un mur 2 de bâtiment. La botte de chauffe 1 comprend d'unè part un écran extérieur 3 et d'autre part une surface de chauffe 4 entre lesquels un espace fermé 5 contient de l'air. L'écran 3 est légèrement incliné par rapport à la verticale, son bord supérieur étant en retrait par rapport à son bord inférieur. Cet é- cran 3 est constitué par trois plaques de verre parallèles maintenues à une faible distance les unes des autres. La plaque interne est de préférence en verre trempé. Les faces internes de la botte de chauffe 1 sont noires et opaques. La surface de chauffe 4 est constituée par la face externe d'un élément vertical de cloison 6 en briques réfractaires 7. Ces briques sont de préférence à base de terre de magnésie, et sont douées d'une forte inertie thermique. L'élément de cloison 5 comporte des passages internes dans lesquels l'air peut circuler. Ces passages internes 8 sont verticaux, et s'étendent entre un orifice d'entrée inférieur 9 et un orifice de sortie supérieur 10. Les orifices 9 et 10 s'ouvrent à l'intérieur du bâtiment, et l'orifice 9 est susceptible autre plus ou moins obturé par des volets oscillants 11. Un thermostat à bilame métallique 12, sensible à la température régnant à l'intérieur du bâtiment, commande les mouvements vo- lets11. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'élément de cloison 6 prend directement appui sur le mur porteur 2. Cela est particulièrement avanta gens, car les briques réfractaires 7 sont très lourdes. Elles peuvent être incorporées à la construction du b timent sans nécessiter une infrastructure spéciale. L'élément de cloison 6 ne s'étend pas jusqu'en haut de la botte de chauffe 1. L'espace délimité au-dessus de cet élément de cloison 6 est garni d'un isolant thermique 13. Il peut s'agir de laine de verre. La face interne de l'élément de cloison 6 est revêtu d'un isolant thermique 14, constitué également par de la laine de verre. L'élément de cloison 6 est également garni d'isolant thermique sur les côtés (fig 1). Le fonctionnement est le suivant. Le principe de fonctionnement de la botte de chauffe I est en luimême bien connu : les rayons solaires 15 traversent les plaques de verre de l'écran 3 pour atteindre la surface de chauffe 4, et venir ainsi chauffer les briques réfractaires 7. Les rayons infrarouges émis par la surface de chauffe 4 sont réfléchis par l'écran 3, ces rayons 16 ne pouvant traverser les plaques de verre. La présence de trois plaques de verres pa rallèles évite que l'air de l'espaee fermé 5 ne se refroidisse au contact de l'écran 3 dont la face externe est en contact avec l'air atmosphérique. L'étendue de la surface de chauffe 4 est limitée à la zone de la botte de chauffe 1 exposée aux rayons solaires 15. Ces rayons échauffent donc les briques qui, en raison de leur forte inertie thermique, sont papables d'emmagasiner une grande. quantité de chaleur. L'air ambiant du bâtiment s'échauffe au contact des briques réfractaires 7 en traversant les passages internes 8. Le thermostat 12 règle le débit d'air, pour assurer la climatisation du bâtiment.La chaleur emmagasinée dans les briques réfractaires 7 n'est restitué que progressivement, en fonction des besoins, et cette restitution peut s'effectuer ainsi pendant une nuit entière, la chaleur étant accumulée pendant la journée. Â titre indicatif, on notera qu'en utilisant une botte de chauffe 1 dont la surface utile est d'environ 1,8 mètres carrés, on dispose d'une puissance de chauffe sensiblement identique à celle d'un radiateur électrique à accumulation de 5 ki. Toutefois, ce dispositif ne consomme pas d'énergie électrique, contrairement aux radiateurs électriques à accumulation qui sont généralement mis en régime de chauffe pendant la nuit, durant les périodes de distribution de l'électricité à tarif réduit, pour restituer le jour la chaleur ainsi accumulée. Suivant une variante, l'élément de cloison 6 peut comporter un serpentin interne 16 dans lequel circule un liquide à réchauffer. Le serpentin 16 peut être intégré dans un circuit comprenant : un vase d'expansion 18, un circulateur 19 et un échangeur thermique 20. En passant dans l'é- changeur thermique 20, le liquide échauffe à son tour une réserve d'eau pour l'alimentation en eau chaude de l'installation sanitaire du bâtiment, ou pour tout autre usage. Comme cela est représenté sur la figure 3, la bolte de chauffe 1 est installée de préférence à la place d'une fenêtre 21 du bâtiment. Pour que la botte de chauffe 1 ressemble extérieurement à une fenêtre classique, on peut placer l'écran 3 verticalement, et garnir la plaque de verre externe de petits bois 22 (fig 4). Le même bâtiment peut ainsi comporter plusieurs fenêtres identiques, et de mêmes-dimensions, certaines d'entre elles étant de fausses fenêtres équipées d'une boîte de chauffe 1. Si on désire chauffer une pièce comportant une seule fenêtre, on prévoit une botte de chauffe 1 qui n'occupe que la moitié de cette fenêtre : extérieurement, la entre semble avoir deux vantaux, alors qu'intérieure- ment la fenêtre comporte un seul vantail, l'autre vantail étant occupé par la botte de chauffe. On peut aussi utiliser une fenêtre à quatre vantaux en prévoyant, du ctté de l'intérieur du bâtiment, deux vrais ventaux et deux faux ventaux équipés chacun d'une botte de chauffe 1. On peut alterner les vrais ventaux et les faux. On peut aussi placer les faux ventaux de part et d'autre des vrais. Grâce à cette disposition, le dispositif de chauffage solaire suivant l'invention peut très bien équiper une maison d'habitation sans dépareiller le site environnant. Ce dispositif peut être accepté dans les villages placés en zone de "site classé". Selon une variante ullustrée sur la figure 5, les bottes de chauffe 1 peuvent aussi être intégrées dans le sous-bassement d'un mur extérieur. Ce sous-bassement 23 est celui qui est orienté au sud, de préférerce. Bans ce cas, le b timent comporte au niveau du sous-bassement 23, et au-dessous du plancher intérieur 24, un vide sanitaire 25. L'air est prélevé à l'extérieur du b timent, traverse les boites de chauffe 1, traverse le vide nanitaire 25, puis passe à travers des ouvertures 26 prévues dans le plancher 24. Si on utilise le dispositif de chauffage solaire selon l'invention pour chauffer une maison de campagne, on peut laisser ce dispositif en fonctionnement en permanence sans aucune consommation d'énergie, la température intérieure étant par exemple maintenue constamment à 220C au moyen des thermostats 12. IoevEN3)iCÂTI0NS 1. Dispositif de chauffage solaire à accumulation comprenant au moins une botte de chauffe intégrée dans un mur d'un bâtiment et comprenant d'une part un écran extérieur qui laisse passer les rayons solaires, mais qui est opaque aux rayons infra-rouges, et d'autre part une surface de chauffe noire située à l'arrière de l'écran extérieur, caractérisé en ce que la surface de chauffe est constituée par la face externe d'un élément vertical de cloison comprenant une série de briques réfractaires, la face interne dudit élément de cloison étant recouverte par un isolant thermique tandis que cet élément de cloison comporte des passages internes dans lesquels de ltair peut circuler en se réchauffant au contact des briques. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée des passages internes dans lesquels de lXair peut circuler est susceptible d'être obturé par un volet à orientation réglable, ce volet étant commandé par un thermostat à bilame métallique sensible à la température régnant à l'intérieur du bâtiment. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les briques réfractaires sont à base de terre de magnésie. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément vertical de cloison en briques réfractaires prend directement appui sur un mur porteur extérieur du bâti- ment. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la botte de chauffe est intégrée dans le sousbassement d'un mur extérieur du bâtiment, au-dessus du niveau du plancher du bâtiment, et en regard d'un vide sanitaire délinité entre le plancher du bâtiment et le sol, l'air qui traverse les passages.internes de l'élé- ment vertical de cloison étant pulsé vers le haut, à travers des ouvertures prévues dans le plancher du bâtiment. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la botte de chauffe est intégrée dans un mur extérieur à la manière d'une fenêtre, l'écran extérieur étant garni de petits bois pour donner l'illusion d'une fenetre. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendicatons précédentes, caractérisé en ce que l'écran extérieur est constitué par trois plaques de verre parallèles maintenues à une faible distance les une des autres. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précéden tes, caractérisé en ce que les trois plaques de verre constituant écran extérieur sont inclinées par rapport à la verticale, leur bord supérieur étant en retrait par rapport à leur bord inférieur. 9. dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ltélément vertical de cloison en briques réfractaires prend directement appui sur un mur porteur extérieur du bâtiment. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cloison comporte de plus un serpentin interne dans lequel peut circuler un liquide à réchauffer.