Brevet FR2468853A1 — publié le 19810508

NEKOIRE DESCRIPTIF DE L'INVENTION INSOLATEUR CONVECTEUR ACCUMULATEUR A AIR, OCCULTABLE SECTEUR CONCERNE La présente invention concerne les Convertisseurs Heliothermi- ques plans à caloporteur Air, munis d'une occultation isolante variable à volonté et régulable, (ouvrant de ce fait une nouvelle génération) des tinés aux parois fortement pentues ou verticales mais ensoleillées, pour ltéquipement thermiques des Bâtiments, STAR DE LA TECHNIQUE DANS CE SECTEUR Les capteurs à Air utilises jusque là, ne comportent pas d'occulteur intégré, sont fortement déperdant thermiquement la nuit ou par temps obscur. Les occultations tentés, l'ont été par rajouts de panneaux, volets roulants ou orientables, plus ou moins risqués et coûteux.Intéressé à priori par le système dit BEAD WALL d'isolation mobile pour double vitrage, inventé par l'américain STEVE BAER, et tenté par son intégration, nous avons dû l'écarter en raisons : des limitations dimension nelles, renforts nécessités par l'existence de surpression d'Air tant dans le réservoir à billes que dans le vitrage, et par conséquents des surcouts. Autant d'inconvénients que nous avons cherché à écarter en vue d'emploi de couvertures légères. RESULTATS OBTENUS PAR L'INVENTION : 10) Outre les avantages suivants, obtenus par l'emploi de matériaux appropriés produits industriellement : . Amélioration de captation, par concentration dans les gorges de Tole Absorbeur-Echangeur. . Accroissement de la surface de l'échangeur de restitution (double de la surface apparente). . Accumaltion dans le mur support, par convection pendant le chauffage solaire, avec restitution par ses deux faces, la nuit et par temps obs cur. (Utilisation optimale des masses régulantes du batiment). . Possibilité de fabrications modulaires largeurs (60,100, 120 cm) . à façon (Selon Projet ou existant) . Industrielles (Modules à plaquer) . Simplification de pose, à condition d'intégration des avant-projet. . Possibilité d'utilisation "Passive ou Active". 2e) Cette invention permet d'obtenir les résultats nouveaux suivants: Allégement des appareils et leur couverture . Suppression des déperditions nocturnes . Occultation isolante de la serre à volonté, manuellement ou asservie, d'où possibilité de régulation de température, par dossage captation . Localisation à souhaits des réservoirs à billes PE (Serre découverte) bien que chaque bâtiment ait un lieu privilègié selon sa morphologie (à définir à l'avant projet). Certaines conditions sont néanmoins à respecter pour la conservation de l'isolant (Etanchéïté à l'eau ; -100 "contenant" à assumer, avec certaines pentes d'écoulement à respecter, On pourra donc aménager ces réservoirs, sous toit, en cave, ou dans les murs, voir en sol, ou silos. LES DIVERSES PARTIES CONSTITUTIVES Quelque soit le mode de réalisation-décrit plus loin, cette in vention peut se décomposer en deux parties comprenant : Les PANNEAUX INSOLATEURS CONVECTEURS : rco constituent deux volumes aplatis superposés : une serre (#) (coté Soleil) et passage calori fère (8) ou circule un flux d'air convecteur. Ces volumes sont délimités par rois couches qui sont sucessivement dans l'ordre d'exposition : I Couverture transparente (c) I Absorbeur échangeur (a) + 1 double fond (Df) pour réalisa- I Mur support (du bâtiment)(m) tions industrielles. Des éléments structuraux d'encadrements Lisse basse (d) ; Lisse haute (e) ; Montant latéraux (f) Montants centraux de vitrage (g) et intermédiaires coulissant (gc) Pareclose vissé du haut (i) ; parecloses verticaux (j), Parecloses coulissant du bas (k) ; Habillage des joues (n) Habillage isolant inférieur (hi) ; Habillage supérieur (hs) Des éléments de connexions et raccordements : Fixations oscillantes (Fo), Ancrages (Fa), Boitiers & Accessres. Un DISPOSITIF D'OCCULTATION ISOLANTE INTEGREE OU AMENAGEE/CHANTIER PL PL PL PL comprenant : pour les réalisations "a façon" 0 I II III IV V VI à X XI o Ventilateur de soufflage d'aéroéjection v v v v Manchon raccord à obturateur vm Vm Vm Vm Caisson Filtrant Vc Vc Vc Vc DISPOSITIF OCCULTEUR : . Collecteur d'aéroéjection qd qd / qd . Conduits d'occultation intégrès / Co Co Co . " " accessoires / / Coa Conduits désoccultation intégrès Cd Cd Cd Cd . " " accesscires Cda Cda / DISPOSITIF D'OCCULTATION ISOLANTE (suite) PL PL PL PL 0 I II III IV V VI#X XI . Séparateur d'occultation intégrés / / Se So . " " accessoires / / / / . Séparateurs désoccultation intégrés / / / / . Séparateurs désoccultation accessessoires Sda Sda / Sda . Des pipes raccords occultstion po po / / . Obturateur éventuels de ces pipes Oc Oc / / . Comde d'occultation Mo Mo / / . Pipes raccorde désoccultation Pd Pd Pd Pd . Obturateurs de ces pipes / / Od Od . Comde de ces Obturateurs / / Md / . Télécomde El, manuelle ou asservie Tel Tel Tel Tel Bo Bo B2 . Loge billes (aménagées ds bâtiment) B4 Bi Bi B3 VARIANTE D'OCCULTATION ISOLANTE POUR REALISATION MODULAIRE INDUSTRIELLE . Organe moteur : pompe à vis d'Archimède amovible (P) O Interrupteurs fins de Course .Une Télécommande manuelle ou asservie (T) PL.XII LES MOYENS UTILISES DANS CES INSOLATEURS POUR LA CONVERSION HELIOTHERNIQUE : quelque soit le mode de réalisation Le ravonnement solaire pénètre dans la serre (#) où son piègés les rayons Infra-rouge qui sont légèrement concentrés dans les gorges, puis transformes en chaleur par l'absorbeur en tole spécialement profilée et re v8tue. Le tranfert calorifique est assuré par le moyen d'un flux d'air naturel ou forcé, séchauffant dans le passage calorifère (t) réalisé entre la face AR de la tôle et le mur support (ou le double fond dans le modèle industriel), déversé ensuite dans les locaux concernés. En phase chauffage, une accumulation partielle de régulation, s'effectue par trans- mission dans le mur support, qui le restitue la nuit par ses deux faces En utilisation passive PL. O,I,IV,VI,IX,XII,la vitesse de con vectior. naturelle dans le passage calorifère est auto réglée au moyen des gradients de température existants entre l'air du local et alternativement la température de l'absorbeur (donc d'éclairement) ou celle du mur support regelant, En utilisation "Active" (Ex FL 11, VII, XI) et circulation méthodique (inverse de la naturelle) Haut vers bas, dans le passage calo- rifère) On peut réguler les températures de l'absorbeur comme celle de chauffe du local au moyen du gradient de vitesse de ciroulation de l'air C'est pourquoi nous prescrivons l'emploi de ventilateur à vitesse varia ble, asseri aux températures : intérieur locaux et sorties insolateurs par référence à des températures de consignes, En cas d'insuffisance d'éclairement, une batterie de chauffe intégrée ça caisson de ventilation assure l'appoint de calories nécessaires0 POUR L'OCCULTATION ISOLANTE DES MODELES A r'ACON, & DESOCCULTATION Cette fonction est assurée au moyen de billes isolantes déversées dans la sexte, pour éviter la nuit les déparditions thermiques ou pour réduire les surfaces d'insolation, voire les occulter totalement, en cas de nécessité. La désoccultation est obtenue par vidage de la serre. Le mouvement des billes est obtenu par deux moyens utilisés indifféremment pour occultation ou désoccultation, voire simultanément selon la position du loge-billes (Réserve diurne), Comme le récapitule le tableau suivant : Billes/haut Billes/bas Billes/mur Pl. 0, I, II, III VI, VII, IX XI XII . Ecoulement gravitaire ................. Occultation Désoccultn. Les deux . Transport aéromatique ................. Désoccultn. Occultatn. Les deux Le transport aéromatiaue, utilise lui les moyens suivants, ci tés dans l'ordre fonctionel . des Aéroéjecteurs (AcJ) Organes constitués par l'orifice départ (Ae) du conduit transporteur de diamètre D, et un gicleur d'Air (J), dont le diamètre d et la distance d'écartement doivent être tels que le jet d'air rentre entièrement dans l'orifice (Ae), et. que d'autre part, le secteur conique de passage des billes soit au moins équivalente à celle du conduit transporteur, afin que l'écoulement est au moins la vitesse de l'écoulement naturel par (Ae). L'alimentation est gravitaire, et l'aspiration des billes est obtenus au moyen de l'effet de trompe ou entrainement moléculaire de l'air mé langé aux billes, lequel est engendré par le gradient de vitesse du jet d'air inducteur de (J). . Des conduits transporteurs intégrés (Co, Cd) accessoires (ca, Cda) de dia mètre #D où les billes sont transportées au moyen du flux d'air induit par le jet du gicleur (J) diamètre #d, dont les caractéristiques minimales doi vent être les suivantes Vitesse résultante induite : vitesse jet inducteur x (d2/D2). est le moyen d'élever verticalement les billes, par création sur celles-ci d'une force aérodynamique supérieure à leur masse ; ce qui pour des billes de diamètre b, peut se traduire mathématiquement ainsi C x .S,V2 b ; S étant la section bille de Ob avec Cx=0,4 Kg/m2 ; m = 10 Eg/m) ; #b = 0,003 m ; on trouve Vr # 2,84 2 . (ce qui donne dans le jet :Vj # 2,84 x d2/D2) . Pression minimale ! au moins égale ou supérieure à la somme des pertes de charges dans le plus long et le plus résistant des dispositifs de ma nutention. . Des séparteurs Air-Billes : Intégrés (So, Sd) accessoires (Soa, Sda) Organes ou chambres appropriées de formes et situations quelconques, où ce résultat est obtenu au moyen d'un filtrage des villes, quelconque, mais d'une section de passage au moins équivalente à la section de transport (pour éviter des surpressions aux points de déversement) Du filtre, les billes s'écoulent alors par gravité.(Dans serre ou Loge-billes, selon le cas). . Des mises à la Terre de la serre par l'absorbeur tôle, les conduits trans porteurs, Autres accessoires, et loge-billes ; assureront la décharge de l'électricité statique produite par le frottement des billes au cours de leur écoulement, en meAme temps que la sécurité "Electrique" des usagers. MOYENS D'OCCULTATION & DESOCCULTATION DES MODELEZ INDUSTRIELS : Fl XII C'est toujours au moyen de billes isolantes déplacées de la serre ( à un loge-billes mural (B) (en 2 variantes) que ces fonctions sont assurées. Ce transvasement est obtenu au moyen d'une pompe à vis d'Archimède réve-l- sible, (P), aspirant d'un cote pour refouler de l'autre, à volonté. Ce mouvement pourra être télécommandé par boutons poussoirs (T) temporise et éventuellement asservi par horloge à correction astronomique. REVENDICATIONS I) Le dispositif permettant de capter à volonté, puis convertir le ravonnement solaire existant, en chaleur, pour en emmaga iner une partie et transférer l'autre aux locaux à chauffer par convection naturelle ou forcée, sans perte notable de chaleur, notamment la nuit, est caractèrisé par le fait qu'il comporte les moyens suivants . Des p ^-neau2 insolateurs : constitués des éléments suivants - Une couverture transparente - Des profils d'encadrements et foliations - Un absorbeur échangeur, éventuellement accumulant .Un dispositif occulteur Isolant : comportant intégréq ou accessoires les élé ments suivants : - Un stock de billes isolantes - Un logement à billes - Un transporteur des billes (Aéromatique ou d'Archimède) - Une télécommande automatisable 2) Dissositif selon revendication I): Caractérisé par le fait que le moyen de couverture est . ou une plaque translucide stratifiée incolore du commerce, glécée sur ses 2 faces au métacrylate, ou équivalent, d'une seule pièce sur toute sa hauteur et en largeur modulaire de 100 ou 120 cm ou sous multiples moitiés. . ou une glace ou vitrage, simple ou double. . ou un plastique extrudé alvéolé à double parrois, de qualité appropriée, uti lisé- d'une seule pièce en hauteur, et en largeurs standards. 3) Disnositif selon revendication I): Caractérisé par le fait que le moyen de fixation étanche de la couverture est assuré par . ou des parecloses incorrodables vissés sur encadrement quelconque avec inter position d'un joint d'étanchéité "serrant" : à l'encrage supérieur "coulissant" : sur montants verticaux "jouant" : en bas dilatation) . ou des parecloses souples élastiques clipsés dans un tube carré ouvert. De forme et matière appropriée il assure étanchéité au moyen de lèvres pinçant élastiquement la couverture, avec une tenue satisfaisante aux agents et sur charges climatiques. . ou un profilé souple élastique (couvrant joint, en forme de Té dont l'ame est munie d'ailes en, "sapin renversé") enfoncé dans la gorge d'un montant en omé ga. La forme et l'orientation des ailes d'âmes assurent, pénétration facile, maintien par frottement avec effet accru sous effort d'arrachement. . ou un pareclose souple élastique à embottement dans un encadrement à contre dépouille assurant sa retenue après pose forcée, ainsi que sa dilatation sur facique, l'égouttage en partie basse, et sa bonne tenue aux agents et surchar ges climatiques. . ou un montant intermédiaize éventuel rainuré comportant des plots coulissants sur lequel on peut fixer le translucide par visage avec rondelles étanches, à écartement approprié (sans avoir à le refendre en largeur). . ou tout autre système de menuiserie commercialisé, Bois, Acier protégé ou ino xydable, Aluminium ou alliages, ou comportant mixage des uns et des autres. 4) Le dispositif Absorbeur-Echangeur : Selon revendication I) Troyen permettant d'assurer la conversion Héliothermique et la transmission de chaleur obtenue. Caractérisé par le fait que situé entre la "Serre" et le "Passage calorifère", il constitue les 2 moyens suivants 1. Par sa face avant (côté serre) sa forme et son rev8tement, le moyen de concentrer partiellement les rayons, puis de les transformer en chaleur. 2. Par sa face arrière (coté calorifère) dont la surface développée est au moins le double de la surface apparente, le moyen de transmettre cette chaleur au Flux d'Air circulant dans le passage calorifère si tuée derrière. 5) Dispositif selon revendication 41 Caractérisé par le fait que le moyen de convertir les rayons en chaleur puis de les transmettre au flux caloporteur, est ou une tale profilée industriellement en grande longueur, formant régulière ment espacées et dans le sens longitudinal des gorges trapézoïdales, ou en ... . Vés profondes y assurant une concentration des rayonne. L'autre fait est que le revêtement superficiel mat approprié de couleur variant dans l'ordre préférentiel Noir, Bleu foncé, Vert sombre ou Bleu ciel, Marron .... assure absorption, conversion, et transmission d'échange. L'étanchéïté est assurée aux jonctions de tôles puis entre la serre et le "Calo- rifère". L'ondulation trapézoïdale garantit contre la dilatation transversale, et un joint entre lissse haute et basse permet dilatation en hauteur. ou un profilé de forme, couleur et matière plastique appropriées, monté de fa çon étanche entre la serre et le passage calorifère. ou peut également accumuler une partie de la chaleur lors de sa production, par le moyen d'une masse à chaleur sensible ou latente appropriée introduite dans cet organe constitué alors en réservoir extra plat dont chaque face con serve:ait les caractéristiques précisées en cette chaleur restituée par temps obscur ou la nuit, régularise le fonctiommement des Insolateurs et augmente leur capacité de génération par étalement. 6) Le dispositif permettant d'occulter et d'isoler : Selon revendication I) cone- tituant le moyen de capter ou d'isoler à volonté, avec le dit INSOLAT@ caractérisé par le fait qu'il comporte, outre la serre précisée précédemment, les quatre autres moyens suivants i. Un isolant granuleux en vrac 2. Un loge-billes ou grains 3. Un écoulement gravitaire 4. Un transporteur aéromatique ou autre Intégrés apx panneaux, ou accessoires d'installation selon le mode de réalisation. 7) Disnositif selon revendication 6) Caractérisé par le fait que le moyen d'isoler est un stock de . ou billes de Polys*irène expansé, . ou billes de Perlite, . ou grains de Vermiculite, . ou grains ou parcelles d'isolant quelgonque. 8) Dispositif selon revendications 6) Caractérisé par le fait que le "Loge-billes ou grains", moyen de loger l'isolant en phase désoccultation est un réservoir installé ou aménagé . ou sous toit, ou silo, localisé plus haut que les Insolateurs. Le moyen d 'é- coulement gravitaire permet alorsd'occulter la serre. Le moyen de transport aéromatique permet, lui, la désoccultation. . ou en cave ou vide sanistaire, ou en sol, plus bas que les Insolateurs. Le moyen Transport Aéromatique suivit d'écoulement gravitaire assure ltoccul-ta- tion de la serre. Le moyen découlement gravitaire assurant alors la désoccul tation. ou sur la face interne des murs supports d'Insolateurs, par construction à distance appropriée d'une double cloison opaque ou transparente (cette der nière permettant de contrôler à "Vus" le degré d'occultation).Le moyen de transport aéromatique assure dans ce cas les 2 mouvements d'occultation de de désoccultation. . ou l'espace réside entre le mur et le double fond du passage calorifère obte nu lors du plaquage contre la face externe du mur support des panneaux Inso lateurs façon "Industrielle". Le moyen de produire le déplacement des billes est alors une pompe à vis d1Archimède installée sur chaque Insolateur. 9 ) Le dispositif permettant de transporter aéromatiquement les billes ou gnons isolants, selon revendication I) Caractérisé par les autre moyens suivants 1. Organe moteur ou Réseau d'Air comprimé, ou Ventilateur, ou Pompe d'Archimède, 2. Aspiration et éjection des billes par aéro-éjecteur approprié 3. Conduits transporteurs, Acier G, ou autre(mis à la terre) 4. Séparateurs, filtrant les billes qui s'écoulent ensuite par gravité, 5. Prise de terre, répondant aux prescriptions réglementaires, 6. Télécommande électrique, automatisable. 40) Dispositif selon revendication 9) Caractérisé par le fait que le moyen d'aspirer et d'éjecter les billes sont un ou des aéroéjecteurs, organes constitués comme dit ci-après : - Un orifice refoulement départ conduit transport, - Un espace d'aspiration des billes amenées par gravité et aspirée par entralnement moléculaires du jet inducteur, - Un gicleur d'air inducteur dimensionné pour que le jet pro duit rentre entièrenent dans l'orifice du conduit de trans port, ce gicleur est en outre muni d'un filtre inox en fil fin ct maille 1 I su 11 Dispositif selon revendication 9' Caractérisé par le fait que le moyen de séparer l'air des billes est . ou un filtre aussi peu résistant que possible au passage de l'Air, mais à maille suffisamment fine pour arrenter les billes. Monté en biseau sur un conduit déchappement assez gros pour recevoir tout le jet du conduit transporteur. L'inclinaison du filtre rejette les billes arrêtées en direction de l'écoulement gravitaire - qu'elles prennent ensuite. . oil une chambre comportant un filtre disposé en travers du jet d'air mélangé retenant seulement les billes qui retombent dans une forme entonnoir, s 'écou- lant ensuite gravitairement. . ou un coude ou courbe muni de fentes ou perforations d'une section totale de-passage suffisante pour que tout l'air puisse s'échapper, mais de dimensions ou trames assez fines pour filtrer les billes qui s'écouleront ensuite gravi tairement par la fin de cette courbe.