Brevet FR2474664A1 — publié le 19810731

La présente invention, qui a trait au domaine de la climatisation, est relative à un procédé de chauffage de locaux d'un immeuble, mettant en oeuvre notamment la récupération des calories rayonnées par l'énergie solaire. L'invention concerne également une installation appliquant ce procédé de chauffage. On connait à ce jour des installations récupérant les calories rayonnées par l'énergie solaire, telle celle décrite dans le brevet français n" 2.403.520 et dans son premier certificat d'addition n" 2.408.792, intitulés tous deux : "Système de chauf fage par pompe à chaleur". Ce système consiste à utiliser l'enceinte ou grenier, définie par la partie haute de l'immeuble, comme source chaude d'une pompe à chaleur. Cette source chaude est générée en calories par l'énergie solaire rayonnée au travers de châssis transparents insérés dans la toiture de l'immeuble et/ou par de l'air chaud aspiré des locaux de ce dernier. Cependant, un tel système présente le grand inconvénient d'imposer l'utilisation d'un ensemble complexe et coûteux de pompe a chaleur. La présente invention permet notamment d'éviter cet inconvénient tout en proposant une série d'avantages complémentaires de ceux des installations connues. En effet, la même installation peut assurer le chauffage des locaux d'un immeuble et la production d'eau chaude sanitaire en appliquant un procédé qui consiste: - d'une part à choisir une piece inutilisée d'un immeuble à équiper, exposée aux rayonnements solaires ; - d'autre part a munir de châssis transparents la face de cette pièce la plus exposée aux rayonnements solaires ; - et enfin a faire parcourir cette piece par au moins un circuit de fluide caloporteur destiné a chauffer les autres locaux de l'immeuble et/ou de I'eau a usage domestique ou de conditionnement d'air.Cette pièce pourra également être définie par une enceinte attenante a l'immeuble, telle une serre. Selon une caractéristique de l'invention, ladite pièce sera parcourue par un circuit d'air emprunté en partie aux autres locaux de l'immeuble et/ou par un circuit de fluide caloporteur tel que de 1 'eau, gttidé dans une canalisation en forme de serpen Gi rl . Le premier fluide, éventuellement renouvelé avec de l'air frais, est réchauffe dans ladite pièce pour être ensuite recyclé dans les susdits locaux, et le second fluide assure le chauffage, en circuit fermé ou en circuit ouvert,de l'échangeur à eau. d'un ballon d'accumulation d'eau chaude ou de celui d'une pompe à chaleur par exemple. La susdite pièce, qui constitue l'rame de l'installation en fournissant les calories nécessaires au réchauffement de l'air et/ ou de l'eau la traversant, devra, pour un fonctionnement optimum de l'installation, être un foyer permanent de chaleur. Aussi, en cloisonnant cette pièce, la dispersion de la chaleur sera beaucoup moins importante, donnant ainsi audit foyer les conditions requises. Ces dernières seront nettement améliorées par un calorifugeage judicieusement appliqué sur les parois de la pièce. Cette pièce crée ainsi un barrage thermique avec l'extérieur, limitant considérablement les déperditions thermiques des locaux adjacents. il ressort de l'invention, telle qu'elle a été évoquée succinctement ci-dessus, que le demandeur a orienté ses recherches sur une utilisation optimum directe des calories rayonnées par l'énergie solaire, et ce sans faire intervenir de dispositifs complexes tels que la pompe à chaleur. D'autres caracteristiques et d'autres avantages de la présente invention apparaltront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation concrète, choisi pour illustrer les concepts fondamentaux de l'invention, mais nullement limitatif de ses nombreuses variantes possibles de réalisation et d'application. Cette description est annexée de dessins sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective d'une installation mettant en application le procedé de chauffage de l'invention g Les figures 2 et 3 sont des vues en perspective de détails de la figure 1. Cette installation, qui est implantée dans la partie haute de préférence le grenier la - d'une habitation 1, est constituée d'une gaine 2 de forme parallélepipèdique dont la face supérieure 2a notamment est exposee aux rayons solaires directs In et aux rayons solaires réfléchis IR1, IR2... traversant des châssis transparents 3 insérés dans la toiture lb de l'habitation. La déflexion des rayonnements solaires incidents IR vers la surface 2a de la gaine s'opère à l'aide d'un réflecteur de préférence parabolique 4 orienté pour faire coïncider son foyer avec ladite surface. L'incidence des rayons directs ID et réfléchis IR1, IR2... sur la surface 2a et l'accumulation des calories dans l'enceinte formee par le grenier la ont pour objectif essentiel de fournir des calories à l'air circulant dans ladite gaine. Avantageusement et pour favoriser cet échange thermique, la surface 2a est recouverte d'une substance douée de sélectivité spectrale. La peinture noire est une substance de ce genre, utilisée préférentiellement en raison de son prix de revient bon marché. Il sera également judicieux de revêtir de cette peinture noire le plancher lc sur lequel repose la gaine 2, pour que le grenier la définisse un piege à calories. Pour améliorer l'efficalcite de ce piège, on notera la présence de calorifuges 5 appliqués aux endroits généralement sujets à des déperditions thermiques, plus particulièrement la surface interne non vitrée du toit lb, le dos du réflecteur 4 et le dos du plancher lc non recouvert de peinture noire. Ce plus, il va de soi, dans une variante de l'invention, que le plancher lc peut comporter une plaque métallique au moins, jouant le rôle d'absorbeur, afin de restituer les calories captées à l'air ambiant du grenier la ou à de l'eau circulant, par exemple, entre deux plaques métalliques reposant sur ledit plancher. Aux extrémités de la gaine 2 sont connectes deux manchons l'un d'aspiration 2b et l'autre de refoulement 2c, assurant le traitement d'un volume d'air provenant des locaux ld ( flèche A) et refoulé, après passage 1 'intérieur de la gaine, dans les mêmes locaux (flëche R). D'autre part, le manchon d'aspiration 2b est muni de deux ouvertures sur lesquelles sont raccordees deux gaines 6 et 7 destinés, la première à prend un volume d'air (flèche C) dans la partie haute de l'enceinte la ou il se trouve élevé à la plus haute température, et la seconde à apporter un volume d'air frais (fleche F) pour renouveler si nécessaire le mélange d'air vicié en provenance des locaux ld et/ou du grenier la. Comme on peut le voir plus en détail sur le dessin de la figure 2, un ventilateur 8, de préférence centrifuge, est installé à l'entrée de la gaine 2 pour assurer à la fois le brassage de l'air introduit dans le manchon 2b suivant les fleches A, C et F, et une circulation forcée du mélange en resultant (fleche M) à l'intérieur de la gaine 2. Pour débarasser ce mélange d'air des impuretés qu'il. véhicule, un filtre 9 de conception connue en soi est place sur la sortie de lloule de refoulement du ventila teur 8. En se reportant à la figure 3, on remarquera qu'un volet ob turateur 10, articulé autour d'un axe 10a, est disposé à l'inte- rieur de la gaine 2 en aval du manchon de refoulement 2c pour limiter, ou même arrêter, la circulation d'air à l'intérieur de la gaine. Selon une caractéristique particulierement avantageuse de l'invention, le fonctionnement de l'installation de chauffage peut être automatisé en utilisant un volet obturateur 10 motorisé dont la commande d'ouverture, couplée simultanément avec la mise en service du ventilateur 8, est assujettie à un capteur sensible à la température régnant dans le grenier la. Ce volet 10 a pour objet d'empêcher le refroidissement de l'air des locaux id par un passage de cet air dans la gaine 2 aux périodes critiques. Ce capteur fonctionnera, pour un meilleur rendement de l'installa tion, en différentiel avec un second capteur placé dans les locaux ld. Le fonctionnement de l'installation de chauffage décrite ci dessus est le suivant. Des que le capteur décèle dans le grenier la un seuil - une différence (avec le second capteur) - minimum de température favorable à la mise en service de l'installation, le volet 10 libère la sortie de la gaine 2 et le ventilateur 8 est alimenté, aspirant de l'air en provenance des locaux id (flèche A), et éventuellement du grenier la (fleche C) et de l'extérieur (flèche F).Cet air, référence M, ou le mélange d'air en résultant,traverse le filtre 9 , monte ensuite en température par convection le long des parois de la gaine 2 qui sont échauf fées sous l'impact des rayonnements solaires directs ID et réflé chis IR1, IR2... et sous l'effet des calories accumulées dans l'enceinte calorifugee que forme le grenier la. En fin de course, une fois réchauffé, l'air M est alors dirigé au moyen du manchon 2c dans les locaux ld, comme l'indique la flèche R.Il va de soi que le fonctionnement de l'installation, schématisé pour en permet tre une meilleure compréhension, sera dans la pratique un peu plus sophistiqué et comprendra une modulation, maîtrisée électri quement ou thermostatiquement, de l'ouverture du volet 10, de l'alimentation du ventilateur 8, et des ouvertures de la prise d'air neuf (flèche F), de la prise d'air en provenance des locaux id (flèche A) et de la prise d'air en provenance du grenier la (flèche C). Un autre objectif de l'invention est de permettre d'autres utilisations de l'installation de chauffage qui vient d'être décrite. En effet, le demandeur propose de chauffer l'eau à usage sanitaire en posant sur la surface 2a et éventuellement sur le plancher lc, un conduit 11 en forme de serpentin à l'intérieur duquel evolue un fluide caloporteur à l'aide d'un circulateur 12. Ainsi, le fluide absorbe les calories emmagasinées par les parois du conduit 11 pour les porter, en circuit ouvert ou fermé, par exemple vers un ballon d'accumulation. Le parcours de ce fluide est symbolise par les flèches B1 et B2 sur le dessin de la figure 2. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le conduit 11 comprend une dérivation lia, également en forme de serpentin, mise en service au moyen d'une vanne 13 et logee à l'entrée de la gaine 2 pour rechauffer l'air M en sortie du ventilateur 8. Les mises en service du circulateur 12 et de la vanne 13 seront dependantes de la température régnant dans le grenier la et pourront être assujetties à un capteur sensible à ladite température. Pour une meilleure utilisation de l'ensemble de l'installation de chauffage de l'invention, il est préférable que la mise en service des moyens de circulation des fluides caloporteurs à l'intérieur de la gaine 2 et/ou à l'intérieur du conduit 11, soit commandée par un dispositif de régulation selon des informations reçues par des capteurs sensibles aux temperatures régnant dans les différentes regions de l'installation et de l'habitation ainsi equipée. Pendant l'été, cette installation peut avantageusement produire de l'air frais dans les locaux de l'immeuble, les calories du grenier la rayonnant la nuit dans le milieu extérieur environnant. On comprend que les réalisations et les pratiques spécifiques décrites relativement à la présente invention ont eté présentees en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation, et que de nombreuses modifications, combinaisons et substitutions pourront être effectuées par l'homme de l'art sans s'eloigner ni de l'esprit ni de la portée de la présente invention prise dans ses aspects les plus larges et selon les termes des revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage des locaux d'immeubles et de production d'eau chaude sanitaire, CARACTERISE EN CE QU'il consiste - d'une part à choisir une pièce inutilisée de l'immeuble et exposée aux rayonnements solaires, - d'autre part à munir de châssis transparents la surface de cette pièce la plus exposée aux rayonnemènts solaires, - et enfin à faire parcourir cette pièce par au moins un circuit de fluide caloporteur destiné à chauffer les autres locaux de l'immeuble et/ou de l'eau à usage domestique, ou de conditionnement d'air. 2. Procedé selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à faire circuler dans ladite pièce en le réchauffant et à recycler, dans les-autres locaux de 1 'immeuble, de l'air fourni en partie par ces derniers. 3. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à faire circuler dans ladite pièce un fluide caloporteur guidé dans une canalisation en forme de serpentin. 4. Procede selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à faire circuler dans ladite pièce un fluide caloporteur guide entre deux plaques reposant sur le plancher de la pièce. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à cloisonner ladite pièce. 6. Installation destinee à mettre en oeuvre le procédé selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, prises ensemble, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'elle est aménagée dans une pièce inutilisée d'un immeuble, exposée aux rayonnements solaires et équipée de châssis transparents, PAR LE FAIT QU'elle est constituée d'au moins une gaine exposée aux rayonnements solaires traversant les susdits châssis transparents, et PAR LE FAIT QU'elle comprend au moins un circuit de fluide caloporteur guide dans une canalisation en forme de serpentin et/ou entre deux plaques métalliques disposées sur le plancher de ladite pièce, cette canalisation et ces deux plaques étant exposées aux rayonnements solaires. 7. Installation selon la revendication 6, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite gaine est munie d'un manchon d'aspiration connecte à une de ses extrémités pour aspirer de l'air en provenance des locaux de l'immeuble et d'un manchon de refoulement connecté à l'autre extremite pour recycler dans les mêmes locaux ledit air réchauffé dans la pièce. 8. Installation selon la revendication 6, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'un ventilateur est logé à l'entrée et/ou à la sortie de la susdite gaine. 9. Installation selon la revendication 6, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'un ou plusieurs volets obturateurs sont disposés à l'entrée et/ou à la sortie de la susdite gaine. 10. Installation selon la revendication 6, CARAGTERISEE PAR LE FAIT QU'une prise d'air neuf est ménagée à l'entrée de la susdite gaine. 11. Installation selon la revendication 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'une prise d'air chaud en provenance de l'enceinte formée dans la partie la plus haute de la piece est ménagée à l'entrée de la susdite gaine. 12. Installation selon la revendication 6, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'un ou plusieurs réflecteurs sont disposés dans la susdite piece pour faire converger vers la susdite gaine et/ou vers le plancher la plus grande partie des rayonnements solaires qui traversent les susdits châssis transparents et qui ne frappent pas directement la gaine et le plancher. 13. Installation selon les revendications 6 et 7, CARACTERI SEE PAR LE FAIT QU'elle comprend une canalisation dont une partie en forme de serpentin est disposée sur les parties de la gaine et/ou du plancher les plus exposées aux rayonnements solaires pour échauffer un fluide, circulant à l'intérieur de ladite canalisa tion, par des moyens appropries assujettis à un capteur sensible à la température régnant dans l'enceint formée dans ;ia susdite pièce. 14. Installation selon les revendications 6, 7, 8 et 9 prises ensembles, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE le ou les susdits volets obturateurs sont motorisés et que leur mise en service est commandée simultanément avec celle du ventilateur au moyen d'un capteur sensible à la température régnant à l'extérieur de ladite gaine, dans l'enceinte formée dans la susdite pièce. 15. Installation selon la revendication 13, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite canalisation est munie d'une premiere dérivation en forme de serpentin logée à l'entrée de la susdite gain-e pour rechauffer l'air refoulé par le ventilateur et d'une deuxième dérivation raccordee à un échangeur,à eau. 16. Installation selon l'ensemble des revendications 6 à 15, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la mise en service sélective des moyens de circulation des fluides caloporteurs est commandée par un dispositif de régulation selon des informations reçues par des capteurs sensibles aux temperatures régnant dans les différentes régions de ladite installation et de l'immeuble.