Brevet FR2478800A1 — publié le 19810925

Les capteurs solaires les plus simples sont constitués par une paroi absorbante, dont l'une des faces, de couleur sombre, est exposée au rayonnement solaire, et qui, par son autre face, est en contact d'rechange thermique avec un courant de fluide caloporteur. En raison des pertes par rayonnement infra-rouge qu'ils subissent, de tels capteurs n'ont un rendement énergétique intéressant qu'à basse température, par exemple dans leur application au chauffage de l'eau d'une piscine. Pour améliorer ce rendement il est connu de créer un effet de serre en interposant entre le rayonnement solaire et la paroi absorbante un vitrage, grâce auquel le rayonnement infra-rouge émis par la paroi absorbante est arrêté en produisant des calories utiles. Qu'ils soient à simple paroi absorbante ou complétés par un vitrage, les capteurs solaires connus ont été utilisés dans des bâtiments d'habitation, notamment pour le chauffage des volumes intérieurs, sous la forme d'éléments rapportés sur des façades exposées au sud, ou intégrés à ces façades. Une telle application a l'inconve- nient de créer des contraintes architecturales et de donner aux murs équipés de capteurs un aspect inesthétique qui est mal toléré par la population. Le but de l'invention est de créer un capteur solaire bénéficiant d'un rendement énergétique accru, en particulier dans le cas où le capteur est dépourvu de vitrage, tout en permettant de donner à un mur de bâti- ment muni d'un ou plusieurs capteurs un aspect satisfaisant. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que sur la face de la paroi absorbante qui est exposée au rayonnement solaire est fixée une couche de particules transparentes ou translucides. Le revêtement de la face exposée de la paroi absor bante au moyen de grains perméables à la lumière permet d'augmenter de façon très sensible le rendement énergétique du capteur, surtout s'il est dépourvu de vitrage, en créant un effet de serre réalisé de façon microscopique directement contre la surface du capteur. Il permet en outre de rapporter ou d'integrer, dans la partie aveugle d'un mur de bâtiment, des capteurs dont le garnissage granulaire superficiel, éventuellement coloré, donne un aspect pratiquement traditionnel, ce qui représente un intérêt considérable au point de vue économique et architectural. Les particules transparentes ou translucides, éventuellement teintées, peuvent être constituées par du sable propre et transparent (par exemple du sable de Fontainebleau) par du verre cassé fin, par des granulés de verre ou de matière plastique transparente, ou encore par des billes de verre ou de matière plastique, cette énumération n'étant nullement limitative. Les particules qui forment la couche de revêtement de la face exposée de la paroi absorbante peuvent etre soit incrustées et collées dans la peinture ou autre matière constituant la peau de couleur sombre qui recouvre, le cas échéant, la face exposée de la paroi absorbante, soit collées par un film transparent ou translucide adhérant à la face exposée, ou encore intégrées superficiellement dans la matière même constituant la paroi absorbante. L'incorporation à un mur de bâtiment d'un ou plusieurs capteurs suivant l'invention peut être exécutée selon des modalités diverses. En particulier, dans le cas où il s'agit d'habiller un mur existant, il est possible de monter en avant de la partie massive du mur une sorte de bardage comprenant, entre la face externe de la partie massive et la paroi absorbante, une paroi en matière isolante séparée de la paroi absorbante par un passage pour la circulation ascendante flair. Ce passage peut déboucher à l'intérieur du bâtiment pour le chauffage des locaux. I7 est également possible de prévoir, entre la face externe de la partie massive et la paroi isolante, un autre passage pour la circulation descendante de l'air mis en mouvement par thermosiphon en un circuit comprenant les der passages verticaux et deux conduits de liaison horizontaux dans chacun desquels est monté un volet d'obturation à commande thermostatique. Dans ce cas le chauffage est réalisé par accumulation de calories dans la partie massive du mur et par rayonnement dans les volumes intérieurs à partir de cette partie massive. Il est également possible de construire un mur qui, par sa structure même, assume la fonction d'un capteur. A cet effet le mur peut comporter une paroi isolante dont la face interne est munie d'un revêtement constituant le parement interne du mur et dont la face externe délimite avec la paroi absorbante, constituée d'une ou plusieurs plaques minces en béton, un passage pour la circulation ascendante d'air. Ce passage débouche normalement soit directement dans les locaux à chauffer, soit dans une enceinte de stockage intermédiaire, à partir de laquelle l'air chaud peut être distribué. L'invention sera explicitée de façon purement indi catie au cours de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dans lequel - la fig. 1 est une vue schématique en coupe d'un capteur suivant l'invention, à circulation d'air; - les fig. 2 à 4 représentent quelques modes de fixation sur la face exposée de la paroi absorbante de grains transparents ou translucides, à savoir, respectivement, par incrustation dans une couche de peinture su perficielle, au moyen d'un film en matière transparente adhérant à la face, et par incorporation au matériau dont est faite la paroi absorbante; - la fig. 5 est une vue en coupe d'un capteur à circulation d'eau, muni d'un vitrage; - les fig. 6 et 7 sont des vues en coupe d'un mur de bâtiment comportant un capteur suivant l'invention, respectivement rapporté et intégré. Le capteur solaire suivant l'invention représenté schématiquement, dans son principe, à la figure 1 comporte un passage 1 pour la circulation d'air caloporteur, délimité par deux parois parallèles 2, 3 dont l'une, 2,est une paroi absorbante soumise au rayonnement solaire sur sa face externe 4 de couleur sombre, noire par exemple. Sur cette face 4 est fixé un revêtement 6 constitué par une couche de particules transparentes ou translucides 7, qui crée un effet de serre, à échelle microscopique. A la figure 2 la face exposée 4 est recouverte d'une couche de peinture noire 8 dans laquelle sont incrustées les particules 7, qui ont été mises en place par saupoudrage sur-la peinture fraîche et finalement retenues et collées après séchage de la peinture. A la figure 3 les particules 7 posées à peu près jointivement sur la couche de peinture noire 8 sont retenues par un film de matière plastique transparente 9 qui adhère sur la couche sous-jacente 8 tout en la protégeant Dans l'exemple de la figure 4 les grains 7 sont intégrés superficiellement au matériau constituant la paroi 2, qui de préférence est colorée dans toute sa masse, par exemple en noir ou en vert mélèze. Le capteur solaire de la figure 5 comporte, à l'intérieur d'une coque isolante 11, non seulement la paroi absorbante 2 recouverte de la couche 6 de parti cules transparentes ou translucides et la paroi 3, appuyée sur le fond de la coque 11 et délimitant avec la paroi 2 le passage 1 de circulation d'eau caloporteuse, mais encore un vitrage 12 parallèle aux parois 2, 3 et donnant l'effet de serre classique. A la figure 6 est représenté un mur comportant une partie massive 13 devant laquelle a été rapporté, à la manière d'un bardage, un ensemble formant capteur comprenant une paroi isolante 14 qui délimite, par rapport à la paroi absorbante 2 revêtue de particules transparentes et constituant le parement externe du mur, un premier passage d'air 16, et par rapport à la face externe 17 de la partie massive 13 un second passage d'air 18. Les deux passages communiquent aux extrémités respectives de la paroi isolante 14 par des conduits 19 dans chacun desquels est monté un volet obturateur 21 à commande thermostatique. Lorsque la température dans le passage 16 situé immédiatement en arrière de la paroi absorbante 2 atteint par exemple 25 , les deux volets 21 s'ouvrent automatiquement et l'air circule dans le sens des flèches autour de la paroi isolante en chauffant, lors de son mouvement descendant à travers le passage 18, la partie massive 13 qui constitue un accumulateur de chaleur restituant les calories reçues au volume intérieur que ferme la partie massive 13. En été il est possible d'empêcher le chauffage de la partie massive 13 en ouvrant manuellement deux volets obturateurs 22 situes au sommet et au pied de la paroi absorbante 2, qui astreignent l'air à circuler exclusivement dans le passage 16 éloigné de la partie massive 13. Dans le mur de la figure 7 le revêtement 6, cons titué par exemple de billes de verre transparentes, est intégré au moment du coulage dans la face externe d'une plaque mince de parement en béton 23 de couleur sombre, avant la prise de celui-ci. La face interne de la plaque 23 délimite avec la paroi isolante 26 un passage 24 à travers lequel circule l'air qui, réchauffé au contact de la paroi absorbante constituée par la plaque 23, pénètre dans le local à chauffer par un conduit 25. Le parement interne du mur est constitué par un revêtement 27 de placoplâtre fixé sur des supports en bois 28. Alors qu'à la figure 7 la récupération thermique est obtenue au moyen d'un passage d'air formé entre la plaque 23 et la paroi isolante 26, il est possible d'adopter une autre solution consistant à incorporer dans le béton de la plaque 23 des canaux tubulaires de circulation d'eau, la paroi isolante 26 étant alors en contact avec la plaque 23. - REVENDICATIONS 1 - Capteur solaire comportant une paroi absorbante dont l'une des faces, de couleur sombre, est exposée au rayonnement solaire, ainsi qu'au moins un passage pour la circulation d'un fluide caloporteur qui est en contact d'échange thermique avec la paroi absorbante, caractérisé en ce que sur la face exposée (4) de la paroi absorbante (2, 23) est fixée une couche (6) de particules transparentes ou translucides (7). 2 - Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les particules (7) sont incrustées et collées dans la peinture, ou autre matière constituant la peau (8) de couleur sombre, qui recouvre, le cas échéant, la face exposée (4) de la paroi absorbante (2). 3 - Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les particules (7) sont retenues sur la face exposée (4) par un liant, lui-meme transparent ou translucide, qui adhère à cette face. 4 - Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les particules (7) sont retenues sur la face exposée (4) par un film (9) transparent ou translucide, par exemple de matière plastique, qui adhère aux particules et à la face. 5 - Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les particules (7) sont intégrées au matériau de la paroi absorbante (2), dans la face exposée (4) de cette dernière. 6 - Capteur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les particules (7) sont constituées par des grains de sable, par exemple de sable de Fontainebleau. 7 - Capteur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les particules (7), qui ont par exemple la forme de billes, sont en verre ou en matière plastique transparente. 8 - Mur de bâtiment comportant, du côté extérieur, un ou plusieurs capteurs solaires pour le chauffage d'un volume intérieur du bâtiment, caractérisé en ce que le parement externe du mur est constitué au moins partiellement par la paroi absorbante (2, 23) d'au moins un capteur conforme à l'une des revendications 1 à 7. 9 - Mur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur, ou chaque capteur, constitue en avant d'une partie massive (13) du mur une sorte de bardage comprenant, entre la face externe (17) de la partie massive et la paroi absorbante (2), une paroi en matière isolante (14) séparée de la paroi absorbante (2) par un passage (16) pour la circulation ascendante d'air. 10 - Mur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que, entre la face externe (17) de la partie massive (13) et la paroi isolante (14), est formé un autre passage (18) pour la circulation descendante de l'air mis en mouvement par thermosiphon en un circuit comprenant les deux passages verticaux (16, 18) et deux conduits de liaison horizontaux (19) dans chacun desquels est monté un volet d'obturation (21) à commande thermostatique. 11 - Mur suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi isolante (26) et une paroi absorbante constituée d'une ou plusieurs plaques minces en béton (23), la récupération thermique étant assurée par au moins un passage (24) de circulation de fluide caloporteur, en contact d'échange thermique avec le béton de la paroi (23).