Brevet FR2486215A1 — publié le 19820108

Dispositif de chauffage-climatisation par emploi de capteurs solaires utilisant de l'acier pré-oxydé à oxydation controle'è, du type COR-TEN ou équivalent. Le pro sent dispositif concerne ce qu'il est convenu d'appeler chauffage solaire avec emploi de capteurs solaires. Dans les dispositifs connus de ce genre,les éléments capteurs sont en général constitues de matériaux peints en noir et recou verts de ve.rre,ce qui implique des difficultés d'intégration esthétique et des coûts d'installation et d'entretien importants. Le dispositif suivant l'invention,utilisant des aléments capteurs en acier pré-oxydé à oxydation controlJe non-peints, inaltérables, peu coûteux et intégrés à 11 enveloppe du batiment,permet d' éviter ces inconvénients. Le dispositif objet de la présente invention concerne l'utilisation de l'acier,décrit ci-dessus,dans un système complet de chauffage de locaux,climatisation-refroidissement,système basé sur l'uti lisation de lténergie solaire Ce système se compose de 3 éléments.Chaque e' le' elément,ou chaque partie d'élément,peut être utilisé séparément,ou adapté à d' autres types de chauuffage ou de climatisation déja existants ou connus, afin de les améliorer ou d'en améliorer les effets. Les 3 éléments composant ce système complet sont: -A-Les capteurs: La chaleur d'origine solaire est captée par le matériau dit acier pré-oxydé à oxydation controlée et potectrice,type COR-TEN ou équivalent.Cet acier particulier sera utilisé en éléments cons- titués en plaques,tuiles,bandeaus,ou toute présentation adaptée à l'emploi architectural.Ces éléments seront désormais désignés sous le nom de " capteurs Ces capteurs seront partie de l'enveloppe des batiments,et placés en facade,en toiture,en tout endroit que l'on souhaitera du batiment.Les capteurs seront horizontaux,verticaux ou inclines. Lorsque les capteurs seront exposés au rayonnement solaire,ils s'échaufferont du fait des qualités captatrices du matériau dont ils sont constitués(:couche d'oxyde,rugosité et couleur en étant cause) Afin de faciliter la montée en température des capteurs,en evitant les pertes de chaleur par convection, les faces extérieure pourrontetre,non pas peintes,mais recouvertes d'un film plastique ou enduites de résines naturelles ou synthétiques Le système étant basé sur une circulation d'air dont on parlera plus loin,avec échauffement de cet air quand il passe au dos ou face interne des capteurs,il convient de faciliter l'echange de calories entre les capteurs et l'air.A cet effet,les faces intérieurs des capteurs pourront etre munies d'un système d1 ai lettea,adoptant l'une des formes en uaage courant dans l'industrie.Ces faces internes,et éventuellement les ailettes,seront soit nues,soit enduites de peinture pouvant contenir des particules métalliques,soit couvertesdun plaquage métallique. L'espace compris entre la face intérieure des capteurs et l'isolation thermique sera soit vide de tout élément, sauf de l'air y circulant, soit garni d'éléments en treillis ou en feuilles métalliques permettant le passage de l'air. L'espace qui a été décrit dans le paragraphe précédent sera clos,a l'exception de deux catégories d'orifices,dont on sera convenu d'appeler l'une d'entre elles " entrie " et l'autre sortie" De cela il ressort que l'air, dans cet espace. sera soit immobile, soit en circulation, auquel cas il entrera par "entrée" et sortira par "sortie". -B-Circulation de l'air: La circulation d'air étudiée sera celle qui se fait par un réseau de gaines #, avec l'aide d'un système de ventilation ou pulsa- tion, # entre l'espace derrière les capteurs, où l'air est réchauffé, le stock de calories1 les locaux et l'extérieur.L'orientation de l'air sera assuré par un ensemble de vannes à commande automatique programmée,avec utilisation de thermostats. Chauffage direct des locaux: Par le réseau de gaines et vannes,l' air circde,sous l'effet de la ventilation,entre les capteurs et les locaux.Réchauffé derriere les capteurs,il sort par "sortie et pénètre dans les locaux. ChaufIage du stockage:Selon le même principe,l1air circule cette fois entre les capteurs et les matériaux de stockage de calories. t Chauffage de nuit ou par soleil voilé: L'air circule entre le stock, où il se réchauffe et les locaux. Climatisation-refroidissement: La circulation se fait entre les locaux,les capteurs et 1'extérieur.De l'air frais est aspiré, par exemple en facade Nord,directement vers les locaux,dans lesquels de l'air est dirigé vers "entrée",circule derrière le capteur,sort par "sortie" et est alors rejeté directement à l'extérieur du batiiinent. -C-Isolation thermique et réseau de gaines de circulation: Il importe que le batiment à chauffer-climatiser soit le mieux possible isolé thermiquement.C'est pourquoi on profitera du procédé classique d'utilisation de plaques d'isolant,type fibre de verres ou tout autre matériau,que ltos placera au dos des éléments capteurs ,en ménageant toutefois un espace de quelques centimetre,qui constituera précisément cet espace décrit comme lieu où l'air se réchauffe. Un réseau de gaines assurera la circulation de l'air entre cet espace au dos des capteurs,le stock de calories,les locaux et l'extérieur.Ce réseau sera soit en site propresoit utiliseaa conduits ou chemineés existants ou à créer. -D-Stockage de calories: Les calories gagnées par l'air qui aura circulé au dos des capteurs sera stockée suivant uns méthode désormais classique.Elle consiste à faire traverser à l'air chaud un réceptacle contenant des graviers ou des radés et pierres fractionnées,ou de l'eau,ou tout autre liquide,un échange de calories se faisant au bénéfice de ces matériaux. Le dispositif suivant l'invention précise que tout élément de maconnvie des locaux,murs ,cloisons fondations ,soubas sements,planchers,plafonds,pourra & re utilisé comme élément de stockage,ou.servir de paroi (tout ou partie )du réceptacle décrit. Le dispositif décrit ci-dessus sera avantageusement couplé avec un système de chauffage à air pulsé,avec le quel il partagèra une partie des gaines,le dispositif de circulation d'air et les filtres. REVENDICATIONS l.Dispositif captant l'énergie solaire caractérisé en ce que les éléments capteurs sont constitués en acier pré-oxydé à oxydation contrôlée, type COIt-TEN ou équivalent,sous forme de plaques, tuiles, lames, bandeaux, ou toute forme architecturale, en ce que cet acier est non peint à l'extérieur mais peut être recouvert d'un film plastique ou de résine naturelle ou synthétique,en ce que ces éléments captéurs constituent une partie de l'enveloppe meme du batiment, et en ce que ces éléments capteurs sont reliés à un système complet de diffusion,régulation et stockage de calories,permétt & t chauffage et climatisation-refroidissement des locaux. 2.Dispositif suivant la revendisation 1. caractérisé en ce que les éléments capteurs faisant partie de ltenveloppemême du batiment peuvent être placés soit en facade,soit en toiture,soit en tout point du batiment,et ce dans un plan horizontal,verAcal ou incliné. 3.Dispositif suivant la revendisation 1. caractérisé en ce que la captation d'énergie solaire est grandement accrue par les propriétés de couverts d'oyde,de rugosité et de couleur du matériau ,et que,pour éviter que cette bonne captation ne soit diminuée par des pertes par convection,les éléments capteurs peuvent être recouverts à 11 extérieur d'une protection transparente telle que film plastique ou couche de résine. 4.Dispositif suivant la revendication 1. caractérisé en ce que pour permettre une bonne diffusion de chaleur au système complet de diffusion,régulation et stockage de calories,la face intérieure des plaques ou éléments d'acier pourra être pourvue d'un systeme d'ailettage d'un type en usage classique dans l'industrie,et que cette face interne et ce système d'ailettes,ou l'un seul de ces deux élements, pourra être revêtue d'une peinture contenant ou non des particules- métalliques,ou bien etre revêtue d'un plaquage métallique. 5.Dispositif suivant la revendication 1. caractérisé en ce que l'espace,compris entre-la face interne des éléments capteurs et l'isolation thermique,espace où circule de l'air destiné à être réchauffé dans les cycles de circulation décrits,peut accueillir une trame métallique,treillis,torsade de feuilles, laissant libre circulation de l'air,mais lui permettant de mieux se réchauffer. 6.Dispositif suivant la renendication 1. caractérisé en ce que le réseau de gaines reliant les éléments capteurs,le stockage de calories et le système de pulsation ou ventilation de l'air débouche en plusieurs points à l'intérieur des locaux y assurant une circulation d'air,et en plusieurs points sur l'extérieur des locaux,et peut être obstrués indépendamment en plusiuers points par plusieurs vannes à commandes automatiques programmées,avec emploi de thermostats.,permettant un "zonage des calories". 7.Dispositif suivant la revendication 1. caractérisé en ce que le stockage de calories est assuré par les moyens classiques, tels que graviers ou pierres et rochers fractionnés,ou eau,mais peut également utiliser tout élément de mur ou de maconnerie soit comme réservoir proprement dit de cIlaleur,soit comme paroi des contenants des matériaux graviers ou eau. 8.Dispositif suivant la revendication 1. caractérisé en ce que le réseau de gaines peut utiliser soit un cheminement qui lui sera propre,soit tout conduit ou cheminée déja existant ou à créer X dans le batiment. 9.Dispositif suivant la revendication1. caractérisé en ce que le système de ventilation d'air froid ou chaud peut être utilisé afin de récupérer les calories montant naturilement dans les combles ( procédé appelé "isolation dynamique" ) et peut etre couplé avec un système de chauffage central à air pulsé.