Brevet FR2493485A1 — publié le 19820507

Dispositif récupérateur de chaleur solaire pour façade de bâtiments divers. La présente invention concerne un dispositif récupérateur de chaleur solaire susceptible d'être installé sur la façade de bâtiments divers et notamment dans les embrasures de certaines au moins des fenêtres d'immeubles d'habitation. L'invention a pour but, en période froide, de participer au chauffage d'un local en faisant circuler l'air de celui-ci,à travers la fenêtre ou autre ouverture,dans un volume extérieur isolé de l'air ambiant mais soumis à l'échauffement intensifie du rayonnement solaire ; cette participation peut également etre obtenue en faisant circuler l'eau des radiateurs dans un echangeur de chaleur placé dans ce volume pour subir aussi l'échauf- fement intensifié du rayonnement solaire.Bien entendu, l'invention vise concomitamment à ce que le prix de revient du dispositif soit raisonnable pour être très facilement et rapidement amortissable grâce à l'économie d'énergie ; elle vise aussi à ce que ce dispositif puisse être aisément monté par l'utilisateur lui-même et à ce que ses vitrages puissent en outre être nettoyés sans difficulté de l'intérieur. Malgré cela, il doit ne pas nuire à l'esthétique du bâtiment et même, il peut conférer à la façade un aspect plaisant. Enfin, le dispositif doit être réglable afin que le chauffage qu'il engendre soit adapté aux besoins ; il doit également permettre la ventilation du local en toutes circonstances et même favoriser, en période chaude, la climatisation du local en le rafral- chissant. Dans ce but et conformément à l'invention, le dispositif récupérateur est constitué par une enceinte vitrée, montée en applique sur une façade et en saillie vers l'extérieur,de façon que ses parois latérales et supérieure soient accessibles au rayonnement solaire, la cavité interne de cette enceinte étant susceptible de communiquer avec l'intérieur d'un local et d'être balayée par un courant d 7 air. De préférence, l'enceinte est montée dans l'embrasure d'une fenêtre et mise en communication ou fermée par la partie ouvrante de cette fenêtre. Suivant une forme de réalisation particulierement avantageuse1 l'enceinte est à facettes et de préférence prismatique , ses parois latérales et supérieure comportent au moins deux vitres séparées par une couche gazeuse ; un élément cellulaire poli, de préférence en nid d'abeilles, est disposé entre les vitres de la paroi supérieure au moins,; le fond de l'enceinte est constitué par un échangeur de chaleur dont le circuit hydraulique est branché sur un radiateur du local et dont les surfaces d'échange ss placées dans le courant d'air balayant l'enceinte, cet échangeur pouvant être limité à un réservoir extra-plat ; l'en- ceinte présente des ouvertures laterales situées a proximite de la façade et au moins une ouverture dans le fond éloignée de ladite façade, ces ouvertures étant progressivement et sélectivement obturables pour régler le transfert de chaleur de l'intérieur de l'enceinte vers l'extérieur ; un dispositif de circulation forcée, tel qu'un ventilateur est placé dans l'enceinte sur le courant d'air pour accroître le transfert naturel de chaleur de 17 interieur de l'enceinte vers l'intérieur du local. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description detaillée qui suit Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif,sur sur le dessin annexé Sur ce dessin - la figure 1 est une coupe-slévation prise suivant la ligne I-I de la figure 2 et illustrant le dispositif de l'invention monté dans l'embrasure d'une fenêtre. - la figure 2 est une vue en plan prise en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1. Ainsi que cela ressort clairement des figures 1 et 2, le dispositif présente la forme générale d'un prisme droit à base triangulaire. Il comporte une ossature porteuse constituée par deux panneaux triangulaires supérieur 1 et inférieur 2 reliés entre eux, à leur sommet, par un montant extérieur 3 et, pres de leur base, par des montants intérieurs 4, 5 destinés à être fixés dans l'embrasure 6 d'une fenêtre 7 ou dans tout autre ouverture d'un bâtiment existante ou aménagée; une barre de triangulation 8 prévue pour assurer la rigidification de l'ossature porteuse, s'étend en y étant fixée entre le haut du montant 3 et le milieu de la base du panneau inférieur 2. Cette ossature porteuse est destinée à constituer une enceinte vitrée montée en applique sur la façade 9 du bâtiment dans laquelle sont ménagées des embrasures de fenêtres 6, cette enceinte vitrée faisant saillie en porte-à-faux vers l'extérieur de façon que ses parois latérales et supérieure définies ci-aDres soient accessibles au rayonnement solaire. Le panneau supérieur 1 est une paroi vitrée présentant deux vitrages 9 et 10 entre lesquels est piégée une couche gazeuse, un élément cellulaire poli 11 étant disposé entre les vitrages ; cet élément cellulaire est de préférence un nid d'abeilles constitué par des feuilles métalliques minces, en aluminium par exemple. Les parois latérales de l'enceinte, évoquées dans ce qui précède, sont désignées sur la figure 2 par les repris 12 et 13 ; elles sont constituées par des doubles vitrages 12a, 12b, 13a ét 13h piegeant entre-eux une couche gazeuse. Ces parois latérales 12 et 13 sont montées pivotantes le long du montant extérieur 3, au moyen de gonds, de charnières ou autres, et sont normalement verrouillées en position d'alignement avec les montants intérieurs 4, 5 ; dans cette position, elles délimitent avec les parois haute et basse 1 et 2 une cavité interne 14 de l'enceinte ; cette cavité débouche en regard de l'ouverture délimitée par l'encadrement fixe 7a de la fenêtre et communique avec l'intérieur du local si la partie mobile 7b de la fenêtre est ouverte partiellement ou en totalité, cette partie ouvrante 7b de la fenêtre pouvant être pivotante, basculante, coulissante ou autre. Pour nettoyer les parois latérales vitrées 12 et 13, il n'y a pas de difficulté majeure puisqu'elles sont accessibles de l'intérieur du local à travers la fenêtre. Par contre, pour nettoyer leur face extérieure, il faut qu'elles deviennent accessibles dans les mêmes conditions que précédemment et à cet effet, lesdites parois 12 et 13 sont l'une après l'autre rabattues contre la barre 8. Pour chauffer le local, il suffit, les parois latérales 12 et 13 étant fermées, de mettre en communication la cavité interne 14 de l'enceinte avec l'intérieur du local, en ouvrant plus ou moins la fenêtre 7 ; dès lors, la chaleur solaire récuérée,par effet de serre, à travers les parois vitrées 1, 12 et 13 réchauffe l'air qui est piégé dans la cavité 14 ; en raison du gradient de température qui apparaît ainsi entre ladite cavité 14 et ledit intérieur de local, une circulation d'air s'établit à travers la fenêtre 7, suivant un cheminement schématisé par le tracé 15 ; par suite, l'air chauffé dans cette cavité 14 pénètre dans le local et se trouve remplacé par de l'air moins chaud provenant dudit local. Une circulation naturelle en circuit fermé se trouve alors établie eut pour améliorer l'efficacité du système, cette circulation peut être forcée et réglée au moyen d'un dispositif approprié,tel que par exemple un ventilateur 16 disposé sur le cheminement naturel précité. Le transfert de chaleur dans le local et le confort qui en résulte ) dépendent évidemment pour une part de la quantité de chaleur produite par le dispositif dans la cavité 14. Dès lors, il est avantageux à cet égard que la quantité de chaleur puisse être réglée. A cet effet, un circuit auxiliaire 17 est établi pour faire communiquer de façon réglable la cavité interne 14 de l'enceinte avec l'extérieur. Ce circuit comporte tout d'abord au moins une ouverture inférieure 18 ménagée dans la paroi basse 2 et destinée à laisser pénétrer l'air frais de l'extérieur vers la cavité interne 14 de l'enceinte ; cette prise d'air frais est reqlable par obtu- ration progressive de la ou des ouvertures 18, au monren par exemple d'un tiroir 19.Le circuit 17 comporte également des ouvertures latérales 20 ménagées dans les montants intérieurs 4 et 5 à partir du haut sur une hauteur suffisante et comme dans l'exemple représenté sur toute la hauteur ; ces ouvertures latérales sont destinées à laisser s'échapper l'air chaud de la cavité interne 14 vers l'extérieur ; elles sont elles aussi réglables au moyen par exemple d'un tiroir 21 modifiant progressivement et à la demande la section globale de passage. En intervenant sur les tiroirs 19 et 21 de façon progressive et également sélective, il est possible de réguler la quantité de chaleur solaire captée et ainsi la température dans le local. Cette régulation dépend aussi du ventilateur 16 et de l'ouverture de la fenêtre. Une telle régulation peut être effectuée de façon manuelle,mais rien ne s'oppose à ce qu'elle soit automatique et placée sous la dépendance de thermostats judicieusement placés. S'il se trouve que le local n'ait pas besoin d'un apport supplémentaire de chaleur et que le dispositif doive par conséquent être neutralisé, la fenêtre 7 est fermée et les ouvertures 17 et 20 sont ouvertes pour limiter l'élévation de température dans la cavité interne 14 de l'enceinte , si ce moyen n'est pas suffisant les parois latérales 12 et 13 peuvent être ouvertes au moins partiellement. La paroi inférieure 2 peut également être utilisée pour participer au chauffage du local. En effet, elle peut être constituée par un echangeur de chaleur 22 dont le circuit hydraulique de chauffage est raccordé par des canalisations 23 et 24 à un ou plusieurs radiateurs 25 normalement installes dans le local ; les surfaces de transfert de la chaleur de cet échangeur 22 doivent évidemment être au contact de l'air chaud piégé dans leenceinee 14. Dans l'exemple représenté, l'échange geur de chaleur est tout simplement un réservoir extraplat. Le dispositif récupérateur de chaleur peut être neutralisé momentanément ou pour une longue durée et notamment durant l'été ; dans ce cas, il suffit d'entrebailler les parois latérales 12 et 13. Mais durant ces périodes chaudes, le dispositif en question peut être utilise pour climatiser le local en y faisant pénétrer de l'air frais ; en effet, ce dispositif se trouve généralement installé sur une façade exposée au sud et 'dans ce cas, en ouvrant les fenêtres d'une autre façade du local exposé au nord, alors que la fenêtre associée au dispositif est ouverte au moins partiellement, on crée dans le local un appel d'air frais et une évacuation d'air chaud. L'invention n'est pas limitée a la forme de réalisation représentée et décrite en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, l'enceinte au lieu d'être prismatique peut revêtir tout autre forme du moment qu'elle présente des facettes vitrées orientées de-façon à pouvoir être traversée par le rayonnement solaire ; ainsi cette enceinte peut être prismatique à base trapézoidale, pyramidale, polyédrique ou autre ; rien ne s'oppose par ailleurs si ce n'est une question de prix de revient à ce que les parois vitrées de l'enceinte soient incurvées et l'enceinte a alors la forme d'un bulbe. En outre, l'échangeur 22 peut être combiné à un accumulateur thermique, en briques réfractaires ou autres matériaux appropriés, susceptible éventuellement d'être traversé par le liquide calorifique dudit échangeur. REVENDICATIONS 1.- Dispositif récupérateur de chaleur solaire adaptable sur la façade de bâtiments divers, caractérisé en ce qu'il est constitué par une enceinte vitrée (1, 2, 12, 13) montée en applique sur une façade (6) et en saillie vers l'extérieur de façon que ses parois latérales (12, 13) et supérieure (1) soient accessibles au rayonnement solaire, la cavité interne (14) de cette enceinte étant susceptible de communiquer avec l'intérieur d'un local (par 6) et d'être balayée par un courant d'air (15). 2.- Dispositif récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte est montée dans l'embrasure (6) d'une fenêtre (7) et mise en communication ou fermée par la partie ouvrante (7b) de cette fenêtre. 3.- Dispositif récupérateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enceinte est facettes et de préférence prismatique. 4.- Dispositif récupérateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parois latérales (12, 13) et supérieure (1) comportent au moins deux vitres (12a, 12b, 13a, 9, 10) séparées par une couche gazeuse. 5.- Dispositif récupérateur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un élément cellulaire poli (11), de préférence en nid d'abeilles, est disposé entre les vitres (9, 10) de la paroi supérieure (1) au moins. 6.- Dispositif récupérateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parois latérales (12, 13) au moins sont rabattables à l'intérieur (14) de l'enceinte pour permettre le nettoyage de leur face externe. 7.- Dispositif récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (2) de l'enceinte est constitué par un échangeur de chaleur (22) dont le circuit hydraulique est branché sur un radiateur (25) du local et dont les surfaces d'échanqe sont placées dans le courant d'air balayant l'enceinte, cet échanqeur pouvant être limité à un réservoir extraplat. 8.- Dispositif récupérateur selon la revendication 1 ou 7, caractérisé en ce qu'un accumulateur thermique coopère avec l'enceinte et, subsidiairement, l'échangeur de chaleur. 9.- Dispositif récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte présente des ouvertures latérales (20) situées à proximité de la façade et au moins une ouverture (17), dans le fond (2) éloignée de ladite façade, ces ouvertures étant progressivement et sélectivement obturales (en 21 et 19), pour régler le transfert de chaleur de l'intérieur de l'enceinte vers l'extérieur. 10.- Dispositif récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de circulation forcée, tel qu'un ventilateur (16), est placé dans l'enceinte dans le courant d'air pour accroître le transfert naturel de chaleur de l'intérieur de l'enceinte vers l'intérieur du local.