Brevet FR2492436A1 — publié le 19820423

La présente invention a essentiellement pour objet des perfectionnements à des parois thermiquement isolantes et translucides. On a cherché depuis toujours à constituer, en particulier pour des bâtiments à tous usages, tels notamment que habitation , industrie ou agriculture, des parois qui laissent passer le flux lumineux extérieur mais qui assurent une isolation thermique entre les deux milieux extérieur et intérieur séparés par la paroi en question. Dans certains cas, les parois ont essentiellement pour objet de laisser passer le flux/lumineux en assurant l'éclairage "naturel" des bâtiments. Ces parois peuvent être disposées en façade, et/ou en toitures plus ou moins inclinées. En régions tempérées, ces parois doivent, l'hiver, par journées ensoleillées, permettre un certain chauffage des bâtiments par effet de serre, et l'été laisser entrer la lumière en conservant cependant la fraîcheur intérieure des locaux. En régions tropicales, le rôle de la paroi est de laisser passer le flux lumineux tout en assurant la meilleure isolation thermique possible. Dans la pratique, les objets contradictoires poursuivis indiqués ci-dessus sont mal remplis. La même paroi vitrée qui permettra de réchauffer une façade sud de bâtiments par belle journée d'hiver donnera naissance à une grande déperdition calorifique du bâtiment par cette même façade dès que le soleil sera caché. Ainsi, même avec l'emploi de doubles vitrages, le chauffage "passif" des bâtiments est rarement positif, à moins qu'on prenne la précaution de fermer les volets devant les baies vitrées à la moindre disparition du soleil, ce qui est évidemment très contraignant. En régions chaudes, les façades vitrées, même si elles sont ombragées, constituent des sources importantes d'entrée de chaleur dans les bâtiments qui augmentent notablement les besoins d'énergie nécessaires à la climatisation. Tous ces problèmes sont liés au fait que l'on ne sait pas construire des parois translucides ou transparentes à bon coefficient thermique d'isolation. L'objet de l'invention est précisément de constituer une telle paroi translucide ou transparente à coefficient thermique d'isolation bien meilleur que celui des parois translucides transparentes connues, notamment à double et triple vitrage. La paroi thermiquement isolante conforme à l'invention se caractérise en ce qu'elle est composée essentiellement de tubes ou profilés creux allongés à paroi translucide ou transparente, maintenus sous vide partiel de gaz, juxtaposés et réunis entre eux de façon sensiblement étanche. Avantageusement, lesdits tubes ou profilés sont sensiblement rectilignes, soudés à leurs deux extrémités et sont montés côte à côte dans un châssis ou encadrement support. Les tubes pourront être fabriqués en verre, par exemple de type "pyrex". Avantageusement, des joints intercalaires en matériau plastique appropriés sont prévus entre les tubes adjacents. Avec une telle conception, on peut sans difficulté créer des vides d'air poussés dans les tubes et atteindre des coefficients thermiques d'isolation presque aussi bons que ceux d'un mur très bien isolé et par exemple quatre à cinq fois meilleur que celui d'un bon double vitrage. Dans de telles conditions, si la paroi est exposée au soleil et utilisée t'passivement", on obtient sans précaution d'usage un bilan nettement positif de chauffage pendant la période d'ensoleillement par rapport au refroidissement pendant la période de non ensoleillement. En régions tropicales, si-l'on-prend les précautions habituelles pour que la paroi soit ombragée, on crée une baie lumineuse présentant un coefficient d'isolation thermique pratiquement aussi bon que les murs du bâtiment. Selon une variante de l'invention, la paroi peutêtre rendue "active" si l'on prévoit à l'intérieur des tubes des volets amovibles, par exemple tournants, pouvant occulter ou au contraire laisser passer le flux de rayonnement auquel est soumis la paroi. Avantageusement, chaque volet est constitué par une lame ou palette, par exemple en feuillard d'aluminium, dirigée dans le sens de la longueur du tube. On obtent ainsi non seulement une paroi thermiquement isolante, mais en-outre cette paroi peut faire office de volets qui empêchera le flux lumineux et/ou calorifique de pénétrer et/ou de sortir du bâtiment selon les moments et les effets recherchés. L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnant à titred'exemple quelques modes de réalisation. Dans ces dessins - la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'une paroi conforme à llinvention montée en baie lumineuse dans une façade de bâtiment, - la figure 2, est une vue de face faite avec arrachement du panneau de paroi illustré à la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe transversale faite à plus grande échelle d'une telle paroi, - les figures 4 et 5 montrent comme la figure 3 deux autres variantes. - Les figures 6, 7 et 8 illustrent en coupe à plus grande échelle des variantes de réalisation des joints d'étanchéité entre tubes, - la figure 9 montre schématiquement en coupe transversale une manière d'utiliser une paroi isolante de l'invention en association avec des accumulateurs de chaleur, - la figure 10 montre en coupe verticale et schématiquement une manière de monter une paroi de l'invention en régions tempérées pour former accumulateur de chaleur - les figures 11, 12 et 13 montrent en coupe transversale des tubes équipés de volets amovibles à actionnement automatique ou commandés. On se reportera tout sabord aux figures 1 et 2 dans lesquelles on a illustré un panneau 10 formant paroi thermiquement isolante transparente constituée de tubes de verre 11 juxtaposés réunis entre eux de façon sensiblement étanche par des joints 12. Dans l'exemple illustré, les tubes 11 sont des tubes sensiblement rectilignes montés côte à côte disposés sensiblement verticalement et dont les extrémités sont maintenues dans des profilés ou boîtiers 13, 14 en mousse de polvuréthane ou autre. Chaque tube est scellé à ses extrémités et l'on y a fait un vide poussé, par exemple de 10~3 à L0-5 atmosphère avant scellement. Le panneau 10 ainsi constitué peut être monté dans une façade 15 de bâtiment, sur baie fixe ou coulissante, le poids n'étant guère supérieur à celui d'un double vitrage classique. Comme illustré à la figure 3, les tubes de verre Il peuvent avoir une section circulaire. Pour améliorer le coef fichent thermique d'isolation, les joints intercalaires 12 étanches à l'eau et à l'air renfermeront des vides d'air 16 (figure 6) et peuvent être compressés entre les tubes au moment du montage. Eventuellement, ils peuvent également être collés.Ils peuvent être constitués en silicone ou en elas- tomère translucide au rayonnement solaire Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 4, les tubes 17 qui constituent la paroi sont de séction ellipsodale, ce qui permet de réduire le nombre de tubes devant être juxtaposés pour obtenir une paroi de même dimension et de caractéristiques d'isolation semblables pour un matériau et une pression de vide identiques. Dans l'exemple illustré à la figure 4, les joints intercalaires ls peuvent avoir la forme plus particulièrement visible à la figure 8 avec deux vides d'air 19 et "clipsage" par mise sous tension de la partie rectiligne du joint lorsquton serre les tubes. les uns contre les autres pour former le panneau 10. Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 5, les tubes 20 ont une forme généralement rectangulaire à angles arrondis. Les joints intercalaires 21 peuvent être de la forme illustrée à la figure 7 avec prévision de vides d'air 22. Ce genre de paroi peut être utilisé notamment si llon veut réduire les déformations optiques de la paroi. L'isolation thermique obtenue est excellente. En effet, avec des tubes de diamètre intérieur égal à 96 millimètres, une épaisseur de paroi de verre type "Pyrex" de trois millimètres et un espace entre tubes calfeutré par des joints type silicone de six millimètres, on obtient un coefficient K sensiblement égal à 0,8 W/C .m2.h, et ce, pour un vide partiel d'air de 10 5 atmosphère. A titre d'exemple, on donnera les coefficients d'isolation suivants - vitrage simple K = 5, - vitrage double K = 3,2 - vitrage triple K = 2,4, - mur très bien isolé : K = 0,45 On voit donc qu' une paroi conforme à l'invention possède déjà intrinsèquement une isolation thermique aussi bonne qu'un bon mur de façade et est quatre fois plus efficace qu'un vitrage double de bonne qualité. D'un autre côté, il permettra au rayonnement solaire de pénétrer et donc de chauffer des locaux aussi bien qu'un vitrage sans constituer une grande source de déperdition de chaleur lorsque le soleil vient à manque. Eventuellement, si l'on veut améliorer encore le coefficient d'isolation, et protéger les tubes, on peut prévoir de monter les tubes tels que 11 derrière une paroi vitrée extérieure 23 (voir figure 3) et/ou entre deux parois vitrées 23, 24 (figure 3). On peut mettre à profit l'effet de serre de la paroi 10 en disposant derrière elle une cloison pouvant stocker la chaleur reçue. Cette cloison peut être constituée comme illustré dans la figure 9 par d'autres tubes verticaux 25 remplis d'un liquide coloré étanches en partie basse et fermés par un bouchon en partie haute. A la place du liquide, on peut également remplir les tubes 25 au moyen d'un sel à changement de phase utilisant la chaleur latente de transformation d'une phase à l'autre pour augmenter l'effet de stockage. L'espace tampon X entre la paroi 10 et les tubes 25 est alors un espace tempéré chauffé par le rayonnement solaire en période d'ensoleillement et par la chaleur accumulée dans les tubes accumulateurs 25 en période de nonensoleillement. Dans la variante d'utilisation illustrée à la figure 10, la paroi 10 équipe une baie 26 en avant d'une allège constituant garde corps lourd en maçonnerie, ou éventuellement en réservoir dleåu. Le rayonnement solaire chauffe directement 'l'espace intérieur 28 en pénétrant par la partie haute de la baie. En partie basse, le rayonnement solaire chauffe le garde-corps 27 formant réservoir thermique tampon. En période de non-ensoleillement, le garde-corps 27 rayonne vers la pièce la chaleur emmagasinée, tandis que des orifices 29 formés en partie basse permettent à l'air froid au niveau du plancher de venir s'échauffer entre la paroi 10 et la face extérieure de l'allège 27 en récupérant la chaleur diffusée par la face extérieure de l'allège. On décrira maintenant en faisant référence aux figures 11 à 13 des variantes 1,actives" de construction de parois. Dans 1lexemple illustré à la figure 11, on a monté à 11 intérieur d'un tube 30 destiné à eAtre utilisé comme les tubes 11, une lame ou palette 31 par exemple en feuillard d'aluminium, dirigée dans le sens de la longueur du tube et pouvant tourner autour de l'axe 32 du tube. Le mouvement de rotation de la palette est limité à 90 entre deux butées 33, 34. Dans l'exemple de réalisation illustré, la moitié 31a de la palette 31 dirigée vers l'extérieur (ext.) est noircie ou opaque, tandis que la moitié 31b est claire ou réfléchissante. Normalementj la palette est ramenée sur la butée 33 par un faible ressort de torsion avantageusement constitué par le fil support de la palette dans le tube. Sous lleffet de la pression du rayonnement solaire venant de l'extérieur, la palette 31 aura tendance à tourner comme montré par la flèche 35 et viendra contre la butée 34 en position d'ouverture des volets. Le flux lumineux et chauffant pourra donc pénétrer dans le loch. Si le rayonnement solaire vient à manquer ou est insuffisant, la palette 31 revient dans la position illustrée à la figure 11 sur la butée 33, occultant à la manière d'un volet le tube réduisant encore la perte de chaleur par rayonnement de lt intérieur vers lXextérietr. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 12, on retrouve une lame volet 31 suspendue dans un tube 30. Pour faire tourner ce volet, on a prévu une commande positive au moyen d'un petit aimant 36 que l'on peut déplacer de fanon rectiligne comme indiqué par la flèche 37 le long d'une tringle 38. L'un des pôles de l'aimant, par exemple le pôle nord N vient sensiblement à la hauteur du pôle de même nom d'un petit barreau aimanté 39 suspendu au volet 3t. Lorsqu'on déplace l'aimant 36 dans le sens de la flèche 37, on tend à repousser le barreau aimanté 39 et à faire tourner le volet 31 dans le sens de la flèche 35 jusqu'à la butée 34 en commandant l'ouverture du volet. Lorsque l'aimant 36 est ramené à sa position initiale illustrée au dessin, le volet est fermé comme dans le mode de réalisation de la figure 11 sous l'effet du couple de rappel de son ressort de suspension. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 13, on a montré une commande rectiligne applicable à un panneau constitué de plusieurs tubes juxtaposés 30 réunis par des joints intercalaires 40. Comme dans les modes de réalisation des figures 11 et 12, on retrouve un volet 31 suspendu tournant autour de l'axe 32 du tube entre deux butées 33, 34. D'autre part, un petit équipage 41 est fixé sur le volet 31 à environ ÓO du plan du volet et présente une tête en matériau magnétique, par exemple en fer 42 sensible à l'action d'un aimant tel que l'aimant 43 pouvant se déplacer à faible proximité le long d'une tringle 44. De façon pratique, les aimants 43 seront fixés sur la tringle 44 au même écartement que les tubes et seront commandés simultanément par déplacement de la tringle linéairement dans un sens ou dans 'l'autre comme indiqué par la flèche 45. On comprend immédiatement que si l'on déplace les aimants 43 vers leur position illustrée en pointillés en 43', on fera tourner les équipages 41 vers la position 41 et donc les volets 31 de la position de fermeture vers la position d'ouverture 311. I1 sera donc possible de commander de -l'extérieur à volonté la fermeture ou l'ouverture des volets, cette commande pouvant être manuelle, automatique programmée, ou encore commandée en fonction des conditions d' ensoleillement. De la description qui précède, il apparaît qu'une paroi conforme à l'invention permet de créer des panneaux d'éclairement possédant une très bonne isolation thermique intrinsèque, pouvant en outre coopérer de façon passive et/ou active à la climatisation de locaux. Ces panneaux peuvent également être utilisés avantageusement comme surfaces de captage pour capteurs solaires classiques, par exemple à eau. En effet, ces panneaux résolvent l'une des principales difficultés inhérentes aux capteurs, à savoir la déperdition thermique qu'ils engendrent en période défavorable d'utilisation pouvant entraîner une baisse considérable du rendement effectif global d'une installation. Bien que dans les différents modes de réalisation précédents, on ait décrit l'usage de joints intercalaires plastiques assurant l'étanchéité entre les tubes, on peut éventuellement éviter d'utiliser de tels joints si l'on prend la précaution lors de la fabrication des tubes de les souder en parallèle les uns aux autres à la sortie de ltextrudeuse servant à les fabriquer. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation illustrés et décrits qui 'n'ont été donnés qu'à titre d'exemple, llinvention comprenant tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Paroi thermiquement isolante en particulier pour bâtiments à tous usages, tels notamment que : habitation industrie ou agriculture, caractérisée en ce qu'elle est composée essentiellement de tubes ou profilés creux allongés à parois translucides ou transparentes, maintenus sous vide partiel de gaz, juxtaposés et réunis entre eux de façon sensiblement étanche. 2. Paroi selon la revendication 1, caractériséeen ce que lesdits tubes ou profilés 11 sont sensiblement rectilignes soudés à leurs deux extrémités et sont montés côte à côte dans un châssis 13, 14 ou encadrement support. 3. Paroi selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits tubes sont en verre". 4. Paroi selon ltune des revendications précédentes, caractérisée en ce que des joints intercalaires 12 en matériau plastique approprié sont prévus entre les tubes 11 adjacents. 5'. Paroi selon la revendication 4, caractériséeen ce que lesdits joints 12, 18, 21 comportent des vides-d'air 16, 19, 22. 6'. Paroi selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'à l'intérieur des tubes 30 sont prévus des volets 31 amovibles, par exemple tournants, pouvant occulter ou au contraire laisser passer le flux de rayonnement auquel est soumis la paroi. 7. Paroi selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque volet est constitué par une lame ou palette 31, par exemple en feuillard d'aluminium, dirigée dans le sens de la longueur du tube. 8!. Paroi selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit volet tourne automatiquement sous l'effet de la pression de radiation auquel il est soumis et à-l'encontre d'un mécanisme de rappel tel qu'un ressort de torsion ou analogue. 9'. Paroi selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit volet 31 est commandé en rotation de l'exté- rieur, par exemple par des moyens magnétiques 36, 43 agissant sur une partie magnétique 39, 42 liée au volet. 10. Capteur solaire caractérisé en ce qu'il utilise comme surface d'exposition une paroi isolante selon l'une quelconque des revendications précédentes.