Brevet FR2499693A1 — publié le 19820813

La présente invention concerne généralement un dispositif de captage du rayonnement solaire disposé au niveau d'une toiture. Plusieurs propositins ont déjà été faites concernant la mise en place de capteurs solaires sur un toit. Elles correspondent cependant à des techniques où le système complet de captage, c'est-à-dire un elément transparent ou translucide au rayonnement solaire, une surface ou un volume absorbant de couleur sombre et un volume de circulation d'un fluide caloporteur est complètement intégré dans l'élément de couverture souvent de façon modulaire. Le capteur solaire joue alors le rible d'élément de couverture de la toiture. En outre, la circulation du fluide caloporteur dans de tels éléments se fait dans le sens de la pente du toit d'un élément à l'élément directement inférieur ou supérieur. De telles caractéristiques posent de graves problèmes de rendement. En effet, du fait du caractère modulaire de ces éléments, il est indispensable de jointoyer leurs parties supérieures transparentes ou translucides une par une afin d'éviter les pertes thermiques par convexion vers leur face avant, pertesthermiquestrès prdJudiciables au rendement thermique de l'ensemble. Or, cette opération est difficile, longue et la tenue dans le temps du Joint exposé aux intempéries est suette à caution. De plus, pour assurer l'indispensable ventilation de la toiture, ces éléments de captage solaire ne sont pas isolés sur leur face arrière, ce qui entrain de fortes pertes thermiques lors de l'échauffe- ment du fluide caloporteur. En outre, la circulation du fluide caloporteur dans le sens de la pente pose de graves problèmes de mise en place compte tenu de la présence d'éléments de charpente, en particulier de liteaux parallèles au fate de la toiture et placés perpendiculairement au passage des conduites de circulation du fluide caloporteur. De plus, le nombre important de raccords et/ou d'embottements pour la circulation du fluide caloporteur augmente les difficultés de pose et les risques de f fuite q doivent autre absolu- ment évités sur une toiture. La présente invention a pou e remédier a c s inconvénients en proposant un dispositif de captage du rayonnement solaire, du type comprennant des moyens formant capteurs solaires disposés au niveau d'une toiture, comportant des éléments de couverture, tel@ que tuiles ou ardoises, et une surface portante desdits éléments de couverture pourvue généralement deee moyens formant liteaux, caractérise an ce que position montée lesdits moyens formant capteurs solaires sont disposés sous lesdits éléments de couverture, lesdits moyens capteurs reposant sur ladite surface portante et comportant avantageusement des moyens destinés à la pose, l'accrochage ou la fixation d'un ou ae plusieurs desdits Aliments de couverture. De ce fait, en particulier, l'élément transparent au rayonnement solaire du capteur n'est ni exposé à l'air extérieur ni aux intempéries. Cette disposition permet en outre d'éviter l'ascension par convexion de l'air échauffé par le volume ou la surface de captage, vers les éléments de couverture et l'extérieur en particulier par des interstices aux recouvrements ou aux racoordements de ces éléments. Le rendement du capteur solaire est ainsi augmenté par suppression des pertes thermiques avant. En outre, la présence sur les capteurs de moyens destinés à la pose, l'accrochage ou la fixation d'un ou de plusieurs éléments de couverture permet de supprimer les liteaux traditionnellement en bois ou en métal, et de ce fait de maximiser la surface de captage et le rendement du capteur pour une surface brute donnée. Le dispositif selon l'invention peut s'adapter à tous les types de toits et il permet de respecter l'esthétique des habitations puisque les éléments de couverture traditionnelle placés au-dessus du capteur reprennent dans tous les cas la taille et la forme des éléments de la couverture constituant le reste de la toiture non équipée du dispositif selon la présente invention. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque capteur précité a une forme sensiblement parallélépipèdique rectangulaire aplatie dont, en position montée, la grande surface inférieure repose sur la toiture et les grands cotés sont sensiblement parallèles au faite de la toiture ou sensiblement perpendiculaire au sens de la pente, lesdits moyens d'accrochage ou de fixation étant prévus sur au moins l'un desdits grands cbtés. Avantageusement, les moyens d'accrochage précités sont constitués par la surface extérieure du grand cbté le plus proche du faite de la toiture en position montée, ladite surface Jouant le rible de liteaux où viennent s'accrocher des moyens correspondants prévus sur les éléments de couverture. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, les capteurs précités ont une largeur inférieure à la longueur d'un élément de couverture de façon que l'extrémité libre dudit élément puisse reposer sur l'élé- ment de couverture directement inférieur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les éléments de couverture précités sont transparents ou translucides. Cette disposition permet d'obtenir un effet dit de "double-vitrage" et entrain une augmentation du rendement thermique du capteur particulièrement intéressante lors d'une forte montée en température du fluide caloporteur. Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, chaque capteur de forme sensiblement parallélépipèdique rectangulaire comprend une surface supérieure transparente ou translucide au rayonnement solaire ; une surface ou un volume de captage du rayonnement solaire placé sous ladite surface transparente ; un volume étanche, au contact de ladite surface ou dudit volume de captage, pour le fluide caloporteur ; une couche de matériau isolant inférieure et des moyens de fixation à la toiture ; ledit capteur étant caractérisé en ce que la couche de matériau isolant présente sensiblement une femme d'auge où sont logés au moins partiellement lesdits éléments constitutifs du capteur et dont les branches constituent l'isolation des grands cotés précités du capteur. Cette isolation arrière et latérale du capteur permet une diminution considérable des pertes thermiques arrière et latérales. En outre, la présence de la surface transparente et del'isolation arrière autorise la ventilation de la toiture sans nuire au rendement du capteur solaire. En outre, en position montée, le fluide caloporteur circule dans des conduites sensiblement parallèles au fate de la toiture ou sensiblement perpendiculaires au sens de la fente, tandis que le capteur comporte avantageusement un revêtement d'étanchéité sur sa face en contact avec la surface portante de la toiture. L'invention sera mbux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une partie de surface d'une toiture comportant le dispositif de captage du rayonnement solaire selon la présente invention, avant la pose des éléments de couverture ;et - la figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif selon la présente invention comportant plusieurs capteurs solaires après la pse d'éléments de couverture. Le dispositif 1 de captage du rayonnement solaire comprend des moyens formant capteurs solaires 2 disposés au niveau d'une toiture comportant des éléments de couverture 4, tels que tuiles ou ardoises, et une surface portante 5 des éléments de couverture 4 pourvue généralement de moyens formant liteaux. Selon l'invention, en position montée, lesdits moyens formant capteurs solaires 2 sont disposés sous les éléments de couverture 4 et reposent sur la surface 5 portante, par exemple sur des chevrons. Les capteurs 2 comportent avantageusement des moyens 6 destinés à la pose, à l'accrochage ou la fixation d'un ou de plusieurs éléments 4 de couverture. Chaque capteur 2 a de préférence une forme sensiblement parallélépipèdique rectangulaire aplatie dont, en position montée, la grande surface 7 inférieure repose sur la toiture et les grands cotés 8, 9 sont sensiblement parallèles au fatte de la toiture ou sensiblement perpendiculaires au sens de la pente, des moyens d'accrochage ou de fixation 6 étant prévus sur au moins l'un des grands cotés 8, 9. Avantageusement, les moyens d'accrochage sont constitués par la surface extérieure 6 du grand ctté 9 le plus proche du faite de la toiture en position montée. La surface 6 Joue alors le rôle de liteaux où viennent s'accrocher des moyens correspondants prévus sur les éléments de couverture. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, où les éléments de couverture sont constitués par des tuiles mécaniques, les moyens venant s'accrocher sur la surface 6 constituant le liteau sont constitués par des pattes 10 sensiblement perpendiculaires à la tuile 4 proprement dite. Dans ce cas, les capteurs 2 ont une largeur inférieure à la longueur d'un élément de couverture de façon que l'extrémité libre 11 de cet élément puisse reposer sur l'élément de couverture directement inférieur Suivant la longueur de chaque capteur et la longueur du toit ou de l'élément de toit que l'on veut équiper du dispositif de captage du rayonnement solaire selon l'invention, on prévoit un certain nombre de capteurs dans le sens horizontal, c'est-à-dire sensiblement parallèles au faite du toit ou sensiblement perpendiculaires au sens de la pente, raccordés par des raccords rigides ou souples, droits 12.En outre, des raccords rigides ou souples, circulaires ou couplés 13 sont prévus pour raccorder deux capteurs ou deux séries de capteurs voisins dans le sens vertical ou sens do us pente, c'est-à-dire placés l'un au-dessus de l'autre ou les une tu-dessus des autres. Pour obtenir un effet ae double vitrage, les éléments de couverture 4 peuvent être réalisés en un matériau transparent ou translucide. On décrira ci-après en plus de détail le capteur solaire 2 utilisé dans un mode de réalisation particulier du dispositif de captage du rayonnement solaire selon la présente invention. Chaque capteur solaire 2s de forme sensiblement parallélépipèdique rectangulaire comprend une surface supérieure 14 transparente ou translucide au rayonnement solaire constituée par exemple d'une glace en verre fin ou d'un film souple transparent. ; une surface ou un volume 15 de captage du rayonnement solaire place sous la surface transparente 14 ; un volume étanche 16, au contact de la surface ou du volume 15 de captage, pour le fluide caloporteur ; une couche de matériau isolant inférieure 17 et des moyens 18 de fixation à la toiture en particulier aux chevrons. La couche de matériau isolant 17 présente sensible-~ ment une forme d'auge où sont logés au moins partiellement les éléments constitutifs du capteur. Les branches 19 de la couche de matériau isolant constituent ltisola- tion des grands cités 8, 9 du capteur, ce qui'permet notamment d'éviter les pertes thermiques latérales. La couche de matériau isolant 17 proprement dite permet quant à elle d'éviter les pertes thermiques arrière. En outre, le capteur étant en position montée, le fluide caloporteur circule dans des conduites 20 sensible ment parallèles au fatte de la toiture ou sensiblement perpendiculaires au sens de la pente. De plus, le capteur 2 comporte un revttement 21 d'étanchéité sur sa face en contact avec la surface portante de la toiture qui permet de protéger l'intérieur de l'habitation des fuites éventuelles du fluide caloporteur. Pour réaliser l'étanchéité du volume compris entre la surface ou le volume 15 de captage et la surface transparente 14, volume qui peut contenir un gaz ou outre placé en vide partiel, on prévoit un joint d'étanchéité 22 entre la surface de captage 15 et la surface supérieure transparente 14. La surface supérieure transparente 14 a pour but principal de réaliser l'effet desene nécessaire au bon rendement de l'invention et en particulier de limiter les pertes thermiques par convexion vers l'avant d'air ou de gaz réchauffé par le rayonnement solaire. Cette surface n'assure aucune fonction de couverture de l'habitation et de ce fait, n'est pas exposée aux intempéries, ces fonctions étant assurées par l'élément de couverture 4 éventuellement transparent ou translucide. Avantageusement, la surface de captage 15 est conformée pour occuper sensiblement le fond de l'isolation 17 en forme d'auge et recouvrir les conduites 20 de transport du fluide caloporteur, conduites partiellement noyées dans l'isolation arrière. En outre, le capteur solaire 2 peut outre placé dans un bac 23 constituant le coffrage de l'isolation arrière 17 et recouvaazt notamment la surface inférieure 7 et les grands cttds 8 et 9 du capteur. Des capteurs solaires supplémentaires peuvent Entre prévus pour la conversion de la chaleur rayonnée ou de la lumière solaire, en énergie électrique, ces capteurs devant etre connectés ensemble électriquement en un groupe. Le dispositif de captage du rayonnement solaire selon la présente invention est réalisé de la façon suivante. Sur la charpente d'une toiture, on dispose les capteurs solaires 2 sensiblement parallèlement au faite du toit ou sensiblement perpendiculairement au sens de la pente. On réalise ensuite les raccords entre les capteurs voisins dans le sens horizontal et perpendiculaire de la pente, puis entre les capteurs voisins dans le sens vertical ou sens de la pente.On recouvre ainsi au moins une partie de la toiture de plusieurs séries de capteurs sensiblement parallèles les unes aux autres, Le grand côté le plus proche du fate du toit en position montée, de chaque capteur ou de chaque série de capteurs servant de liteaux, c'est-à-dire de moyens d'accrochage des éléments de couverture, il convient que chaque série de capteurs soit suffisamment espacée par rapport à la série immédiatement inférieure et immédiatement supérieure pour permettre l'introduction entre deux séries de capteurs des moyens dsaccrochage correspondants des éléments de couverture, par exemple les pattes 10 des tuiles 4.Une fois les capteurs solaires disposés sur la toiture et fixés à celle-ci, notamment sur les chevrons, par des moyens quelconques appropriés 18, on peut placer sur les capteurs les éléments de couverture éventuellement transparents ou translucides proprement dits de la toiture. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, ces éléments consistent en des tuiles mécaniques dont les pattes 10 viennent s'approcher au grand côté 9 formant liteau de chaque capteur ou de chaque série de capteurs tandis que l'extrémité libre 11 repose sur la tuile immédiatement inférieure, On obtient ainsi un dispositif de captage du rayonnement solaire disposé au niveau d'une toiture qui n1 est exposé ni à l'air extérieur ni aux intempéries, dont les pertes thermiques avant, arrière ou latérales sont considérablement diminuées par rapport auKdispositifs connus et qui peut s'adapter à tout type de toit tout en respectant l'esthétique des habitations. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de captage du rayonnement solaire, du type comprenant des moyens formant capteurs solaires disposés au niveau d'une toiture comportant des éléments de couverture, tels que tuiles ou ardoises, et une surface portante desdits éléments de couverture pourvue généralement de moyens formant liteaux, caractérisé en ce qu'en position montée, lesdits moyens formant capteurs solaires (2) sont disposés sous lesdits ee%qents de couverture (4), lesdits moyens capteurs reposant sur laait surface portante (5) et comportant avantageusement des moyens (6) destinés à la pose, l'accrochage ou la fixation d'un ou de plusieurs desdits éléments (4) de couverture. 2. Dispositif selon la revendication i, caractérisé en ce que chaque capteur (2) précité a une forme sensible ment parallélépipèdique rectagulaire aplatie dont, en position montée, la grande surface '7) inférieure repose sur la toiture et les grands côtes (, 9) sont sensiblement parallèles au faîte de la toiture ou sensiblement perpendiculaire au sens de la pente, lesdits moyens (6) d'accrochage et de fixation étant prévus sur au moins l'un desdits grands cotés. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage (6) précités sont constitués par la surface extérieure du grand côté (9) le plus proche du faute de la toiture en position montée, ladite surface jouant le rôle de liteau où viennent s'accrocher des moyens correspondants prévus sur les éléments de couverture précités. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs (2) précités ont une largeur inférieure à la longueur d'un élément de couverture (4) précité de façon que l'extrémité dudit élément puisse reposer sur l'élément de couverture directement inférieur. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de couverture (4) précités sont transparents ou translucides. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, chaque capteur précité de forme sensiblement parallélépipèdique rectangulaire comprenant une surface supérieure transparente ou translucide au rayonnement solaire ; une surface ou un volume de captage du rayonnement solaire placée sous ladite surface transparente un volume étanche, au contact de ladite surface ou dudit volume de captage, pour le fluide caloporteur ; une couche de matériau isolant inférieure et des moyens de fixation à la toiture, caractérisé en ce que ladite couche de matériau isolant (17) présente sensiblement une forme d'auge où sont logés au moins partiellement lesdits éléments constitutifs du capteur, et dont les branches (19) constituent l'isolation des grands côtés (8, 9) précités du capteur. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'en position montée, le fluide caloporteur circule dans des conduites (20) sensiblement parallèles au faite de la toiture ou sensiblement perpendiculaires au sens de la pente. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le capteur (2) comporte un revêtement (21) d'étanchéité sur sa face en contact avec la surface portante de la toiture. 9. Toiture, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de captage du rayonnement solaire selon l'une des revendications 1 à 8.