Brevet FR2509445A1 — publié le 19830114

L'invention concerne un élément modulaire de toiture pour la captation du rayonnement solaire, l'élément présentant des nervures supportant une feuille d'un matériau transparent au rayonnement solaire, la transmission de chaleur étant assurée par des courants d'air circulant entre les nervures. L'utilisation de l'énergie solaire pour le chauffage des habitations nécessite des capteurs de relativement grande surface et de faible cahot, La réalisation de telles habitations s1est donc orientée vers le remplacement de la toiture classique, c'est-à-dire de l'armature et de la couverture par des éléments autoporteurs reposant par ses extrémités sur deux murs. Une telle construction est connue du brevet français NO 2 079 687 dans lequel les éléments métalliques en forme d'augets présentent deux faces parallèles verticales réfléchissantes concentrant le rayonnement solaire sur la troisième face absorbante. La face absorbante comporte des canalisations dans lesquelles circule un liquide caloporteur qui est utilisé pour une installation de pompage solaire. La construction métallique du capteur et la présence de faces réfléchissantes ne permettent pas un prix économique. En outre, la durée du capteur est étroitement dépvendante des conditions de pollution de la région dans laquelle il est installé. Le rendement diminue assez rapidement avec la diminution de la réflection des faces, et ce, d'une manière irréversible par suite de l'attaque du métal soumis aux phénomènes atmosphériques. Le brevet français No 2 237 143 décrit un élément ne comportant pas de surfaces susceptibles de se détériorer, permettant le chauffage aussi bien que le refroidissement des locaux directement recouverts par lui. Le capteur se présente sous la forme d'un profilé dont une face est plane et l'autre nervurée. L'espace compris entre les parois plane et nervurée est rempli d'une masse accumulatrice dont le point de cristallisation dépend de la température. La face portant les nervures est tournée vers le rayonnement solaire et une pla- que transparente au rayonnement, posée sur les sommets des nervures, détermine des canaux dans lesquels est emprisonné de l'air qui, par ses mouvements de convection, permet l'échan- ge thermique. Dans cette réalisation, on ne retrouve pas les inconvénients dus à l'environnement atmosphérique, mais la fabrication d'un profilé creux et son remplissage par un matériau,dont le changement d'état est l'une des conditions du transfert de chaleur, ne permettent pas la réalisation simple et bon marché, nécessaire à la généralisation d'habitations à chauffage par- captation du rayonnement solaire. L'invention vise à fournir un élément de toiture pour la captation du rayonnement solaire utilisant les méthodes de préfabrication d'élément en béton. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut Qtre réalisée. La figure 1 montre une toiture solaire selon l'invention recouvrant au moins partiellement un bâtiment. La figure 2 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un élément de toiture solaire. La figure I montre un bgtiment recouvert au moins partiellement par un élément de toiture solaire selon l'invention. Selon la forme de réalisation représentée, le bâti- ment est constitué, comme connu, de panneaux modulaires préfabriqués assemblés sur des semelles traditionnelles coulées sur place. I1 comporte une paroi intérieure porteuse et une paroi extérieure de revêtement. Ces parois sont séparées par un matériau isolant thermique, tel que de la laine minérale ou du polystyrène expansé, de manière à présenter un coefficient d'isolation thermique de l'ordre de 0,45 W/m20C Les pignons 2 disposés sur le ou les éléments de base 1, présentent au moins un bord incliné 3 sur lequel vient s'appuyer et se fixer l'é- lément de toiture solaire 4 L'élément de toiture solaire (fige 2) est constitué d'au moins un panneau de béton autoportant.Selon l'exemple de réalisation, le panneau se présente sous l'aspect d'une dalle 5 sur une face de laquelle sont prévues des nervures 6, parallèles entre elles, formant des canaux. L'élément a une surface de l'ordre de 27 m2 et une épaisseur moyenne de 8 cm. Cette épaisseur correspond à une épaisseur de la dalle de 6 cm et une hauteur des nervures de 12 cm. L'élément de toiture est mis en place sur les pignons et repose sur les planches bas et haut, les nervures étant tournées vers l'extérieur. Un vitrage simple 7, ou tout autre matériau transparent au rayonnement solaire, est disposé entre chaque ner vure. Les vitres sont posées soit à bain de mastic, soit maintenues par des clips et des parecloses. Ce vitrage assure la fonction "serre" et permet à l'air de circuler entre les nervures. La circulation se fait par convection naturelle ou forcée par accélération par un groupe de ventilation. Les parois des canaux formées par les nervures et la dalle sont revêtues ou enduites d'un matériau 8 absorbant le rayonnement solaire. Généralement, on utilise une peinture foncée à grand pouvoir absorbant. Les extrémités de l'élément de toiture sont percées de part en part d'ouvertures 9 servant à l'entrée ou à la sortie de l'air circulant entre les nervures. Lors de la fabrication ou après la pose de l'élément de toiture (fig. 1), la paroi intérieure de la dalle est recouverte d'un matériau isolant 10 d'épaisseur suffisante pour assurer un coefficient d'isolation thermique équivalent à celui des autres parois du batiment. Des gaines 11 et 12 sont fixées sous l'élément de manière à connecter entre elles les ouvertures placées à l'extrémité supérieure pour l'extraction de l'air chaud, et les ouvertures placées à l'extrémité inférieure de l'élément pour l'admission de l'air froid. Les flèchent indiquent un sens possible de la circulation de l'air. Les gaines sont reliées, par exemple, à un système de chauffage à pompe à chaleur. L'épaisseur de la dalle de béton est prévue non seulement pour permettre une rigidité suffisante de la toiture, mais également pour assurer un stockage important et immédiat des calories solaires qui seront restituées de punit. Le matériau de la dalle constitue un accumulateur de chaleur. La toiture solaire telle que décrite est particulièrement bien adaptée au chauffage par air chaud. Toutefois, il est utile de prévoir également un chauffage de l'eau sanitaire, Cette fonction supplémentaire est obtenue d'une manière simple. Selon un exemple de réalisation, on prévoit des tubes de circulation d'eau posés dans les canaux où ils sont fixés par tout moyen approprie, les entrée et sortie d'eau se faisant aux extrémités basse et haute, la circulation étant assurée par thermosiphon ou pompe de circulation. Selon un autre exemple, lors de la fabrication de l'élément solaire, on noie en surface du fond des canaux, les tubes de circulation d'eau qui sont raccordés au système de distribution de manière connue. L'adjonction de tubes de circulation d'eau dans 1 élément solaire n1 influence que très peu le chauffage de l'air et fournit à peu de frais un appoint de calories pour l'eau sanitaire. L'élément de captation du rayonnement solaire peut être mis hors service en faisant communiquer les ouvertures haute et basse avec l'extérieur. REVENDICATIONS 1. Elément modulaire de toiture pour la captation du rayonnement solaire, l'élément présentant des nervures supportant une feuille de matériau transparent au rayonnement solaire, la transmission de la chaleur étant assurée par l'air circulant entre les nervures, caractérisé en ce qu'il est au moins en partie constitué d'une dalle autoportante (5) en béton présentant des nervures (6) sur sa face extérieure formant des canaux, lesdites nervures supportant un vitrage simple (7), les parois des canaux étant revêtues d'un matériau (8) à grand pouvoir absorbant et l'air circulant parallèlement aux parois des canaux. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des canaux sont munies d'ouvertures (9) prévues pour permettre l'entrée et la sortie de l'air caloporteur. 3. Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la face intérieure de la dalle porte un revêtement isolant (3). 4. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une gaine (11,12) fixée sur la face intérieure de la dalle relie les ouvertures (9) d'une extrémité de l'élément. 5. Elément selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des tubes de circulation d'eau sont fixés dans le fond des canaux. 6. Elément selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tubes sont noyés en surface du fond des Canaux. 7. Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la dalle constitue un accumulateur de chaleur.