Brevet FR2512182A1 — publié le 19830304

Procédé de prélèvement de chaleur à partir d'air en mouvement et de précipitations. La tendance croissante pour des raisons connues depuis longtemps dans le domaine de la construction d'abandonner le chauffage classique par combustible fossile au profit de ce qu'on appelle le chauffage à l'énergie douce pour les locaux d'habitation en utilisant des pompes à chaleur et des systèmes de chauffage solaire a provoqué une multitude de développements de procédés et d'appareils concernant les capteurs (collecteurs) nécessaires à cette fin. Une évaluation de l'efficacité des deux systèmes de chauffage doux précités peut se faire exclusivement en fonction des conditions climatiques du moment - on considère ici uniquement l'Europe. Il est certain que dans les régions ensoleillées, comme dans les pays méridionaux, le système de chauffage solaire est très efficace. Dans les régions européennes nordiques, par contre, le nombre de jours d'ensoleillement par an est tellement réduit qu'il ne peut plus être question d'une efficacité des capteurs solaires (il est certainement très audacieux de parler d'une efficacité des capteurs solaires même par ciel couvert, c'est-à-dire en cas de rayonnement diffus). Dans les régions européennes nordiques, la pompe à chaleur constitue dès lors la seule alternative douce aux systèmes de chauffage classiques. Parmi les sources de chaleur entrant en ligne de copte, l'eau souterraine, l'eau de ruissellement ou l'eau d'étangs, le sol et l'air extérieur, dont on peut extraire la chaleur nécessaire au chauffage, au moyen de capteurs thermiques appropriés, c'est la dernière mentionnée qui devrait être la plus intéressante dans l'avenir. Il y a à cela deux raisons : premièrement contrairement à l'air extérieur, l'eau n'est disponible que de façon exceptionnelle et le sol devient de plus en plus rare en raison du fait que les terrains sont mesurés de plus en plus chichement ; d'autre part, dans les régions nordiques envisagées, les conditions atmosphériques sont bonnes pour la mise en oeuvre des capteurs de chaleur a air; car il y règne en permanence des conditions de vent plus ou moins fort et relativement chaud (l'efficacité d'un capteur à air dépend de l'intensité de l'air en mouvement).L'inconvénient certain des pompes à chaleur basées sur la chaleur de l'air réside dans le fait qu'elles ne peuvent fonctionner que de façon bivalente (les systèmes de chauffage par combustibles fossiles restent nécessaires comme complément, car aux températures d'air extérieur inférieures à 0 C, le rendement du capteur à air devient trop bas). Quoiqu'il en soit, environ 70 t des besoins calorifiques peuvent encore être couverts par une pompe à chaleur dans les régions nordiques du continent européen. En tenant compte des considérations précédentes de nombreuses firmes ont développé une multitude de capteurs thermiques à air, dont un examen plus approfondi révèle cependant soit une trop faible efficacité soit un prix de revient trop élevé ou encore les deux inconvénients. Il manque donc jusqu 'à présent un capteur thermique à air qui soit optimum tant au point de vue efficacité que de son entretien, sa construction et ses frais d'investissement. Voici comment se compose et fonctionne un capteur thermique à air : Les éléments essentiels sont des corps creux, en général des tubes ou des tuyaux dans lesquels coule un mélange eau-glycol (le glycol en tant qu'additif antigel) servant de caloporteur. De l'extérieur, l'air souffle sur les corps en passant. Sur son trajet dans les corps creux, le caloporteur se réchauffe à partir d'une température d'entrée de -6" à -8 C sous l'effet de la chaleur aban donnée par l'air aux corps creux, pour atteindre une température de sortie de 0 à environ 100C en fonction de la température de l'air atmosphérique.La relation mathématique qui décrit ce processus de transmission de chaleur s'écrit (I) Q = k.F.tm où Q (kcal/h) désigne la chaleur transmise par heure k (kcal/m2h K) désigne le coëfficient de transmission de chaleur F (m2) désigne la surface du collecteur thermique # tm ( C) désigne la différence moyenne de températures entre le caloporteur et l'air. Parmi les trois grandeurs qui déterminent la quantité Q de chaleur transmise, A tm n'est pas, k est dans'unie certaine mesure et F est largement influen çable. Atm est déterminé d'une part par la température régnant dans l'air et d'autre part par la température d'évaporation de l'agent réfrigérant qui s'évapore dans la pompe à chaleur.Si l'on considère l'équation de détermination du coefficient de trâns- mission de la chaleur kR par exemple pour des tubes, on a 1 (II) kR = 1 d a + d a ln da + 1 oi i di 2tR di (calculé sur la surface extérieure du tube) et on constate que pour des dimensions prédéterminées des tubes (da , di) et pour des taux d'écoulement prédéterminés dans le tube (oCi), seules les grandeurs a (coefficient de transmission de chaleur externe) et (conductibilité calorifique du tube) subsistent en tant que variables. Le coefficient de transmission de chaleur externe Ga a dépend principalement de la vitesse du vent, influençable de façon limitée, avec laquelle le vent souffle sur le tube.Ont également de l'influence sur C ba la disposition du tube et son orientation par rapport à la direction du vent. En choisissant convenablement la matière constitutive, on peut déterminer la conductibilité thermique tR (le cuivre est ici de loin le meilleur matériau mais aussi le plus cher). Pour avoir une capacité de transmission de chaleur déterminée, établie selon les besoins maxima d'une habitation, le capteur doit être agencé en tenant compte des variables précitées non limitées et partiellement limitées telles que la surface, la vitesse du vent, le mode de construction du capteur, sa disposition ainsi que les matériaux constitutifs des corps creux. On vise ici à rendre le capteur le plus possible efficace, silencieux et sobre, discret, bon marché et facile à installer. Ces critères ne se laissent naturellement pas tous atteindre pleinement, mais un bon collecteur ou capteur se caractérise par le fait qu'il réalise de façon quasi optimale le plus grand nombre possible de ces critères. Les capteurs à air connus jusqu'à présent se partagent en échangeurs de chaleur à convection forcée technique et naturelle. Dans le premier groupe, un ventilateur aspire l'air extérieur à grande vitesse à travers l'échangeur thermique. Ce système a comme avantage certain la haute capacité de transmission de la chaleur et donc son efficacité en raison de la grande vitesse de l'air, l'utilisation de tubes et de lamelles en cuivre. Est cependant thermiquement désavantageux le fait que les capteurs thermiques installés au fond des puits en sous-sol ne peuvent être atteints ni par la pluie ni par le soleil. Les inconvénients majeurs sont cependant la consommation supplémentaire d'énergie du ventilateur, son bruit surtout gênant la nuit et la nécessité d'un entretien fréquent (en raison de la répartition étroite des tubes et lamelles, le réseau se bouche rapidement en raison des poussières et feuilles aspirées ainsi que par le givrage qui entravent et dans des cas extrêmes coupent le passage de l'air à travers le réseau). Selon les circonstances climatologiques, il se forme une plus ou moins grande quantité d'eau de condensation qu'il faut constamment veiller à éliminer. Le prix d'un tel convecteur technique à circulation forcée L-W-W.T (échangeur de chaleur air-eau) n'est pas non plus bas. Dans tous les cas ce type de capteur est d'installation inesthétique. En raison des graves inconvénients des échangeurs thermiques air-eau à convection forcée technique, on a imaginé une multitude d'échangeurs air-eau à convection forcée naturelle basés principalement sur le vent ou l'air en mouvement. L'inconvénient majeur des échangeurs de chaleur air-eau à convection forcée naturelle réside dans le fait qu'ils n'extraient pas dans une forte mesure la chaleur latente de l'air extérieur. La raison principale en est la construction inappropriée au point de vue technique et la mauvaise orientation du capteur au point de vue d'une sollicitation aussi rapide de possible par l'air en mouvement. En outre la majorité des échangeurs air-eau connus sont construits de façon coûteuse (constructions spéciales) c 'est-à-dire à grands frais et nécessitant assez bien d'entretien. Dans la conception de l'échangeur thermique air-eau selon l'invention, on est parti de l'objectif consistant à remplir de la façon la plus optimale pos sible les critères indiqués précédemment, déterminants pour l'évaluation d'un capteur. Etant donné que dans les régions terrestres nordiques, l'air doit valoir en tant que caloporteur déterminant, il a été veillé à tirer le plus possible de sa teneur calorifique lors de la conception du nouveau capteur. Cela n'est cependant réalisable que si l'on obtient une transmission de chaleur élevée entre l'air et les tubes (selon l'équation (II), le transfert calorifique externe oppose la plus grande résistance calorifique). Dans un échangeur de chaleur air-eau à convection forcée naturelle, ce but est atteint par les mesures suivantes 1) L'échangeur est installé à la plus grande distance possible du niveau du sol dans un environnement non perturbé pour utiliser une vitesse du vent aussi élevée que possible. 2) L'échangeur a été conçu de façon que pour toutes les parties de son réseau de tubes, il y ait une grande transmission de chaleur. 3) L'échangeur de chaleur est installé de façon qu'il subisse le souffle du vent à la vitesse optimale durant la majeure partie de la période de chauffage. Ces prescriptions ont donné lieu à un échangeur de chaleur à faisceau de tubes compact à plusieurs rangées qui est installé à l'horizontale un peu au-dessus du point le plus haut de la maison à savoir au-dessus du faîte du toit (Fig.l). Une multiplicité de tubes rectilignes décalés successivement est assemblée en un faisceau compact dont la répartition est définie de façon précise (Fig.2). De préférence, le faisceau de tubes se met sur un toit à deux versants (toit en batière) et transversalemenr à la direction du vent dominant. Il en résulte que le paquet reçoit librement c'est-à-dire sans entrave de la part de corps solides ou de surfaces de délimitation (courant croisé) le souffle de vent à priori relativement fort à ces hauteurs. Un facteur positif est ici l'inclinaison du toit.La pente du toit agit comme un étranglement de la section de passage selon Bernouilli qui provoque une accélération considérable de l'écoulement du vent dans la section la plus petite - dans ce cas-ci le faîte du toit - en sorte que le vent frappe le faisceau de tubes à vitesse encore plus grande (Fig.3). Pour le capteur à faisceau de tubes à plusieurs rangées, considéré le plus possible dans la direction du soufflage, dont les tubes sont disposés selon une répartition définie, décalée, on a choisi un type d'échangeur thermique qui se distingue par des coefficients de transmission de chaleur a de moyenne élevée (par rapport à la surface d'échange) (le contrecourant croisé qui se présente ici est pratiquement aussi bon qu'un contre-courant pur) et ce type d'echangeur a fait ses meilleures preuves dans l'industrie chimique (voir GDI, Gd4 de VDI-Warmeatlas 1953). En considérant l'énorme volume d'air et ainsi la teneur calorifique du vent qui passe par le capteur de chaleur de l'air, on peut admettre que tous les tubes du faisceau c'est-à-dire de la première à la dernière rangée de tubes, sont frappés par de l'air à la même température. Cela est d'une grande importance si l'on considère l'équation (I) pour la chaleur transmise.La loi d'égalité de Nusselt pour un faisceau frappé purement transversalement est formulée comme équation (I) dans -GDI. Si l'on applique cele-ci au cas considéré, on obtient en fonction de la force du vent des coefficients de transmission de chaleur externe compris entre 30 et 100 ir Ces valeurs sont m";h;k sont de loin supérieures à celles de l'air au repos avec kcal oC m2wk;; On n'a dans ce cas même pas tenu compte de ce que l'échangeur selon l'invention met en oeuvre un contrecourant transversal ou croisé lequel est encore meilleur qu'un courant simplement transversal ou croisé. Lors d'une modification de la direction principale du vent, c'est-à-dire en cas de déviation de 90" du courant transversal, le coefficient de transmission de chaleur externe tombe. Lorsque l'angle de frappe ou de soufflage est aigu, et n'atteint que 200 (donc un écoulement quasi parallèle au faisceau de tubes), le coefficient de transmission de chaleur externe atteint encore 50 gO du coefficient valable pour un écoulement transversal à 900 (cf. GcI de VDL-Warmeatlas 1953). Cela signifie que même pour une maison dont l'orienta- tion transversale par rapport au vent dominant n'est pas idéale, on obtient encore des coefficients de transmission de chaleur externe qui sont bons. Selon l'équation(I-I), il faut toujours rechercher un échangeur de chaleur dans lequel les trois résistances thermiques prises isolément pour la transmission de chaleur externe > la conduction thermique, et la transmission de chaleur interne sont à peu près de même grandeur. Des calculs effectués à cet égard pour le nouveau capteur ont montré qu'en utilisant du polyéthylène de haute densité (HDPE) absolument résistant aux intempéries pour faire les tubes, la résistance thermique est la plus grande. Au point de vue thermique, il n'est cependant pas justifiable d'utiliser les tubes en cuivre très chers. Un tuyau en HDPE dont la valeur de conduction thermique serait améliorée légèrement suffirait ici pleinement en ce qui concerne les relations de résistance recherchées. Cette légère amélioration est apportée par un tube de HDPE faiblement doté de poudre métallique, de préférence poudre d'aluminium (voir à ce sujet la demande déposée le même jour au nom de la demanderesse). L'efficacité de l'échangeur de chaleur à faisceau de tubes selon l'invention est cependant assurée non seulement en cas de vent mais également par pluie et brouillard. En cas de pluie, le faisceau de tubes est exposé de façon telle qu'une humidification constante de tous les tuyaux est assurée. Avant que la pluie atteigne les tuiles, elle a inondé les tubes superposés ou -en cas de pluie oblique- se succédant l'un derrière l'autre. La transmission de chaleur d'un film d'eau mince se renouvelant constamment est particulièrement intense (voir théorie de l'eau superficielle de Nusselt). Les relations sont également bonnes en cas de brouillard, où il se forme de toute manière un film d'eau plus mince. En ce qui concerne l'efficacité comme capteur solaire, on se heurte également à la même limitation que pour tous les autres capteurs protégés du vent à savoir que les jours sans vent une transmission signi ficative de chaleur n'est obtenue que par le rayonnement solaire. Pour la construction du capteur thermique à air selon l'invention, il y a lieu de remarquer ce qui suit : elle a été orientée en vue d'une fabrication bon marché du capteur ainsi que pour son installation rapide et facile. C'est pourquoi aucun élément de fixation nouveau n'a été conçu mais on a plutôt utilisé ceux qui existent déjà dans le commerce sous forme d'articles de masse peu coûteux. Le capteur doit avoir essentiellement la même longueur que le faîte du toit à deux versants qu'il doit garnir. Comme limites inférieure et supérieure on peut citer des longueurs de 5 m et 20 m respectivement. Des paquets de tubes plus ou moins longs doivent évidemment être fixés de façon stable sur le faîte du toit, tout particulièrement en tenant compte de la forte poussée occasionnée par un vent fort, qui donne lieu à des forces à effet horizontal élevé. Ces forces agissent tout comme le poids propre du capteur comme charges d'extension continues. Ces charges sont reprises par des châssis porteurs spéciaux, qui sont installés à peu près à chaque mètre courant. Ces châssis porteurs comportent chaque fois une plaque 1 de matière synthétique percée d'environ 10 à 20 mm d'épaisseur, d'un tube porteur 2 horizontal, de deux tubes porteurs 3, 3' verticaux et de deux tubes d'entretoise télescopiques 4, 4' (figure 4). Toutes les plaques de matière synthétique ont les mêmes dimensions et les mêmes motifs de perforations; elles se composent d'une matière synthétique résistant aux intempéries, de préférence un duroplaste renforcé par du PVC par un corps dur, par du bois ou par un tissu, ce duroplaste étant à base de résine de phénol ou de mélamine. Cela correspond à une répartition souhaitée pour les tubes ou les faisceaux de tubes (Fig.2). Les plaques de matière synthétique servent au guidage libre, à la fixation et à l'espacement exact des tubes entre eux. Le faisceau de tubes se compose d'une multitude de boucles de tubes parallèles de même longueur. La longueur des boucles individuelles est calculée de façon telle que le caloporteur liquide sur son parcours dans les boucles de tubes est réchauffé par l'air à une température de sortie définie, qui est un peu en dessous de la température de l'air.Le nombre de rangées reliées en parallèle se calcule à partir de la puissance voulue pour le capteur. Le modèle de perforations représenté sur la figure 2 donne lieu à un capteur à treize boucles (nombre de trous de la rangée verticale de trous). Chaque boucle se compose dans ce cas de six bouts de tuyaux droits (chaque fois une rangée oblique de trous pour une boucle) et du nombre correspondant de coudes (la longueur du capteur et celle de la boucle calculée fournit le nombre des bouts de tuyaux droits et des coudes). Les coudes sont également des pièces moulées en HDPE qui sont chaque fois soudées à deux extrémités de tuyaux à relier entre eux. Ce mode de liaison tient compte des dilatations possibles des tuyaux sous l'effet de la chaleur. Les boucles sont chaque fois disposées dans un plan oblique (voir Fig.2 forme du patron des perforations en parallélogramme), parce qu'il faut les remplir sans bulles d'air au moyen du caloporteur fluide. Dans les bouts de tuyaux situés le plus bas, (rangée de trous de droite sur la figure 2), le caloporteur liquide entre et parcourt les tronçons de tubes droits, horizontaux de chaque boucle par étages successifs de plus en plus haut, de droite à gauche, exactement à l'encontre du courant d'air (donc à contre-courant croisé). L'air arrivant éventuellement encore dans les boucles peut monter jusqu'au tronçon de tube le plus haut et sortir en passant par la vanne de désaération 9' (Fig.5, fA) du collecteur 10.Le collecteur 10 et le répartiteur 11, faits l'un et l'autre de cuivre, présentent en tête des soupapes à flotteurs 9, 9' pour la désaération des boucles. Le tuyau répartiteur et le collecteur sont l'un et l'autre disposés sur la face frontale du faisceau de tubes (Fig. 5, 5A), dont les tuyaux sont également fixés axialement de ce côté. Dans les autres trous des plaques de matière synthétique, les tubes sont fixés axialement de manière lâche, si bien qu'ils peuvent glisser dans ces trous en cas de dilatation ou contraction thermique. Le bâti proprement dit de support des tubes, comme le montrent les figures 4 et 6, est constitué de tubes d'acier zingué au feu. Le tube porteur 2 horizon tal auquel est fixée la plaque en matière plastique 1 au moyen d'étriers à vis 5 zingués au feu (voir détail Fig.6A), est maintenu par les tubes de support veti- caux 3, 3'. Ceux-ci à leur tour prennent appui sur les deux tubes télescopiques horizontaux 4, 4' (deux tubes enfoncés l'un dans l'autre selon l'étagement de leur diamètre). A leurs extrémités, les tubes télescopiques présentent chaque fois un rebord ou flasque 6, 6' pourvu de trous de passage pour des vis à bois. Les tubes télescopiques sont tendus entre les chevrons en bois du comble (parallèlement au faîte du toit) et y sont vissés.Les tubes perpendiculaires entre eux sont reliés les uns aux autres chaque fois au moyen d'étriers, comme montré sur la Fig.7, 7A. Lepassage étanche des tubes de support 3,3' à travers le toit est possible par le fait qu'on met en oeuvre ce qu'on appelle une tuile pour antennes 7, 7' (Fig.4, 6; tuile spéciale pour le passage de tubes de support d'antennes de télévision). L'étanchéité entre le tube et l'antenne se fait au moyen d'une garniture de caoutchouc 8, 8' (Fig.4, 6). Comme il est impératif de décaler convenablement la tuile d'antenne et que le décalage des chevrons existe déjà, les deux n'étant cependant pas identiques, il n'est pas garanti que les tubes de soutien vont toujours se trouver à mi-chemin entre les chevrons. Pour cette raison,la liaison entre le tube de soutien et le tube télescopique doit toujours pouvoir se faire à un endroit quelconque de celui-ci au moyen d'un étrier de fixation. Il faut donc un tube télescopique parce que les distances entre les chevrons diffèrent souvent fort entre elles. Il faut souligner à nouveau que tous les éléments décrits ici sont des articles de série que l'on trouve sur le marché et qui sont relativement peu coûteux à acquérir. L'amenée et le départ du caloporteur fluide se fait comme montré sur la figure 5 : les tuyaux d'amenée et de départ 12, 13 passent également par des tuiles d'antennes 7, 7' vers un tuyau collecteur et un tuyau distributeur respectivement 10, 11 et leur passage est rendu étanche au moyen de garnitures de caoutchouc 8, 8'. Pour rigidifier l'ensemble de la construction porteuse, il est prévu un tube de cuivre zingué au feu 14 (Fig. 5, 6) qui relie entre elles par complémentarité de forme toutes les plaques de matière synthétique (par l'intermédiaire d'étriers 15 vissés à chacune des plaques). La figure 1A montre une forme de réalisation préférée de la construction porteuse du faisceau de tubes du capteur de chaleur ; chaque fois entre deux bâtis porteurs de tubes il est prévu en outre une ou plusieurs plaques de matière synthétique 1', qui sont fixées au tube de cuivre 14 uniquement par le dessus. Ils doivent pour une plus grande distance du bâti de support entre eux éviter un fléchissement des tubes par réchauffement, par exemple en raison d'un rayonnement solaire plus intense. Pour terminer la description de forme d'exécution, il faut encore souligner brièvement l'intérêt du capteur selon l'invention eu égard aux critères suivants a) L'efficacité du capteur est optimal-e. b) Le capteur est absolument silencieux et ne demande aucun entretien. c) On ne peut pas dire que le capteur passe inaperçu, mais il ne dérange pas en raison de sa construction compacte (il dépasse d'environ 0,5 m le sommet du faîte du toit). d) Le capteur est facile à installer car il peut être en grande partie fait d'avance (le poids au mètre est de quelques kilos). e) Le capteur est très bon marché en raison des élé- ments bon marché qui le constituent et de sa facilité de montage. Il est encore à remarquer que tout ce qui a été dit a fait l'objet d'essais sur prototype. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits plus haut et qu'on peut y apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de cette invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour soutirer de la chaleur à partir d'air en mouvement et/ou de précipitation, comme l'eau de pluie ou la rosée, caractérisé en ce qu'on place à un endroit aussi élevé que possible d'un bâtiment, en particulier sur le faîte d'un toit, un capteur de chaleur parcouru pzr un liquide refroidi, en particulier un échangeur thermique à faisceau de tubes et à convection naturellement forcée, présentant un coefficient élevé de transmission de chaleur externe entre l'air et/ou l'eau et la surface d'échange de chaleur du capteur et en ce qu'on utilise comme agent caloporteur le liquide refroidi en cours de réchauffement lors de son passage dans le capteur. 2. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'on installe le capteur thermique orienté de façon telle au point le plus élevé du bâtiment qu'il soit frappé par le vent à la plus grande vitesse possible et transversalement pendant la majeure partie de la période de chauffage. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on place le capteur thermique à un endroit où ses surfaces d'échange thermique sont mouillées le plus abondamment possible par des précipitations. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise un capteur thermique dont les résistances thermiques individuelles (a) entre l'air extérieur et la surface d'échange ther mique externe (b) à l'intérieur de la paroi d'échangeur et (c) entre la surface d'échange thermique interne et l'agent caloporteur, sont les plus petites possibles et d'environ égale grandeur. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à A, caractérisé en ce qu'on dispose le capteur thermique sous la forme d'un échangeur de chaleur à faisceau de tubes compact à plusieurs rangées horizontalement un peu au-dessus du faîte d'un toit en batière et transversalement à la direction du vent dominant, les tubes de l'échangeur thermique étant disposés de préférence décalés l'un derrière l'autre. 6. Dispositif pour ltexécution du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par un capteur thermique parcouru par un caloporteur, en particulier un échangeur thermique à faisceau de tubes et à convection naturellement forcée, avec un coefficient de transmission thermique externe élevé entre l'air et/ou l'eau et la surface d'échange thermique du capteur thermique, lequel est placé à l'endroit le plus élevé possible d'un bâtiment,en particulier -sur le faîte d'un toit. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur thermique est disposé à l'endroit le plus élevé du bâtiment transversalement à la direction du vent qui souffle pendant la majeure partie de la période de chauffage, c'est-à-dire autant que possible transversalement à la direction du vent dominant. 8. Dispositif selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le capteur thermique est disposé en un endroit où ses surfaces d'échange thermique sont mouillées le plus possible par desprécipitations. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les résistances thermiques du capteur thermique considérées isolément (a) entre l'air extérieur et la surface. d'échange thermique externe (b) à l'intérieur de la paroi de l'échangeur et (c) entre la surface d'échange interne et le milieu ou agent caloporteur sont les plus petites possibles et d'environ égale grandeur. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le capteur thermique est disposé horizontalement sous la forme d'un échangeur thermique à faisceau de tubes à plusieurs rangées un peu au-dessus du faîte d'un toit en batière transversalement à la direction du vent dominant, les tubes de l'échangeur thermique étant disposés de préférence décalés l'un derrière l'autre. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le capteur thermique est constitué d'un matériau résistant aux intempéries. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que les surfaces d'échange du capteur thermique se composent de matière synthétique ou plastique, en particulier polyéthylène de haute densité (HDPE), qui contient une charge bonne conductrice de la chaleur, de préférence une poudre ou un granulat de métal, en une quantité suffisante pour l'amélioration de la conductibilité thermique. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la charge est constituée par une poudre ou un granulat de cuivre ou d'aluminium. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur à faisceau de tubes est pourvu de bâtis porteurs qui comprennent une plaque de matière synthétique perforée (1), un tube porteur horizontal (2), deux tubes de support verticaux (3, 3') et deux tubes d'entretoise télescopiques extensibles (4, 4') pour la fixation du dispositif entre deux chevrons du toit. 15.Dispositif selon l'une des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que le capteur thermique est pourvu de soupapes de désaération (9, 9'). 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les soupapes de désaération (9, 9') sont réalisées sous la forme de soupapes à flotteur en tête du tuyau collecteur (10) et/ou du tuyau répartiteur (11) de l'échangeur thermique à faisceau de tubes. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le tube porteur horizontal (2) est relié en son milieu ou centralement à la plaque de matière synthétique (1). 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que les tubes de soutien verticaux (3, 3') prennent appui sur les tubes d'entretoise extensibles télescopiquement (4, 4') et en ce que les tubes d'entretoises sont pourvus de brides (6, 6') à leurs extrémités. 19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que les tubes d'entretoises (4, 4') extensibles télescopiques sont fixés horizontalement entre les chevrons du toit parallèlement au fate du toit. 20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14à 19, caractérisé en ce que les tubes de soutien (3, 3') passent de façon étanche à l'eau à travers des tuiles percées (tuiles d'antenne) (7, ') pourvues d'une garniture d'étanchéité. 21. Dispositif selon l'une quelcinque des revendications 6 à 20, caractérisé en ce que la longueur de l'échangeur de chaleur à faisceau de tubes correspond à peu près à celle du faîte du toit. 22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce qu'au moins un tube de tête (14) est installé fixe sur les côtés de tête des plaques de matière synthétique (1, 1') pour rigidifier l'ensemble de la construction porteuse du capteur thermique. 23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 22, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs plaques en matière synthétique (1') sont disposées en plus entre deux bâtis porteurs, ces plaques étant fixées au tube de tête (14) uniquement à leur partie supérieure.