Brevet FR2540611A1 — publié le 19840810

La présente invention concerne un dispositif de captage du rayonnement solaire destiné au chauffage d'un bâtiment. On connaît déjà des dispositifs de ce genre qui utilisent une partie d'un mur en boton d'un bâtiment en tant qu'accumulateur de la chaleur fournie par un capteur solaire proprement dit disposé à ltextérieur de ce mur et recevant le flux solaire. Ce capteur solaire comprend généralement une enceinte d'échange thermique qui est délimitée, vers l'extérieur, part un vitrage laissant passer le flux solaire et disposé à une certaine distance de la face externe du mur. Le mur lui-même est percé d'ouvertures, dans ses parties supérieure et inférieure, et un conduit vertical est également prévu du côté de la face intérieure du mur, pour permettre une circulation d'air autour du mur en béton. Le conduit vertical interne débouche à son tour dans la pièce à chauffer par des bouches supérieure et inférieure.Un tel dispositif est décrit par exemple dans le brevet français 1 152 129. Si un tel dispositif présente l'avantage d'être relativement simple à réaliser et facile à intégrer dans la structure d'une habitation, il n'en présente pas moins l'inconvénient qu'une partie de la chaleur qui est accumulée pendant la période de temps durant laquelle le soleil est visible, est perdue par suite d'un rayonnement en sens inverse vers l'extérieur, lorsque le soleil disparaît. Par ailleurs, un tel capteur présente également l'inconvénient d'avoir un gradient de température en travers de son épaisseur, la température superficielle du mur en béton étant beaucoup plus élevée du côté tourné vers l'extérieur que du côté tourné vers l'intérieur. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un dispositif du genre précité de conception particulièrement simple, et évitant les pertes d'énergie par rayonnement en direction de l'extérieur. A cet effet ce dispositif de captage du rayonnement solaire est caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs lamelles réfléchissantes horizontales, superposées, en forme de gouttières à concavité tournée vers le haut et dont les parties internes et externes, sont inclinées sur l'horizon- tale d'un angle correspondant sensiblement à la hauteur moyenne du soleil sur l'horizon, ces lamelles définissant entre elles des canaux d'entrée du flux solaire dans un capteur ou une pièce, par réflexion des rayons lumineux essentiellement sur les faces horizontales des lamelles, pendant la majeure partie des heures ensoleillées d'hiver et opposant une résistance importante aux déperditions de chaleur par rayonnement et convection sans diminuer de manière notable la pénétrstion de l'énergie solaire. Le dispositif de captage du rayonnement solaire suivant l'invention peut être utilisé seul en étant placé en regard d'une fenêtre, à l'intérieur par rapport à celle-ci, de manière à laisser passer les rayons lumineux traversant la fenêtre, pour réfléchir ceux-ci vers l'intérieur de la pièce et assurer ainsi directement le chauffage de la pièce. I1 peut être également employé comme capteur externe placé sur la face externe d'une masse de béton incorporée dans le mur du bâtiment et constituant un accumulateur de chaleur. On décrira ci-après,à titre d1 exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un dispositif de captage du rayonnement solaire associé à une masse de béton formant accumulateur de chaleur et incorporé dans le mur d'un bâtiment. La figure 2 est une vue en coupe horizontale partielle faite suivant la ligne Il-Il de la figure 1. La figure 3 est une vue en élévation du dispositif de captage. Le dispositif de captage du rayonnement solaire suivant l'invention est représenté sur les figures 1 à 3 dans une forme d'exécution intégrée dans le mur en béton d'un bâtiment. Ce dispositif qui est désigné dans son ensemble par la référence 1, se présente sous la forme d'un module parallélèpipédique 1 (figure 3), lequel est incorporé dans le mur 2 d'une construction, entre une dalle de plafond 3 et une dalle de plancher 4. Ce module parallélèpipédique comprend successivement, de l'extérieur vers l'intérieur, un Ivitrage 5, un ensemble de lamelles réfléchissantes horizontales superposées 6 en forme de gouttières, une paroi en béton 7-, un conduit vertical de circulation d'air 8, une plaque d'isolation 9 et la paroi intérieure 10 d'une pièce délimitée par le mur 1. Le vitrage 5 est maintenu en saillie à l'extérieur, à une certaine distance de la face externe 7a de la paroi en béton 7, et ce au moyen d'un cadre 11 en matière isolante. Le vitrage 5 délimite ainsi, conjointement avec le cadre 11 et la face externe 'a de la paroi en béton 7, une chambre ou enceinte 12 dans laquelle sont logées les lamelles superposées 6. Le cadre 11 est disposé au-dessus d'au moins une bouche d'entrée d'air inférieure 13 qui communique avec un conduit horizontal 14 traversant de part en part la paroi en béton 7 et débouchant à la base du conduit vertical 8. Ce conduit 8 débouche à son tour à l'intérieur de la pièce, par l'intermédiaire d'au moins une bouche autoréglable supérieure 15. Chacune des lamelles réfléchissantes 6 présente, en section droite, une forme courbe ou en ligne brisée à concavité tournée vers le haut. Ces lamelles peuvent avoir notammentune forme trapézoldale comprenant une partie marginale externe 6a, une partie médiane 6b et une partie marginale interne 6c. Les parties marginales externe 6a et interne 6c sont inclinées vers le haut. Chaque paire de lamelles superposées 6 délimite ainsi un canal dont l'entrée est inclinée sur l'horizontale de l'angle a dont sont inclinées les parties marginales externes 6a. Cet angle a est choisi de manière à correspondre sensiblement à la hauteur du soleil à midi les 21 Novembre et 21 Janvier.On constate en effet que pendant les mois de Novembre à Février la hauteur du soleil à midi varie très peu par rapport à la valeur précédente, sous des latitudes supérieures à 400. Par conséquent, la majeure partie du flux solaire, matnrialisé par des flèches sur la figure 1, pênètre,pendant les heures utiles d'ensoleillement, dans le dispositif de captage du flux solaire si travers le vitrage 5 et est ensuite guidée en se réfléchissant sur les lamelles courbes 6, le flux solaire étant ainsi canalisé et dirigé vers la face externe 7a de la paroi en béton 7. De ce fait, le flux solaire contribue à échauffer progressivement la paroi en béton 7, la zone su perficielle externe de cette paroi étant d'abord échauffée et la chaleur se transmettant ensuite dans la masse vers l'intérieur. La disposition courbe des gouttières 5 permet à ces dernières de s'opposer au rayonnement calorifique en sens in vers-e, c' est-à-dire en partant de la paroi en béton 7 échauffée, en direction de l'extérieur. L'ensemble des lamelles s'oppose aux mouvements de l'air et aux pertes de chaleur par convection. Pour augmenter la conductibilité du béton, le dispositif suivant l'invention comprend, sauf sur une certaine épaisseur du côté du conduit de ventilation vertical 8, des plaques métalliques verticales 14 constituant des ailettes de répartition. Ces ailettes de répartition 14, qui sont réalisées de préférence en aluminium, se présentent sous la forme de cornières à ailes de largeurs différentes. Chaque ailette 14 comprend une première aile de grande largeur 14ai qui est engagée dans la paroi en béton 7, perpendiculaire ment à la face externe Ia de celle-ci, et une seconde aile 14b de petite largeur qui est située dans le plan de la face externe 7a. Les différentes ailettes 14 sont disposées dos à dos, comme on peut le voir sur la figure 2, les ailes 14a étant accolées. Leurs ailes externes 14b sont placées bout à bout, en regard les unes des autres, dans le plan de la face externe 7a de la paroi en béton 7. Les faces visibles sont traitées de manière à avoir un bon coefficient d'absorption du rayonnement solaire. Les ailettes de répartition de la chaleur 14 qui sont incorporées dans la masse de la paroi 7 en bouton permettent de diminuer la température superficielle du côté de l'entrée du flux calorifique et d'augmenter la capacitS calorifique du mur par une température plus homogène du béton. La paroi en béton 7 qui constitue l'accumulateur de chaleur du dispositif de captage, peut être elle-même constituée de deux parties formées de bétons différents. Par exemple, la partie centrale dans laquelle sont noyées le-s ailettes de répartition 14 où sont formés les conduits inférieurs de ventilation 8 et 14, peut être réalisée en béton à 2,35 kg/dm3, tandis que la partie externe formant cadre entourant la partie centrale précitée peut être constituée par un béton cellulaire à 500 kg/m3 assurant l'isolation thermique de l'accumulateur de chaleur. Bien que dans la description qui précéde le dispositif de captage solaire ait été décr-it comme étant associé à un accumulateur de chaleur cpnstitué par une masse de béton, il va de soi que ce dispositif de captage pourrait être également utilisé seul, en étant placé en arrière d'une fenêtre comme un store vénitien inverséd'une maison secondaire par exemple. Ce dispositif de captage permettrait ainsi au flux solaire de pénétrer, par réflexions sur les faces des lamelles, à l'intérieur de la pièce, l'ensemble des lamelles constituant ensuite un barrage s'opposant aux déperditions calorifiques en direction de l'extérieur. Ce dispositif à lamelles oppose par contre une résistance importante à la pénétration de l'énergie solaire pendant les mois d'été où la hauteur du soleil est plus grande qu'en hiver. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de captage du rayonnement solaire caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs lamelles réfléchissantes horizontales (6), superposées, en forme de gouttiares à concavité tournée vers le haut et dont les parties internes et externes (6c,6a) sont inclinées sur l'horizontale d'un angle (a) correspondant sensiblement à la hauteur moyenne du soleil sur l'horizon, ces lamelles (6) définissant entre elles des canaux d'entrée du flux solaire dans une pièce, par réflexion des rayons lumineux essentiellement su.r les faces horizontales des lamelles, pendant la majeure partie des heures ensoleillées d'hiver, et opposant une résistance importante aux déperditions de chaleur par rayonnement et convection sans diminuer de manière notable la pénétration de l'énergie solaire. 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que chacune des lamelles réflXchissantes présente, en section droite, une forme courbe. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que chacune des lamelles réfléchissantes (6) présente, en section droite, une forme trapézoldale comprenant une partie marginale externe (6a) inclinée de bas en haut vers l'extérieur, une partie médiane horizontale (6b) et une partie marginale interne (6c) inclinée de bas en haut vers l'intérieur 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble de lamelles superposées (6) est disposé entre un vitrage extérieur (5) et la face externe (7a) d'une paroi en béton (7), le vitrage (5) étant maintenu en saillie à l'extérieur au moyen d'un cadre (11) en matière isolante. 5.- Dispositif suivant la revendication 4 carac térisé en ce que le cadre (11) est disposé au-dessus d'au moins une bouche d'entrée-d'air inférieure (13) qui communique avec un conduit horizontal (14) traversant de part en part la paroi en béton (7) et débouchant à la base d'un conduit vertical (8) qui débouche à son tour à l'intérieur de la pièce, par l'intermédiaire d'au moins une bouche supérieure (15). ó.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisé en ce que des plaques métalliques verticales (14), constituant des ailettes de rnpar- tition de la chaleur, son-t engagées dans la paroi en béton (7)-, à partir de la face externe (7a) de celle-ci et perpendiculairement à cette face. 7.- Dispositif suivant la revendication ó caractérisé en ce que les ailettes de répartition de la chaleur (14) se présentent sous la forme de cornières à ailes de largeurs différentes, chaque ailette (14) comprenant une premièreCaile de grande largeur (14a) perpendiculaire à la face externe (7a) de la paroi en béton (7), et une seconde aile (14b) de petite largeur qui est située dans le plan de la face externe (7a). 8.- Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce que les ailettes (14) sont disposées dos à dos, les ailes (14a) de grande largeur étant accolées tandis que les ailes externes (14b) sont placées bout à bout, en regard les unes des autres, dans le plan de la face externe (7a) de la paroi en béton (7) dont les faces visibles sont traitées de manière a avoir un bon coefficient d'absorption du rayonnement solaire. 9.- Dispositif suivantl'une quelconque des révendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'ensemble de lamelles superposées (6) est disposé en regard d'une entre, à l'intérieur par rapport à celle-ci, comme un store vénitien inversé.