Brevet FR2537705A1 — publié le 19840615

Perfectionnements aux capteurs solaires à air et à leurs composants. L'invention est relative aux capteurs solaires à air constitués par des caissons rectangulaires plats fermés sur l'une de leurs grandes faces par un vitrage et contenant successivement une lame d'air statique adjacente au vitrage, une cloison absorbante de calories, un canal pour l'air à chauffer, un matelas thermiquement isolant et un fond étanche. Dans les modes de réalisation connus de ces capteurs, le canal est constitué par au moins un manchon plat ouvert à ses deux extrémités et délimité extérieurement par la cloison absorbante de calories, par le fond étanche et par deux flancs constitués par les bords rabattus de l'un de ces deux éléments réunis de façon étanche aux bords rabattus de l'autre élément. Les assemblages respectifs du vitrage sur le manchon, du matelas isolant sur le fond étanche et de l'ensemble sur le support du capteur font appel à des moyens d'écartement, d'étanchéité, de fixation ... complexes, coûteux et de mise en oeuvre longue et fastidieuse. De plus chaque caisson est prévu avec des épaisseurs données- comptéesperpendiculairement au vitrage - pour la lame statique et pour le canal dynamique : il est donc difficile, avec les réalisations connues, d'adopter des valeurs différentes pour ces épaisseurs dans les différents tronçons d'une même installation. L'invention a pour but,surtout, d'écarter ces différents inconvénients. A cet effet, les caissons du genre en question sont essentiellement caractérisés selon l'invention en ce qu'ils sont délimités latéralement par des flancs constitués par des profilés métalliques dont la section transversale comporte - une portion centrale en forme de peigne composée d'un dos rectiligne s 'étendant selon une direction D et de dents perpendiculaires à cette direction D, - et au moins une portion terminale prolongeant l'une des deux extrémités du peigne et présentant la forme d'un C ouvert selon la direction D dans le sens s'éloignant du peigne. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - la section transversale de chaque profilé métallique comporte deux portions terminales en C prolongeant respectivement les deux extrémités du peigne et ouvertes chacune selon la direction D dans le sens s'éloignant du peigne, - l'une des portions terminales en C presente des ailes de longueurs identiques et une ouverture rétrécie propre à coiffer des têtes de vis, - l'une des portions terminales en C présente des ailes de longueurs inégales-, la petite aile se trouvant, par rapport au prolongement du dos du peigne, du même côté que les dents de ce peigne et se terminant de préférence par un bord rabattu à angle droit vers l'intérieur du C - dans un profilé selon l'alinéa précédent la grande aile présente au voisinage de son extrémité un prolongement en baionnette s'étendant vers l'intérieur du C, - le brin terminal de ce prolongement en baïonnette est parallèle au dos du peigne et strié sur sa face intérieure au C, - ledit prolongement en baïonnette délimite une encoche avec l'extrémité de l'aile à laquelle il est raccordé, - le fond de l'un au moins des deux C est constitué au moins en partie par une dent d'extrémité du peigne, - l'une des ailes de l'un au moins des deux C.est alignée avec la droite reliant les extrémités des dents du peigne, - dans le cas ou les deux C sont prévus, ces deux C font identiquement saillie sur le dos du peigne, dans la direction perpendiculaire à D, du côté de ce peigne opposé à ses dents et chaque aile de C disposée de ce côté opposé est prolongée à sa base, au-delà du fond du C concerné, par un brin rectiligne, les faces extérieures des portions de profilé correspondant à ces différentes ailes et brins étant toutes copla- naires, - les écarts entre les dents successives du peigne sont identiques entre eux à l'exception de l'écart entre la deuxième ou troisieme dent comptée à partir de l'une des extrémites du peigne et la dent suivante, lequel écart est de l'ordre de trois à six fois plus grand que les autres, - les extrémités des dents du peigne sont prolongées par des rebords parallèles au dos du peigne, ce qui ménage entre ces dents des encoches à ouverture étranglée. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire des modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ces dessins, montre-en vue perspective une toiture équipee d'un ensemble capteur solaire selon l'invention. La figure 2 montre en coupe transversale le profilé constituant l'un des flancs d'un tel ensemble capteur, profilé établi selon l'invention. La figure 3 montre en vue en bout selon la flèche III de la figure 1, capots d'extrémité enlevés, une partie de l'ensemble capteur de la figure 1. La figure 4 montre en vue perspective partielle un coin supérieur dudit ensemble, tel que celui désigné par IV sur la figure 1, en cours d'assemblage. La figure 5 montre en vue de dessus un coin inférieur du même ensemble, tel que celui désigne par V sur la figure 1, avant la pose du vitrage adjacent. La figure 6 montre en perspective un autre noeud inférieur de l'ensemble ci-dessus, tel que celui désigné par VI sur la figure 1. Dans son ensemble, le capteur solaire à air selon l'invention se présente sous la forme d'une verrière rapportée sur une plage plate ensoleillée telle qu'un pan incliné 1 d'une toiture. Ce capteur est composé de panneaux vitrés 2 délimités par des châssis plats accolés. Chaque châssis est lui-même formé par des profilés métalliques 3 fabriqués par extrusion. La section transversale de chaque profilé 3 comprend: - un peigne central P composé d'un dos rectiligne 4 s'étendant selon une direction D et de dents 5 perpendiculaires à cette direction D, - et de deux étriers terminaux E et F prolongeant longitudinalement les deux extrémités du peigne et s'ouvrant chacun selon la direction D dans le sens qui s'éloigne du peigne. Pour simplifier la description, on supposera dans ce qui suit que la direction D est orientée verticalement et que le vitrage du capteur constitue la grande face supérieure de celui-ci, mais cette supposition ne présente bien entendu aucun caractère limitatif, la direction D pouvant être horizontale, comme c'est le cas pour les profilés délimitant les bords horizontaux supérieur et inférieur des panneaux capteurs dressés verticalement. Les dents horizontales 5 du peigne P sont avantageusement prolongées à leurs extrémités par des rebords verticaux 6 qui délimitent entre eux des ouvertures rétrecies. Les deux dents supérieures 5 du peigne sont relativement rapprochées, étant écartées mutuellement d'une distance verticale d. Les tablettes correspondant à ces deux dents supérieures délimitent entre elles une rigole propre à recevoir, avec interposition d'un joint d'étanchéité 7 constitué notamment par une bande élastique repliée, le bord d'une cloison 8 absorbante de calories. Cette cloison est par exemple constituée par une tôle émaillée et vitrifiée. La troisième dent du peigne est disposée au-dessous de la seconde dent à la distande d de celle-ci t définit avec cette dernière une seconde rigole de réception pour la cloison 8. La quatrième dent du peigne est disposée assez loin au-dessous de la troisième dent, notamment à une distance de celle-ci de l'ordre de 3 à 6d; par exemple de 5d, ce qui forme entre ces deux dents un auget adapté à la réception d'un bord d'un matelas thermiquement isolant 9 relativement épais. Enfin, on trouve sous la quatrième dent une suite d'une demi-douzaine de dents espacées entre elles de distances égales à d ou voisines de d. Chaque couple de tablettes correspondant à deux de ces dents définit à nouveau une rigole propre à recevoir, avec interposition d'un joint d'étanchéité 10, un bord d'un fond étanche 11 constitué notamment par une tôle galvanisée. Cette pluralité de rigoles permet de modifier les emplacements relatifs des deux cloisons 8 et 11, ce qui permet de choisir très facilement l'une ou l'autre d'une pluralité de valeurs différentes pour l'épaisseur, comptée selon la direction D, du canal 12 compris entre ces cloisons, canal réservé à la circulation de l'air chauffé par le capteur solaire et contenant ici le matelas isolant 9. L'extrémité inférieure du peigne est prolongée inférieurement par l'étrier E ouvert vers le bas. L'ouverture de cet étrier E est étranglée en forme de griffe de façon à coiffer et à retenir les têtes~ de vis 13 ou organes analogues servant à fixer le capteur sur son support. Le fond 14 de l'étrier E est constitué en partie par la dent inférieure du peigne. L'une 15 des ailes de l'étrier E s'étend dans le prolongement vertical de la droite réunissant les extrémités des dents 5 du peigne ou plus précisément leurs rebords terminaux 6. L'autre aile 16 de l'étrier E s'étend aussi verticalement mais se trouve, par rapport à la verticale du dos 4 du peigne, du côté opposé à celui où se trouvent les dents 5. Cette aile 16 est prolongée verticalement , audessus du fond 14, par un brin vertical 17 qui délimite avec le dos 4 du peigne une rigole 18. L'extrémité supérieure du peigne est prolongée supérieurement par l'étrier F ouvert vers le haut et présentant des ailes inégales. Le fond 19 de cet étrier F est constitué en partie par la dent supérieure du peigne. L'aile courte 20 dudit étrier s'étend dans le prolongement vertical de la droite réunissant les extrémités des dents 5. Cette aile courte 20 se termine par un rebord 21 rabattu horizontalement vers l'intérieur de l'étrier. La portée horizontale étroite et allongée correspondant à ce rebord 21 sert de siège au vitrage 22 et est évidée par une rainure rectiligne propre à recevoir un joint d'étanchéité 23. L'aile longue 24 de l'étrier F est décalée comme l'aile 16 par rapport au dos 4 du peigne et se trouve dans le prolongement vertical de cette aile 16 et donc du brin 17. Ladite aile 24 est prolongée verticalement, audessous du fond 19, par un brin vertical 25 qui délimite avec le dos 4 du peigne une rigole 26 renversée. Au voisinage de son extrémité supérieure, l'aile 24 est raccordée à un prolongement en baïonnette- 27- orienté successivement vers l'intérieur de l'étrier et vers le haut, la portion terminale verticale de ce prolongement étant munie de stries horizontales.28 sur sa face tournée vers l'in térieur de l'étrier. Cette portion terminale délimite avec l'extrémité supérieure 29 de l'aile 24 une rigole 30. La figure 7 montre comment les profilés du type décrit ci-dessus peuvent être assemblés de proche en proche et comment le vitrage 22 est monté sur ceux-ci. Comme les ailes plates 16, 24 d'un même profilé 3 et leurs prolongements 17, 25, 29 sont tous délimités extérieurement par des faces planes coplanaires, il est facile de juxtaposer l'un contre l'autre deux tels profilés 3 le long des faces planes ainsi définies, comme visible sur la figure 3. On recouvre chaque portion supérieure d'aile 24 ou chaque paire de telles portions supérieures juxtaposées par un capot présentant dans le premier cas (capot de rive 31, portion de gauche de la figure 3) la forme d'un oméga majuscule amputé et, dans le second cas (capot intermédiaire 32, portion de droite de la figure 3) la forme d'un oméga majuscule complet. Chacune des pattes 311, 321 de ces capots en oméga prend appui, parl'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 33, sur un vitrage 22 lui-même placé sur un cadre de portées 21 avec interposition de joints 23. La pression de ces appuis est assurée par coopération de stries 34 prévues à l'intérieur de chaque capot avec les stries 28 en regard des profilés. Dans le cas du capot 32 servant à assembler deux profilés 3 juxtaposés latéralement, on loge les deux ailes d'un capot auxiliaire 35 en U renversé dans respectivement les deux rigoles 30 des profilés à réunir : cet artifice permet de maintenir suffisamment écartées les deux portions striées en 28 de ces deux profilés 3. Au sommet de l'ensemble capteur on prévoit un capot de fartage 36 présentant un profil semblable ou même identique à celui des capots de rive 31, chevauchant le profilé horizontal 3 correspondant et découpé de façon à coiffer avec un minimum de jeu les différents capots adjacents 31 et 32. La patte 361 de ce capot, normalement inclinée vers le bas, recouvre jointivement les pattes 311 et 321. Pour relier en coin deux profilés 3, on met à profit la présence des rigoles verticales en regard 18 et 26 sur chacun d'eux en y introduisant les ailes verticales d'une même équerre 37, comme visible- sur la figure 4. Sur cette figure 4, les deux profilés considérés ont été représentés dans leur état brut, mais pour pouvoir assurer l'assemblage définitif, on découpe au préalable les tranches de ces profilés selon des onglets à 450 de la ma nière qui a été représentée en traits mixtes en 38. I1 est avantageux, notamment au plan esthétique, que les profilés 3 constituant les éléments inclinés des chassis 2 débordent légèrement vers le bas au-delà des profilés horizontaux délimitant la base de ces chassis. Plus précisément, on prévoit ici que seules les portions de dessus des extrémités inférieures desdits profilés débordent de la sorte, savoir les portions correspondant à l'étrier supérieur F de chaque profilé, lesquelles forment des gouttières de drainage 39, ainsi que bien visible sur les figures 5 et 6. Les portions, des profilés 3, qui sont disposées au-dessous des extrémités débordantes des gouttières de drainage sont enlevées par découpe. On voit sur la figure 6 un capot 40 en oméga majuscule monté de façon à coiffer horizontalement en bout les portions centrales supérieures de deux telles extrémités débordantes juxtaposées côte à côte. Les pattes de ce capot 40, orientées verticalement, sont introduites dans des fentes verticales transversales 41 évidées dans les ailes 20 des profilés 3 correspondants et dans leurs rebords 21 et servent de butées mécaniques pour les vitrages 22, lesquels reposent sur ces ailes avec interposition de joints d'étanchéité 42. Les profilés 3 peuvent être établis avec une relativement grande longueur, celle-ci dépassant couramment le mètre. Pour de tels profilés constitués en aluminium ou en alliage d'alluminium : - la hauteur hors tout est généralement comprise entre 12 et 25 cm, étant notamment égale à 19 cm, - la largeur hors tout est généralement comprise entre 15 et 40 mm, étant notamment égale à 25 mm, - l'épaisseur du métal en chaque point est généralement comprise entre 1,5 et 3 mm, étant notamment égale à 2 mm, - et la distance d entre les dents du peigne est de l'ordre du centimètre. En définitive les profilés, capots et équerres ci-dessus permettent de réaliser très facilement des châssis vitrés accolés de façon à former des verrières telles que par exemple celle visible sur la figure 1. Les differents tronçons de ces verrières peuvent être groupés en série et/ou en parallèle de toute manière désirable vis-à-vis de la circulation de l'air dans les canaux 12. C'est ainsi que, dans l'exemple de la figure 1, on peut prevoir une admission de l'air à réchauffer à l'ex- trémité inférieure gauche A de la verrière et sa sortie à l'extrémité supérieure droite B, des communications horizontales étant prévues entre les différents capteurs voisins en évidant des lumières 44 (figure 2) dans les fonds des augets ci-dessus décrits, en dégageant les abords de ces lumières de la matière thermiquement isolante constitutive du matelas 9, et ce grâce à la création d'évidements appropriés dans ledit matelas (alors avantageusement constitué en une mousse semi-rigide) et en reliant de façon étanche deux à deux les lumières 44 en regard des profilés voisins à l'aide notamment de boudins annulaires élastiques prenant appui axialement l'un contre l'autre lors des assemblages mutuels des différents profilés. Des chicanes (schématisées en 45 sur la figure 1) peuvent être prévues localement en outre dans les canaux 12 de façon à guider l'air en cours de réchauffage dans chaque tronçon de canal. La présence des deux rigoles supérieures correspondant aux trois premières dents 5 du peigne P offre le choix entre deux formules différentes pour la mise en place de la cloison 8. Elle permet également de prévoir un second vitrage et de matérialiser ainsi une seconde lame d'air statique. Par ailleurs cette possibilité de jouer sur la position de la cloison 8 et surtout celle de jouer sur la position du fond étanche 11 permettent de faire varier très facilement l'épaisseur du canal d'air 12. Cette dernière possibilité facilite les groupements en parallèle des différentes suites de capteurs solaires comprises par une même installation en équilibrant les pertes de charge subies respectivement par les différents débits d'air circulant dans ces différentes suites : il suffit à cet effet de donner à l'épaisseur du canal compris par une telle suite une valeur d'autant plus petite que la longueur de cette suite est elle même plus petite. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement de profilés permettant une construction et un montage extrêmement simples et souples de capteurs solaires à air. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire toutes les variantes, notamment celles où-le matelas thermiquement isolant (9) serait disposé à l'extérieur du canal (12) réservé à la circulation de l'air à chauffer, l'emplacement de l'intervalle édenté ou "auget" du peigne P étant alors décalé en conséquence par rapport à son emplacement décrit ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Profilé métallique propre a délimiter latéralement un capteur solaire à air constitué par un caisson rectangulaire plat fermé sur 1 'une de ses grandes faces par un vitrage (22) et contenant successivement une lame d'air statique adjacente au vitrage, une cloison absorbante de calories (8), un canal (12) pour l'air à chauffer, un mate- las thermiquement isolant (9) et un fond étanche (11), caractérisé en ce que sa section transversale comporte une portion centrale (P) en forme de peigne composée d'un dos rectiligne (4) s'étendant selon une direction D et de dents (5) perpendiculaires à cette direction D, et au moins une portion terminale (E, F) prolongeant l'une des deux extrémités du peigne et présentant la forme d'un C ouvert selon la direction D dans le sens s'éloignant du peigne. 2. Profilé selon la revendicaRirn 1, caractérisé en ce que sa section transversale comporte deux portions terminales (E, F) prolongeant respectivement les deux extrémités du peigne et ouvertes chacune selon la direction D dans le sens s'éloignant du peigne. 3. Profilé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une des portions terminales (E) en C présente des ailes tiS, 16) de longueurs identiques et une ouverture rétrécie propre à coiffer des têtes de. vis (13). 4. Profilé selon l'une quelconque des précédente revendications, caractérisé en ce que- l'une des portions terminales (F) en C présente des ailes (20, 24) de longueurs inégales, la petite aile (20) se trouvant, par rapport au prolongement du dos (4) du peigne, du même côté que les dents (5) de ce peigne et se terminant de préférence par un bord (21) rabattu à angle droit vers l'intérieur du C. 5. Profilé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la grande aile (243 présente au voisinage de son extrémité un prolongement en balonnette (27) s'étendant à l'interieur-du C. 6. Profilé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le brin terminal du prolongement en baionnette (27) est parallèle au dos (4) du peigne et strié (en 28) sur sa face intérieure au C. 7. Profilé selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le fond (14, 19) de l'un au moins des deux C est constitué au moins en partie par une dent d'extrémité de peigne. 8. Profilé selon l'une quelconque des précédentes revendications,. caractérisé en ce que l'une (15, 20) des ailes de l'un au moins des deux C est alignée avec la droite reliant les extrémités des dents (5) du peigne. 9. profilé selon la revendication 2 et éventuellement l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les deux C font identiquement saillie sur le dos du peigne, dans la direction perpendiculaire à D, du côté de ce peigne opposé à ses dents et en ce que chaque aile de C (16, 24) disposée de ce côté opposé et parallèle au dos du peigne est prolongee à sa base, au-delà du fond du C concerné, par un brin rectiligne (17, 25), les faces extérieures des portions de profilé correspondant à ces différents ailes et brins étant toutes coplanaires. 10. Profilé selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les écarts (d) entre les dents successives (5) du peigne sont identiques entre eux à l'exception de l'écart entre la deuxième ou troisieme dent comptée à partir de l'une des extrémités du peigne et la dent suivante, lequel écart est de l'ordre de trois à six fois plus grand que les autres. 11. Capot profilé en oméga majuscule, caractérisé en ce qu'il comprend des stries internes (34) propres à coopérer avec les stries (28) d'au moins un profilé selon la revendication 6 et éventuellement l'une quelconque des revendications 7 à 10 afin de maintenir appuyé le vitrage (22) contre un tel profilé à l'aide de ses pattes (311,-32l). 12. Capteur solaire à air caractérisé en ce qu'il est délimité latéralement par des profilés métalliques'selon l'une quelconque des précédentes revendications et en ce qu'il comprend éventuellement au moins un capot selon la revendication 11.