Brevet FR2539494A2 — publié le 19840720

FR 2539494 A2 19840720 FR 8300797 A 19830114 L'invention est relative a des perfectionnements apportés au capteur d'énergie solaire pour le chauffage d'un fluide caloporteur décrit dans le brevet d'invention No 77/29.882 déposé le 28 Septembre 1977. On connaît les capteurs solaires du type caisson calorifuge composé d'une face supérieure transparente dont la normale est dirigee vers le soleil et diun fond absorbeur du rayonnement incident muni d'ùne cavité intérieure dans laquelle circule un- fluide caloporteur, qui, apres , échauffement, est dirigé vers un lieu d'utilisation ou de stockage. Ce type de capteurs est mal adapté pour être disposé sur les toitures d'habitation. En effet, pour des raisons d'encombrement et de poids, il présente, dans cet usage, de nombreux inconvéniénts.outrc leur aspect inesthétique. Aussi, pour résoudre certains problèmes, il a eté développe des capteurs solaires modulaires, tels que décrits dans le brevet d'irvention No 77/19.882 qui sont destinés a être intégrés dans la toiture d'une habitation. Si le capteur modulaire présente de nombreux avantages nota-ment sur le plan de la standardisation, par contre, il suscite également également quelques inconvénients au niveau de sa mise en place. En particulier, étant donnée la dimension relativement petite des absorbeurs de capteurs modulaires, pour couvrir une surface relatie- ment importante telle que la toiture d'une habitation, il est nécessaire d'effectuer de très nombreux raccordements entre les differents absorbeurs pour réaliser un circuit continu d'écoulement du fluide caloportear. De plus, sur le plan énergétique, il est intéressant de diss- cier totalement l'élément absorbeur vis- -vis de l'élément de couverture afin de minimiser l'effet de pont thermique qui ne manquerait pas mètre réalisé en adoptant une conception monobloc du capteur. Le but principal de la présente invention est de proposer ure amélioration dans la conception du capteur modulaire décrit dans le brevet principal notamment au niveau d'une plus grande simplicité dans la mise en oeuvre. Par ailleurs, il a été décidé, dans un mode préférentiel de réalisation du capteur solaire.selon la présente invention, de préserver la forme géométrique des éléments de recouvrement d'une toiture traditionnelle afin d'intégrer parfaitement le capteur a la toiture sans que l'aspect de cette derniere en soit fondamentalement modifié. Le rendement de l'installation sera, en outre, amélioré vis -vis des capteurs traditionnels étant donné qye, dans la mise en oeuvre présente, il y a une dissociation totale entre l'absorbeur et la face supérieure transparente limitant ainsi les déperditions calorifiques par conduction. La simplicité dans la mise en oeuvre de la présente invention réside notamment dans le fait qu'il a été adopté une conception des absorbeurs qui minimise le nombre de raccords, ce qui est également favorable a la fiabilité de l'installation. Le capteur solaire de toiture destiné a constituer au moins partiellement la toiture d'une habitation, la dite toiture étant formée d'une charpente de support qui comprend des chevrons entrecroisés de liteaux, sur laquelle sont placés des éléments modulaires de recouvrement du type capteur solaire selon la revendication 1 du brevet principal No 77/29.882 et éventuellement du type traditionnel tel que la tuile ou l'ardoise est caractérisé par le fait qu'il comprend - - des éléments de recouvrement modulaire du capteur solaire qui sont de formes identiques a cèux utilisés traditionnellement et qui sont réalisés dans un matériau transparent, - des absorbeurs de rayonnement comprenant un circuit interne de circulation du fluide caloporteur, disposés longitudinalement sous les éléments de recouvrement, entre les liteaux et fixés aux chevrons de la dite charpente. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 illustre une charpente de toiture d'habitation sur laquelle ont été disposés les absorbeurs du capteur solaire dans une mise en oeuvre plus particulièrement adaptée aux éléments de recouvrement modulaire du type tuile. La figure 2 illustre une vue en coupe de la figure 1 dans laquelle ont été représentées les tuiles de recouvrement modulaire. La figure 3 représente une charpente de toiture d'habitation sur laquelle sont disposés des absorbeurs dans une mise en oeuvre plus particulièrement adaptée aux éléments de recouvrement du type ardoise. La figure 4 illustre une vue en coupe de la figure 3 dans laquelle les éléments de recouvrement modulaire du type ardoise ont été représentés. La présente invention concerne un capteursolaire -de toiture. Il s'agit d'un récepteur de rayonnement, généralement d'origine solaire, qui transforme l'énergie reçue sous forme calorifique ou éventuellement sous forme électrique. Le capteur solaire de l'invention est plus particulièrement destiné à être integré dans la toiture d'une habitation. Les toitures d'habitation sont généralement formées d'une charpente de support qui comprend des chevrons entrecroisés de liteaux horizontaux, sur laquelle sont placés des éléments modulaires de recouvrement de type traditionnel c'est-à-dire généralement des tuiles ou des ardoises. La conception du capteur solaire de la présente invention permet de conserver cette constitution de charpente et donc le capteur solaire de la presente invention pourra également être adapté sur des réalisations existantes. Le capteur-solaire de l'invention est constitué d'un ou plusieurs absorbe-urs disposes en série ou en parallèle, ces différents absorbeurs étant parcourus par le fluide caloporteur, et d'une surface transparente, perméable aux rayonnements, qui permet de provoquer un effet de serre entre l'absorbeur et la dite surface. Dans un souci d'esthétique et également pour pouvoir se substituer aux éléments modulaires de recouvrement traditionnel, la surface transparente du capteur est realisée par la juxtaposition d'élements modulaires de recouvrement dont la géométrie est identique à celle dejà utilisée pour la couverture de la toiture mais dont la composition est telle que cet élément soit transparent. Les absorbeurs de rayonnements comprenant un circuit interne de circulation du fluide caloporteur sont disposés longitudinalement sous les éléments de recouvrement entre les li-teaux et sont fixés aux chevrons de la charpente. Ainsi, les absorbeurs sont parfaitement intégrés à- la charpente de la toiture sans qu'il soit nécessaire d'en modifier la géométrie. En- outre, les absorbeurs peuvent être relativement étirés et donc présenter une surface unitaire relativement étendue, ce qui minimise le nombre de raccords nécessaires pour les relier. La figure 1 illustre une charpente 1 de toiture composée de chevrons 2 et de liteaux 3 horizontaux, plus particulièrement destinée à être recouverte par des tuiles non représentées. L'intervalle séparant deux liteaux consécutifs est identique à la distance habituellement utilisée pour recouvrir l'ensemble de tui les mécaniques traditionnelles. Selon l'invention, les absorbeurs 4 sont disposés longitudinalement entre les liteaux 3 et sont fixés aux chevrons 2, par exemple, par l'intermédiaire de clous d'appui. Les absorbeurs pourront, par exemple, être réalisés en aluminium extrudé anodisé et seront équipés de conduits internes 5 dans lesquels circule le fluide caloporteur, les dits conduits internes 5 étant reliés en série par l'intermédiaire de raccords 6 du type tuyau souple serti aux extrémités des absorbeurs 4, de façon à assurer une mise en série des différentes canalisations 5 vis-à-vis de la oirculation du fluide caloporteur. La figure 2 illustre une vue en coupe de la figure 1 où l'on peut notamment découvrir le positionnement des éléments de recouvrement 7 modulaire de la toiture. Dans le cas ici envisagé de tuiles, les tuiles mises en place sur la charpente 1 dans la partie recouvrant les absorbeurs 4, seront transparentes et en particulier la perméabilité aux rayonnements du verre aura été améliorée. Par contre, le reste de la toiture extérieure au recouvrement des absorbeurs 4 sera recouvert à l'aide de tuiles ordinaires 8. Etant donné que la géométrie des tuiles de verre 7 et celle des tuiles traditionnelles 8 est rigoureusement identique, il y aura une parfaite compatibilité et la continuité de la toiture sera également parfaitement assurée, tant sur le plan visuel que mécanique. Pour améliorer l'efficacité du capteur solaire, un film isolant et réfléchissant 9 sera avantageusement placé sous les absorbeurs 4 et sur les chevrons. Ce film réflecteur peut être un complexe constitué d'un film polyester aluminisé et d'un polyéthylène renfermant une grille en- fibre de verre. Par ailleurs, une isolation, par exemple, à l'aide de laine de verre 10 sera mise en place entre les différents chevrons 2, ce qui augmentera le rendement énergétique du capteur solaire en minimisant les pertes par conduction. En outre, le fait de former un caisson entourant les absorbeurs 4 augmente l'effet de serre de l'ensemble. Les figures 3 et 4 se rapportent a une toiture d'habitation destinée à être recouverte avec des ardoises. Ce type de toiture est constitué traditionnellement d'une charpente 1 composée de chevrons 2 entrecroisés de liteaux horizontaux 3. Il faut toutefois signaler que, dans ce type de toiture, les absorbeurs de rayonnement mis en pl-ace pourront avantageusement remplacer localement les liteaux 3. Par con séquent, s'il s'agit d'une toiture existante, les liteaux seront sectionnés au niveau de l'aire recouverte par les absorbeurs 4. Comme dans le cas précédent, les absorbeurs 4 seront -disposés entre les liteaux 3 et fixés sur les chevrons 2, par exemple, par l'intermédiaire de clous d'appui. Les différents circuits internes de circulation du fluide caloporteur des absorbeurs 4 seront reliés par 1 'in- termédiaire de raccords 6, ce qui permet une mise en série des différents circuits internes par lesquels circule le fluide caloporteur. Une amé- lioration du rendement énergétique de l'installation sera obtenue en disposant un film isolant réfléchissant 9 de nature identique à celui utilise dans le cas des figures 1 et 2 qui sera disposé sous les absorbeurs et-sur les chevrons 2. Une isolation notamment par l'intermédiaire de laine de verre 10 sera avantageusement envisagée dans les intervalles séparant les chevrons 2 disposés sous les absorbeurs 4. Selon l'invention, les absorbeurs 4 présentent des moyens d'accrochage des éléments de recouvrement 11 qui ne seront plus ainsi maintenus directement par les liteaux 3. Les moyens d'accrochage se présentent sous la forme d'une aile latérale 12 dégagée où viennent se fixer les crochets de maintien 13 traditionnellement utilisés pour les ardoises. Dans le cas présent, les éléments de recouvrement 11 qui auront une forme identique aux ardoises traditionnelles seront composés par des morceaux de verre 11 découpés. De la sorte, les absorbeurs 5 seront directement soumis aux rayonnements solaires à travers les éléments de recouvrement 11 transparents. Entre chaque élément voisin de recouvrement 11, un jointoiement sera réalisé par un élément de liaison non représenté, isolant et étanche qui repose sur les absorbeurs 5. De la sorte, les éléments de recouvrement 11 ne seront jamais en contact direct avec les absorbeurs 5, ce qui serait nuisible au rendement énergétique de l'installation notamment cela occasionnerait des ponts thermiques, par ailleurs, l'élément de liaison permet d'assurer une étanchéité verticale entre les différents éléments de recouvrement 11 en verre. Il sera également intéressant d'insérer ou de noyer les crochets de maintien 13 dans l'élément de liaison isolant disposé entre deux éléments de recouvrement voisins. D'autre part, pour assurer une étanchéité horizontale entre les différentes couches d'éléments de recouvrement 11 superposées, les éléments de recouvrement il seront munis d'un profil caoutchouté, en forme de V collé sur l'arête inférieure de chaque élément de recouvrement 11. Dans les différentes installations décrites précédemment, il a été envisagé le cas d'absorbeurs destinés à échauffer un fluide caloporteur, toutefois, il est évident qu'il est possible de substituer aux absorbeurs calorifiques, des photopiles qui permettraient d'obtenir une transformation de l'énergie sous forme électrique. La description précédente n'est donnée qu'à titre indicatif et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de la presente invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Capteur solaire de toiture, destiné à constituer au moins partiellement la toiture d'une habitation, la dite toiture étant formée d'une charpente (1) de support qui comprend des chevrons (2) entrecroisés de liteaux (3) horizontaux, sur laquelle sont plarés des éléments modulaires de recouvrement (7, 8 ou 11) du type capteur (7 ou 11), selon la revendication 1 du brevet principal No 77/29.882 et--éventuellement du type traditionnel (8) tel que des tuiles ou ardoises, caractérisé par le fait qu'il comprend - des éléments de recouvrement modulaire du type capteur (7 ou 11) qui sont de forme identique a ceux utilises traditionnellement (8) et sont réalisés dans un matériau transparent. - des absorbeurs (4) de rayonnement comprenant un circuit interne de circulation du fluide caloporteur, disposés longitudinalement sous les éléments de recouvrement, entre les liteaux (3) et fixes aux chevrons (2) de la dite charpente (1). 2. Capteur solaire de toiture selon la revendication 1, carac térise par le fait que l'absorbeur est encastré entre les liteaux, ces derniers étant recouverts par une ou plusieurs tuiles transparentes et qu'un effet de serre est réalisé entre l'absorbeur, les liteaux et les tuiles. 3. Capteur solaire de toiture selon la revendication 1, carac térisé par le fait qu'un film (9) isolant et réfléchissant est placé sous les absorbeurs (4) et sur les chevrons (2). 4. Capteur solaire de toiture selon la revendication 1, carac térisé par le fait qu'une isolation (10) est mise en place entre les différents chevrons (2). 5. Capteur solaire de toiture selon la revendication 1, carac terisé par le fait que les absorbeurs (4) présentent des moyens d'accrochage pour les éléments de recouvrement (11). 6. Capteur solaire de toiture selon la revendication 5, carac térise par le fait que les moyens se présentent sous la forme d'une aile latérale (12) dégagée où viennent se fixer les crochets (13) de maintien des éléments de recouvrement (11). 7. Capteur solaire de toiture selon la revendication 6, caracterise par le fait que le jointoiement des éléments de recouvrement (11) est assuré par un élément de liaison isolant et étanche qui repose sur les absorbeurs (4). 8. Capteur solaire de toiture selon la revendication 7, carac térisé par le fait que les éléments de recouvrement (11) sont munis d'un profil en élastomère fixé sur l'arête inférieure de chaque élément de recouvrement (11). 9. Capteur solaire de toiture selon la revendication 7, carac terisé par le fait que les crochets (13) de maintien des éléments de recouvrement sont noyés ou inserés dans les éléments de liaison. 10. Capteur solaire de toiture. selon la revendication 1, carac térise par le fait que les absorbeurs de rayonnements sont du type a effet photo-voltaTque.