Brevet FR2539850A1 — publié le 19840727

CARTEUR SOLAIRE TRANSPARENT A STOCKAGE D'ENERGIE La présente invention concerne un capteur solaire transparent et à accumulation d'énergie, pouvant être intégré dans le mur d'enceinte d'un local d'habitation ou autre. I1 est connu par la publication de brevet français 2 347 628 d'accumuler l'énergie solaire dans un capteur stockeur ocoprenant essentiellement un mur en béton et un vitrage placé en avant et à distance dudit mur. On assure la circulation de l'air extérieur destiné à être envoyé dans le local à chauffer, dans l'espace situé entre le rnur et le vitrage et pour éviter une surchauffe, notamment pendant l'été, on prévoit de descendre un rideau réfléchissant entre le vitrage et le mur ou entre les deux feuilles de verre du vitrage lorsque celui-ci est double. Il est également connu par la publication de brevet français 2 428 813 d'accumuler l'énergie non plus dans un mur en béton mais dans un réservoir enterré rempli d'eau ou de gel a forte proportion d'eau et en contact thermique par un circuit de conduits avec un capteur séparé. Mais de tels systèmes restent opaques, ils occupent de préférence des parois orientées au sud qu'on voudrait transparentes, et ils limitent ainsi les possibilités de choix des architectes. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités, en proposant un capteur solaire à accumulation d'énergie qui soit transparent et qui puisse donc constituer une paroi ou être intégré dans une paroi d'un local d'habitation ou autre tout en autorisant la vue. Un tel capteur ccoprend essentiellement un double vitrage rempli d'un gel transparent à forte proportion d'eau et un vitrage disposé en avant du double vitrage à gel, du otte' de l'extérieur du local. Avantageusement, pour faciliter l'accumulation de l'énergie dans le gel, la face du double vitrage à gel située du côté de l'inté- rieur du local est un vitrage coloré présentant un pouvoir d'absorption du rayonnement calorifique renforcé et malgré cela une capacité de transmission importante du rayonnement visible. De préférence, l'espace entre le vitrage avant et le double vitrage à gel est ventilé par l'air nouveau destine l'intérieur du local et un store peut être descendu entre le vitrage avant et le capteur à gel. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en réfé- rence à la figure jointe qui représente : un capteur solaire stockeur d'énergie, transparent, conforme à l'invention. Cette figure montre une paroi 1 d'un local par exemple d'ha- bitation dans laquelle est intégré un capteur solaire 2 selon l'inven- tion, c'est-à-dire un capteur solaire transparent à stockage d'énergie. Ce capteur 2 est un élément modulaire monté dans une ouverture pratiquee dans la paroi 1, de la même façon qu'une fenetre ou qu'une porte. Ce capteur 2 comporte essentiellement un élément 3 de stockage d'énergie forme par un vitrage double a à deux plaques de verre 4 et 5, rempli par un matériau stoekeur d'énergie, transparent, par exeeple un gel 6 à forte proportion d'eau, et un vitrage 7 placé à distance en avant de l'élément stockeur d'énergie 3 du côté de l'exte'rieur du lo- cal, de'ltnitant ainsi entre lcdit élément stockeur d'énergie 3 et le vitrage 7, un espace 8. Dans la suite de la description nous ne prendrons que le gel à titre d'exemple de matériau stockeur d'énergie, mais l'invention vaut également pour d'autres matériaux transparents ayant une bonne capacité calorifique et une bonne conductibilite' thermique tels que l'eau. Le gel cependant présente l'avantage par rapport à l'eau de n'exercer qu'une très faible pression hydrostatique. Pour augmenter les performances du capteur, le vitrage avant 7 est un vitrage thermiquement iso- lant c'est-à-dire un vitrage multiple par exemple double, enfermant un gaz, en général de l'air. Avantageusement, l'espace 8 est en communication d'une part avec l'atmosphère extérieure par une ou plusieurs ouvertures 9 et avec l'intérieur du local à chauffer par une ou plusieurs bouches 10. Un rideau isolant 11 est prévu pour pouvoir être descendu dans l'espace 8 à proximité du vitrage isolant 7, ménageant ainsi le passage de l'air neuf entré par les ouvertures 9, le long et au contact de la paroi 11 de l'élément stockeur 3. Ce rideau 11 peut être commandé manuellement, mais avantageusement il est équipé d'une commande électrique asservie à un capteur de luminosité 12 et à une sonde 13 de température du gel ou de l'air en trant dans le local, qui assurent sa descente au coucher du soleil ou quand la température du gel du stockeur d'énergie 3 devient trop élevée. I1 s'agit avantageusement d'un rideau 11 présentant une faible transmission lumineuse, de l'ordre de 10 % au maximum et une réflexion importante, au groins de l'ordre de 70 % du rayonnement entre 0,4 et 8 microns. Ainsi par exemple un rideau en tissu de verre aluminisé avec protection en polyester vendu sous la marque "Reflex-Rol" peut être utilisé. Le gel contenu entre les plaques de verre 4 et 5 du stocker d'énergie 3 est un gel transparent ayant environ 80 % en poids d'eau et 20 % en poids de polymeres à base de dérivés acryliques. A titre d'exemple de dérivés acryliques, on peut citer le mé- tbylolacrylamide et l'acrylamide que l'on me' lange en parties égales dans l'eau et que l'on polymérise å l'aide de peroxydes ou de persels avec addition d'un accélérateur, par exemple le die'tiylarrinopropioni- trile (DEXPg) et éventuellement d'un agent de réticulation par exeeple le N-N' méthylène-bisacrylamide (N-N'-MBA). Une résine appropriée pour la réalisation d'un tel gel est par exemple la resine commercialisée par Rhone Poulenc sous l'appella- tion "Rocagil 1295" (marque déposée). Divers adjuvants peuvent hêtre incorpores s dans le gel, par exemple de l'éthylène glycol ou du chlorure de sodium pour le protéger contre le froid. Ces gels, avec leurs adjuvants sont ceux que l'on entre ploie également pour la fabrication de vitrages antifeu. Ainsi les perfectionnements apporte's aux gels pour vitrages antifeu peuvent être avantageusement employés pour les vitrages a gel constituant le stockeur d'énergie d'un capteur solaire, et vice versa. Avantageusement, pour favoriser l'accumulation de l'énergie dans le gel, la plaque de verre 5 constituant la face de l'élèment stockeur 3 en contact avec l'intérieur du local est en un verre a coef- ficient d'absorption renforcé, en particulier dans le domaine de l'infra-rouge, tout en conservant une transmission importante dans le domaine du rayonnement visible. Ainsi par exemple un verre coloré du type verre "Parsol" de teinte bronze ayant pour une épaisseur de 4 mm un coefficient énergétique d'absorption de l'ordre de 0,35, un facteur solaire aussi faible que environ 0,65 et un coefficient de transmission de la lumière naturelle aussi élevé que environ 0,60 permettra de rejeter dans le gel une partie importante de l'énergie solaire reçue. Ainsi donc une certaine partie de l'énergie solaire incidente pénètre dans le local par rayonnement direct et participe au réchauffe- ment dudit local de façon non négligeable, tandis qu'une autre partie importante ne traverse pas le capteur solaire, et est accumulée dans le gel. Compte tenu de l'importante capacité du gel a accumuler l'énergie, des épaisseurs de gel relativement faibles pourront etre em- ployées, ainsi par exemple des épaisseurs de l'ordre de 3 ou 4 cm seront suffisantes. Avec un tel élément de paroi transparent, constitué par un double vitrage 7 isolant thermique du type "Biver" 4 (12) 4 c'est-à- dire avec deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur encadrant une lame de gaz, et en ge'nral de l'air de 12 mn d'épaisseur, un rideau du type "Reflex-Rol" un stodkeur d'énergie à gel forme daun vitrage 4 (32) 4 c 'est-a-dire avec une premiere feuille de verre 4 de 4 nin mm d'épaisseur, un espace de 32 mn d'e'paisseur rempli par un gel tel que défini préce- demment, une seconde plaque de verre 5 de 4 mn d'épaisseur en verre du type "Parsol", on obtient une transmission lumineuse de 50 %, donc une bonne visibilité, un facteur solaire (transmission directe du rayonnement solaire) de 40 % et une absorption d'énergie par le gel pouvant atteindre jusqu'à 40 % de l'énergie solaire incidente. L'énergie emmagasinée dans le gel est ensuite rayonnée et la ventilation crée dans l'espace 8 par l'air nouveau entré par les ouver- tures 9 permet de récupérer l'énergie rayonnée du côté opposé au local à chauffer et de la injecter dans ledit local par les bouches 7. Cette ventilation abaisse également la température de la surface 4 du stcwr keur d'énergie, limitant ainsi le rayonnement calorifique du côté de l'extérieur et donc améliorant les performances du capteur solaire. Cette ventilation existe automatiquement du fait de l'aspira- tion créée par les systèmes de ventilation mécanique contrôlée installés aujourd'hui dans la plupart des locaux mais on peut également ajouter un ventilateur permettant de mieux contrôler et reguler l'apport thermique à l'intérieur du local ou des locaux a chauffer. Ainsi grâce à ce ventilateur on mettra le local en légère surpression et on évitera les entrées parasites d'air froid non contrô lées sous les portes et les fenêtres, la totalité du renouvellement d'air se faisant uniquement au travers du capteur. Une trappe d'aération vers l'extérieur située en haut de l'espace 8, éventuellement équipée d'un ventilateur peut également etre prévue pour permettre le déchargement du stoekeur d'énergie, c'est-àdire i l'évacuation vers l'extérieur de l'énergie accumulée, et la ventilation de l'espace 8 sans injection de calories dans le local. Cet agencement peut se révéler utile en cas de surchauffe par exemple en été. Avantageusement, le vitrage avant 7 est porté par une menuiserie ouvrante permettant le nettoyage des surfaces intérieures du capteur. Des mesures in situ montrent que la récupération de l'énergie accumulée dans le gel s'opère de façon très satisfaisante puisqu'on a pu relever sur une période allant d'octobre à Mai, un rendement énergé- tique global, c'est-à-dire un rapport entre l'énergie solaire ayant effectivement contribué au chauffage et l'énergie solaire incidente sur un plan vertical sud, compris entre 58 % et 65 % Octobre Novembre Décembre Janvier Février Mars Avril Mai 65 % 63 % 59 % 58 % 63 % 65 % 65 % 65 % Sadhant que 1 m2 de capteur place verticalement en orientation sud, dans une région a ensoleillement identique à l'ensoleillement de Paris, permet de récupérer environ 220 Kwb entre le ler Octobre et le 30 Avril, on constate que la contribution au chauffage des locaux que peut apporter un tel capteur transparent, est inte'ressante. REVENDICATIONS 1. Capteur solaire à accumulation d'énergie calorifique comr portant un élément de stockage 3 de l'énergie en avant et à distance duquel est disposé un vitrage 7, caractérisé en ce que l'élément de stockage est transparent et constitué par un vitrage double rempli d'un gel contenant une forte proportion d'eau. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gel contient des adjuvants le protégeant contre le froid, notamment du chlorure de sodium. 3. Capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la face arrière 5 de l'élément de stockage 3 est une plaque de verre présentant un coefficient d'absorption renforce vis-å-vis du rayonnement solaire tout en conservant une transmission importante de la lumière naturelle. 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque de verre arrière 5 de l'élément de stockage est un verre coloré du type "Parsol" ayant pour une épaisseur de 4 mn un facteur solaire faible et de l'ordre de 0,65 et un coefficient de transmission de la lumière naturelle élevé et de l'ordre de 0,60 5 Capteur selon l'une des revendications 1 å 4, caractérisé en ce que le vitrage avant 7 avant un double vitrage, un rideau isolant 11 est prévu pour être descendu en dehors des pariades d'ensoleillement ou en cas de surchauffe dans l'espace 8 situe entre ledit double vitrage avant 7 et l'élément 3 de stockage de l'énergie, å proximité du vitrage 7. 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rideau 11 est équipé d'une commande électrique asservie à un capteur de luminosité 12 et a' une sonde 13 de température du gel ou de l'air. 7. Capteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'espace 8 situé entre le double vitrage avant 7 et l'élément 3 de stockage de l'énergie est ventile' par l'air neuf destiné à être envoyé dans le local a chauffer, un ventilateur etant prévu pour assurer et/ou renforcer cette ventilation. 8. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un système de décharge de l'énergie agissant l'été ou en cas de surchauffe, ayant une trappe donnant sur l'extérieur, dans la partie supérieure de l'espace 8 entre le vitrage avant 7 et l'élément 3 de stockage de 1'énergie et éventuellement un ventilateur est prévu pour permettre l'évacuation de 1'énergie accumulée. 9. Capteur selon l'une des revendications précédentes, carac terisé en ce que le vitrage avant est porté par une menuiserie ouvrante.