Brevet FR2566032A1 — publié le 19851220

La présente invention concerne un dispositif de récupération d'énergie solaire et son application notamment au chauffage d'un bâtiment. On connaît divers procédés de récupération d'énergie solaire utilisés, par exemple, pour le chauffage d'un local ou la production d'énergie mécanique à l'aide d'un moteur thermique adapté. Ces procédés emploient généralement des capteurs solaires, soit à ruissellement, soit à circulation forcée qui sont coûteux et qui, tries souvent, sont inesthétiques. Or le demandeur a découvert avec étonnement que l'on pouvait effectuer une récupération d'énergie solaire au moyen d'un film d'eau (2) ruisselant à l'air libre, par gravite, sur les couvertures (3) exposées au soleil d'un bâtiment en se libérant ainsi de l'emploi onéreux de capteurs. Selon l'invention, le film d'eau ruisselant (2) sur la couverture(3) récupère non seulement l'énergie solaire absorbée par celle-là, mais aussi, dans certains cas, l'énergie thermique libérée par les phénomènes de condensation dûs au point de rosée. Lorsqu'on utilise le dispositif selon l'invention sur la couverture(3) du bâtiment que l'on désire ainsi chauffer, il est impératif de calorifuger intérieurement cette couverture afin d'éviter un recyclage onereux de 'énergie thermique. Le dispositif selon la présente invention eat wis en oeuvre de la manière suivante. L'arête faîtière de la couverture (3) du bâtiment est équipée, sur la ou les faces exposées au soleil avec une rampe d'arrosage métallique(l) constituée d'un tube, de préférence en cuivre, muni de trous calibres répartis le long de la rampe, de manière à créer un film d'eau(2) sur la surface de la couverture exposée au soleil. Cette rampe (1) est alimentée par de l'eau en provenance d'une cuve(4) de stockage au moyen d'une pompe de circulation Pi. L'eau ainsi répandue uniformément au sommet de la couverture est recueillie après son écoulement par gravité, à l'air libre, par les cheneaux(5) qui la ramènent par l'intermédiaire des tuyaux de descente(6) et d'un cyclone(7)pour éliminer, si necessaire, les feuilles mortes et autres déchets à la cuve de stockage(4) généralement enterrée.Deux sondes à température sont utilisées, l'une Si est placée au faite du toit, à l'abri des eaux de ruissellement, l'autre S2 est située au fond de la cuve de stockage.(4) En période de fonctionnement, tant qu'il existe une différence de .température positive entre la température mesurée au faite de la toiture par la sonde S1 et la température de l'eau dans la cuve de stockage(4) par la sonde S2, la pompe de circulation P1 alimente la rampe d'arrosage(l). Cette circulation automatique peut, bien entendu, être arrêtée manuellement(9) à la demande.La cuve de stockage(4) d une contenance suffisante pour absorber l'énergie thermique collectée en une journée de fonctionnement normal est équipée, en outre, d'un trop plein lui assurant un niveau constant et permettant d'éliminer les eaux de ruissellement issues des intempéries. Cette cuve de stockage(4), de préférence enterrée, sert de source chaude pour le fonctionnement d'une pompe à chaleur(8) classique, laquelle, après usage, restitue l'eau refroidie dans la cuve de stockage.(4) Le procédé selon l'invention peut être utilisé également les journées ensoleillees des saisons froides malgré que la température de l'air extérieur soit en dessous de OOC. En effet, la couverture (3) soumise aux rayonnements solaires absorbe de l'énergie thermique qui n'est pas immédia- tement cédée à l'air atmosphérique froid ambiant, par contre, lors du ruissellement de l'eau(2)sur sa surface, cette énergie thermique absorbée est tres rapidement transférée a l'eau. EXEMPLE NUMéRIQUE Conformément à la description donnée cidessus, en référence aux figures 1 à 2, on a mis en oeuvre le procédé selon l'invention pour chauffer un bâtiment, couvert en tuiles plates classiques, possédant une toiture à deux pans, de pente 450, orientés l'un au Nord-Est, l'autre au Sud-Ouest, situé dans une région de climat tempéré par 49030 de latitude Nord. Au mois de Mars, pour l'ensemble d'une journée d'ensoleillement moyen, l'apport énergétique assuré par le rayonnement calorifique du soleil est d'environ 2500 W par mètre carré de surface exposée.Au cours d'une période de fonctionnement régulier du dispositif selon l'invention dans la journée considérée, on a mesuré sur la surface exposée de la couverture (3) (figures 1 et 2) une épaisseur d'eau moyenne de 0,8 à 1 mm, ce qui represente environ 1 litre d'eau par mètre carré de couverture. On a mesuré, en outre, un débit de 15 litres d'eau par heure et par metre carré de couverture. L'eau à la sortie de la rampe d'arrosage(l) présentait une température de 90C et elle était recueillie à 200C dans une cuve de stockage enterree(4) de 6000 litres. Cette différence de température de 110C représente une énergie récupérée de t92 W par mètre carré et par heure. Pour une journee complète d'ensoleillement (7 heures), l'énergie solaire ainsi récupérée est de 1340 W par mètre carré de surface exposée, soit un rendement de récupération de 53 % environ. Cette énergie thermique est ensuite utilise au chauffage du batiment par l'emploi d'une pompe à chaleur (8) classique utilisant lteau de la cuve de stockage (:)comr.e source chaude. Cette pompe à chaleur (8) est couplée, si nécessaire, à un système de chauffage classique électrique ou a combustion.(l0) Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qu'on vient de décrire à titre d'exemple, et on peut y apporter de nombreuses variantes sans sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de récupération d'énergie solaire absorbée sur ta couverture d'un bâtiment caractérisé en ce qu'il comporte une rampe (I) placée à l'arrente faitière du toit, munie de trous calibrés de manière à créer un film d'eau (2) sur la surface de la couverture (3) exposée au soleil, ladite rampe (I) étant alimentée à partir d'une cuve de stockage (4) au moyen d'une pompe de circula tion Pi, et deux sondes de température Si et S2 pour circulation automatique de l'eau. 2/ Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la pompe de circula tion Pi alimente la rampe (I) quand il existe une différence de température positive entre la température mesurée par la sonde Si au faite du toit et la sonde S2 placée dans la cuve (4) 3/ Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé en ce qu'il comporte une cuve de stockage (4) recevant l'eau réchauffée et fonctionnant en source chaude d'une pompe à chaleur (8).