Brevet FR2582701A1 — publié le 19861205

La présente invention se rapporte à l'utilisation d'un collecteur d'énergie solaire, doué de propriétés fluorescentes, de type connu en soi comme un élément extérieur de bâtiment. De tels collecteurs seront dénommés "collecteurs fluorescents d'énergie solaire" dans la suite de la description. On conna!t des collecteurs d'énergie solaire (collecteurs solaires). Ces collecteurs d'énergie solaire connus présentent cependant l'inconvénient que leur surface sensible doit être orientée en correspondance à l'éclairement solaire. Le cas échéant il est nécessaire de prévoir des dispositifs de suivi qui sont coûteux. Le collecteur fluorescent d'énergie solaire présente par rapport aux autres systèmes collec- teurs l'avantage qu'on n'a pas à orienter les plaques fluorescentes exactement vers le soleil. Egalement des rayons arrivant avec un très grand angle d'inci- dence sont absorbés par la plaque et peuvent contribuer à l'excitation de fluorescence. Un collecteur fluorescent d'énergie solaire se compose d'un disque fluorescent sur les bords duquel sont fixées des cellules photoélectriques, ou bien d'une combinaison de plusieurs disques de ce gen- re. Le disque doit absorber aussi complètement que possible une partie du spectre solaire à ondes courtes et le convertir et l'émettre sous forme d'un rayonnement à ondes longues auquel sont sensibles les cellules photo- électriques qui se trouvent sur le bord du disque. Chaque centre fluorescent du disque émet dans toutes les directions. La partie du rayonnement qui arrive sur la surface des plaques selon l'angle de réflexion totale ou selon un angle plus grand est réfléchie complètement et parvient après plusieurs réflexions sur les cellules photo-électriques. Un collecteur fluorescent d'énergie solaire connu de ce type est représenté sur la figure 1. La plaque fluorescente 1 peut être formée d'une matière plastique ou de verre et elle est pourvue d'un agent fluorescent se présentant sous la forme d'ions d'activation. Des verres appropriés sont des verres au silicate, au borosilicate, au borate ou au phosphate, qui contiennent comme ions d'activa- tion par exemple Yb3+, Nd3 ou Cr3+ (demande de brevet allemand DE-OS 33 05 853). Ces ions d'activation absorbent -la lumière solaire incidente et transforment l'énergie solaire en énergie fluorescente. A l'endroit désigné par 3 sur le dessin, on a représenté un ion d'activation qui émet un rayonnement fluorescent dans toutes les directions. Deux rayons 4 et 5 ont été tracés pour représenter la totalité du rayon- nement émis. Par réflexion totale sur les surfaces de plaques, la majeure partie du rayonnement fluorescent est dirigévers le bord de plaque o sont disposées les cellules photo-électriques 2a, 2b. Avantageusement on utilise des cellules au silicium et des cellules en CdS/Cu2S, qui ont leur sensibilité maximale dans le domaine spectral compris entre 550 et 1000 nm ou 450- 900 nm. Pour maintenir les pertes aussi faibles que possible, les ions d'activation sont choisis de telle sorte que le rayonnement fluorescent rentre dans lesdits domaines spectraux. L'énergie électrique produite par les cellules photoélectriques.est prise aux bornes 6a, 6b. La présente invention a pour but l'utili- sation d'un collecteur fluorescent d'énergie solaire comme élément de construction, c'est-à-dire pour le revêtement des surfaces extérieures d'un bâtiment. Cet objectif est atteint grâce à l'utili- sation d'un collecteur fluorescent d'énergie solaire présentant les particularités suivantes: - ce collecteur fluorescent d'énergie solaire peut former un élément mural; - ce collecteur fluorescent d'énergie solaire peut former un élément de toiture; - ce collecteur fluorescent d'énergie solaire peut former un élément de façade placé en dessous d'un appui de fenêtre. En principe il est possible de placer des collecteurs fluorescents sur toute paroi murale et sur toute surface de toiture, et également sur des surfaces qui ne reçoivent aucun rayonnement solaire direct (par exemple des parois tournées vers le Nord), car également la lumière diffuse provenant du ciel con- vient pour une excitation de fluorescence. Un endroit particulièrement favorable pour l'installation du collecteur fluorescent d'énergie solaire sur chaque bâtiment, mais cependant notamment sur des bâtiments à étages, est constitué par la surface située en dessous des appuis de fenêtres. Dans le cas de bâtiments à étages, il est classique de réaliser les parois complètement en verre. La partie située au-dessus de l'appui de fenêtre est réalisée comme fenêtre avec du verre transparent. La partie située en dessous de l'appui jusqu'au plancher de l'étage est normalement revêtue avec du verre opaque ou une matière céramique. Conformément à l'invention, toutes les surfaces extérieures de bâtiments, en de- hors des surfaces de fenêtres, peuvent être pourvues de plaques formant des collecteurs fluorescents d'énergie solaire. Il est techniquement particulièrement simple d'installer dans la partie située en dessous de l'appui de fenêtre des plaques formant des collecteurs fluores- cents d'énergie solaire. En effet il est avantageux de placer en cet endroit la plaque ou l'ensemble de plaques fluorescentes. Les parois necomportant aucune fenêtre peuvent être occupées complètement par des plaques à collecteurs fluorescents d'énergie solaire, en particulier les parois dirigées vers le Sud, et également les surfaces de toiture. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite dela description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un collecteur fluorescent d'énergie solaire de type connu, - la figure 2 est une vue en plan d'un collecteur fluorescent d'énergie solaire de forme rectangulaire servant d'élément extérieur dans un bâtiment, - les figures 3a et 3b sont respective- ment une vue en plan et une vue latérale d'une paroi de bâtiment pourvue de collecteurs fluorescents d'énergie solaire de forme triangulaire, - les figures 4a, 4b sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe d'un collecteur fluorescent d'énergie solaire fixé dans une paroi de batiment, - la figure 5 est une vue en coupe d'une paroi de bâtiment dans laquelle est installé un collecteur fluorescent d'énergie solaire, et - la figure 6 est une vue en coupe d'un toit à double pente qui est pourvu de collecteurs fluorescents d'énergie solaire. La figure 2 représente en vue en plan un collecteur fluorescent d'énergie solaire qui est utilisé comme un élément extérieur de bâtiment. Sur les quatre bords de la plaque i sont disposées des cellules photo- électriques 2a, 2b, 2c et 2d qui sont fixées au moyen d'un adhésif transparent. Ces quatre cellules photo- électriques sont reliées en série par l'intermédiaire de câbles 7 et le courant électrique produit est pris aux bornes 6a, 6b. Il est naturellement également possible de brancher en parallèle ces quatre cellules photo-électriques. Les dimensions de ce collecteur fluores- cent d'énergie solaire sont généralement fonction de la grandeur de la surface extérieure de bâtiment à recouvrir. Dans le cas d'une installation en dessous d'un appui de fenêtre, les dimensions sont adaptées à la hauteur de l'appui de fenêtre et à la largeur de la fenêtre. Les dimensions classiques sont 100 cm x 150 cm. Les figures 3a et 3b représentent en vue en plan et en vue latérale une partie d'une paroi de bâtiment, dont des surfaces situées en dessous des appuis de fenêtres 8 sont pourvues de collecteurs fluorescents d'énergie solaire 10 de forme triangulaire. Pour des raisons de coût, on a tendance à disposer seulement une cellule photo-électrique sur un côté de la plaque et à rendre réfléchissants les autres côtés. Si on tient compte en outre du fait que la longueur moyenne de parcours de la lumière dans la plaque à collecteur solaire doit être aussi courte que possible et que le nombre de réflexions sur les surfaces réfléchissantes doit être aussi réduit que possible, on obtient alors comme forme optimale un triangle rectangle. La cellule photo-électrique est alors placée sur l'hypo- tenuse lla et les côtés llb, llc sont pourvus d'une couche bien réfléchissante. Par une combinaison appropriée de tous les éléments extérieurs 10 du bâtiment - en série ou en parallèle -, il est possible par exemple de charger une batterie, de chauffer de l'eau ou bien d'assurer un chauffage. Au moyen d'un appareil approprié branché à la suite, il est possible de convertir la tension continue ainsi produite en une tension alternative et d'alimenter le circuit électrique propre à l'habitation. Les figures 4a et 4b représentent un collecteur fluorescent d'énergie solaire 10 de forme rectangulaire qui est installé en dessous d'une fenêtre 9 et dont la structure correspond à la forme de réalisation représentée sur la figure 2. Le collec- teur fluorescent d'énergie solaire 10 est appuyé contre la paroi 12 du bâtiment par des supports 13 qui s'accrochent sur le bord de la plaque du collecteur. Avantageusement, le côté de la paroi de bâtiment 12 qui est tourné vers le collecteur fluorescent d'énergie solaire est pourvu d'une couche 14 produisant une réflexion diffuse de façon que la petite partie du rayonnement solaire qui n'est pas absorbée par la plaque dans un premier passage traverse encore une fois la plaque et soit complètement absorbée. Cette couche à réflexion diffuse 14 peut également être disposée directement sur le côté de la plaque collectrice qui est tourné vers la paroi de bAtiment. Comme le montre en détail la figure 5, le support 13 s'accroche suffisamment loin sur le bord du collecteur fluorescent d'énergie solaire pour que la cellule photo-électrique 2 soit complètement recouverte et soit ainsi protégée contre les influences atmosphé- riques. Pour empêcher la pénétration d'humidité, il est en outre prévu entre la plaque collectrice 1 et le support 13, un joint d'étanchéité 15. La figure 6 montre une installation possible de collecteurs fluorescents d'énergie solaire sous la forme d'éléments de toiture. La structure, la disposition et la fixation de ces éléments de toiture correspondent à ce qui a déjà été décrit pour les éléments extérieurs de bâtiments. Avec le procédé proposé, il est possible d'utiliser des collecteurs d'énergie solaire dans la construction de maisons et de bâtiments à étages d'une manière complètement intégrée, c'est-à-dire qu'aucune partie (miroir, cellule photo-électrique) ne doit être déplacée en correspondance à l'éclairement solaire et que le profil esthétique, sur le plan architectural, du bâtiment n'est pas altéré. L'énergie obtenue peut être utilisée sur le lieu d'installation propre- ment dit pour l'éclairage, pour l'entraînement de machines (par exemple d'appareils de climatisation), pour une préparation d'eau chaude, entre autres. REVENDICATIONS 1 - Utilisation d'un collecteur fluorescent d'énergie solaire connu en soi comme élément extérieur de bâtiment. 2 - Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ce collecteur fluorescent d'énergie solaire est un élément mural. 3 - Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ce collecteur fluorescent d'énergie solaire est un élément de toiture. 4 - Utilisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que ce collecteur fluorescent d'énergie solaire est un élément de façade installé en dessous de l'appui de fenêtre.