Brevet FR2599481A1 — publié le 19871204

La présente invention est du domaine des locaux fonctionnels et elle a plus particulièrement pour objet un dispositif à structure de bâtiment destiné à sécher un matériau ou un produit humide ; l'invention est également du domaine des capteurs solaires. On connait aujourd'hui de nombreuses applications de capteurs de l'énergie solaire pour produire de la chaleur destinée au chauffage des locaux les capteurs peuvent se présenter soit comme des dispositifs distincts de la structure du bâtiment, par exemple rapportés sur la toiture, soit incoporés à la structure pour en constituer certaines parties, de façades exposées au soleil par exemple. En matière de séchoir à bois, on connait des hangars à murs largement aérés, ou encore des enceintes closes dans lesquelles de l'air chauffé par un générateur thermique, est propulsé. L'idée-mère de la présente invention est de combiner certaines des techniques précitées en les adaptant les unes aux autres pour aboutir à une enceinte de séchage fonctionnant pratiquement sans apport d'énergie. Selon la présente invention, un dispositif, dit séchoir, destiné à sécher un matériau ou un produit humide est caractérisé d'une manière générale en ce qu'il se compose essentiellement d'une enceinte de bâtiment dont quatre des cinq faces visibles sont revêtues sur la quasi-totalité de leur surface de capteurs solaires, ladite enceinte formant le volume du séchoir, et d'une masse thermique intermédiaire destinée à être réchauffée pendant le jour par ]'action des capteurs et à restituer sa chaleur au séchoir pendant la nuit. Pour des raisons à la fois de prix et de commodités, le fluide caloporteur des capteurs est l'air ; un premier circuit dans lequel i 'air caloporteur peut être mis en circulation forcée par un ventilateur comprend lesdits capteurs d'une part et ladite masse thermi que d'autre part tandis qu'un second circuit d'air comprend ladite masse thermique d'une part et ladite enceinte d'autre part, ledit second circuit pouvant etre soit fermé sur lui-meme, soit ouvert sur l'atmosphère. Il résulte des dispositions précitées qu'on a réalisé une enceinte offrant un maximum de surface d'exposition donc d'échange, et que pendant la nuit, l'arrêt de la circulation forcée dans les capteurs évite une déperdition de chaleur par ces derniers, tandis que peut se poursuivre le séchage grâce à la chaleur de ladite masse thermique.Avantageusement, la circulation de l'air dans le second circuit peut, elle aussi, être forcée, par un second ventilateur ; il en résulte la possibilité d'un réglage de l'humidité de l'enceinte. Suivant un mode préféré d'exécution, lesdits premier et second circuits comprennent des tuyaux disposés au voisinage des aretes, côté intérieur, de ladite enceinte, et lesdits premier et second ventilateur sont disposés à l'extérieur de ladite enceinte. Avantageusement encore, le deuxieme circuit, étant un circuit fermé, comprend un condenseur disposé entre l'enceinte et la masse thermique le condenseur est par exemple un serpentin disposé au-dessus d'une gouttière et parcouru par un fluide froid tel que fréon d'un groupe frigorifique ou eau froide d'un réseau il en résulte une encore meilleure possibilité de régulation d'hygrométrie de l'enceinte. de séchoir. Suivant une disposition particulière de l'invention, la masse thermique est constituée par un amas de galets disposés au-dessous du plancher de ladite enceinte. On notera que les galets ne sont cités qu'à titre d'exemples préférés mais qu'ils pourraient être remplacés par d'autres matériaux ayant des propriétés équivalentes voire même meilleure s'il n'y avait lieu de prendre en compte l'inconvénient du coût par exemple des sels eutectiques, des bonbonnes métalliques remplies d'eau, des masses métalliques, etc... Suivant une caractéristique par ticulière de l'invention, chaque capteur est constitué par un empilement d'éléments reliés entre eux à leur périphérie par un joint de scellement, l'empilement comprenant, de l'extérieur vers l'intérieur, une vitre de verre , un cadre en profilé d'aluminium, une plaque absorbante ou absorbeur, une juxtaposition de cadres en profilé d'aluminium orientés verticalement, une seconde juxtaposition de cadres en aluminium orientés horizontalement, une plaque de mousse de polyuréthane et une plaque d'aluminium. Revenant à la structure générale du bâtiment de l'enceinte, sa face formant toiture, dite quatrième, est inclinée sur l'horizontale salivant un angle compris entre 100 et 300 et comporte des capteurs ; sa face, dite cinquième, située au-dessous de l'arête la plus élevée de la toiture comporte, sur la quasi-totalité de sa largeur, une porte d'accès de chargement et de déchargement de ladite enceinte ; enfin la masse thermique est contenue dans une auge maçonnée à plan rectangulaire, formant assise pour ledit bâtiment, les parois latérales et de fond de ladite auge comportant une couche d'isolant thermique, sa paroi supérieure formant le plancher de ladite enceinte. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaitront à la description qui va être faite d'une forme préférée de réalisation en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles - la fig.l est une vue cavalière d'un séchoir de l'invention, - la fig.2 est une représentation schématique des circuits d'air, - la fig.3 est une illustration d'un capteur vu de l'extérieur en coupe transversale et de l'intérieur, - la fig.4 est une illustration schématique de la constitution d'un empilement formant un capteur de la figure précédente, - les fig.5 et Sa illustrent en perspective et en coupe la façon dont est collecté l'air réchauffé par des capteurs, et - la fig.6 est une coupe transversale du séchoir de la fig.i suivant le plan A. Sur la fig.1, un séchoir de l'invention est composé essentiellement d'une enceinte de bâtiment 1 reposant sur un socle maçonné 2 ; toutes les faces du bâtiment à l'exception de la face 5 sont revêtues de capteurs solaires tels que 6 dont on décrira plus loin de façon plus détaillée la structure ; ainsi une face latérale 3 de forme trapézoidale comporte des capteurs sur la quasi-totalité de sa largeur ; ainsi encore la face 4 formant la toiture est revetue de capteurs sur la totalité de sa surface.On remarque que le bâtiment est de forme prismatique, la face 5, disposé au-dessous de l'arête 7 la plus élevée de la toiture, étant la plus grande de ses faces latérales et étant orientée vers le Nord, cette face 5, dite cinquième, comporte sur la quasi- totalité de sa largeur une porte 8 à double battant. Suivant un mode préféré de réalisation de l'invention, le fluide caloporteur effectuant le transfert de la chaleur depuis les capteurs solaires est constitué par de l'air. Sur la fig.2, on a schématisé un premier circuit Il d'air comprenant des conduites 11, l'ensemble des capteurs solaires 6 et l'ambiance d'une masse thermique 13 ; on a schématisé également un second circuit d'air comprenant des conduites telles que 12, le volume intérieur de l'enceinte l et la même masse thermique 13 l'ambiance de la masse thermique 13 est donc une partie de circuit commune au circuit 11 et 12. La circulation d'air dans les circuits 11 et 12 peut être avantageusement forcée par des ventilateurs ou turbines tels que respectivement -15 et 16 pour chacun des circuits ; les ventilateurs sont placés sous la dépendance de moyens de commande et de régulation respectivement 17 et 18 ; on a encore schématisé par 19 des moyens déshumidificateurs, condenseurs par exemple, placés à la sortie de l'enceinte sur le circuit 12 ; ces moyens 19 peuvent être soit en série dans ce circuit soit y être en parallèle, dans ce cas ils peuvent comporter un ventilateur 20 commandé par un hygrostat 21 ; cette dernière disposition permet un réglage plus souple de l'humidité dans l'enceinte. Les moyens de commande 17 du ventilateur 15, dit premier, forçant la circulation dans le premier circuit comprennent essentiellement un thermomètree différentiel captant la différence de température entre un capteur 6 et la masse thermique 13, pour mettre en marche le ventilateur 15 lorsque cette différence positive est suffisante. Ces moyens de commande 17 pourraient aussi être du type cellule pbotoélectrique pour mettre en marche le ventilateur 15 lorsque l'éclairement est suffisant, avec un thermomètre d'interdiction lorsque, l'éclairement étant suffisant, le froid extérieur est trop vif.Les moyens de commande 18 sont essentiellement des moyens thermométriques et/ou thermométriques différentiels pour mettre en marche le ventilateur 16 lorsque la température dans 1'enceinte chute au-dessous d'un certain seuil alors que celle de la masse thermique est encore assez élevée. Grâce aux moyens précités, on peut capter un maximum d'énergie solaire, pour des conditions météorologiques données, à la fois à un instant donné et en moyenne sur une période donnée, puisque durant la nuit où l'énergie solaire est absente, il nty a pas à craindre, du fait de l'arrêt de la circulation dans le circuit 11, de refroidissement à travers les capteurs 6. Sur les fig.3,3' et 4, un capteur 6 se compose de l'intérieur vers i 'extérieur d'une vitre 30 de verre, trempé de préférence, de 4 mm d'épaisseur, d'un cadre 31 en profilé d'aluminium de 12 mm d'épaisseur, d'une plaque absorbante, ou absorbeur 32, constitué d'une feuille métallique mince noircie, d'une première juxtaposition de cadres 33 en profilé d'aluminium de 12 mm orientés verticalement, d'une seconde juxtaposition de cadres 34 en profilé d'alumi nium orientés horizontalement, d'une plaque 35 de mousse de polyuréthane et d'une plaque 36 d'aluminium, ces deux dernières plaques étant pourvues le long de leurs petits cotés, inférieur et supérieur, d'une double pluralité d'orifices 37 de passage de l'air contenu entre les cadres juxtaposés 33 à 34.On remarque sur la fig.3' plus particulièrement que les éléments extérieur (vitre) et intérieur (plaque de mousse 35 et d'Aluminium 36) du capteur sont légèrement plus grands en longueur et en largeur que les autres éléments ; il en découle la présence d'un sillon périphérique qui est rempli d'un matériau de scellement 38 tel que polysulfure ou silicone. Sur les fig.5 et 5a, est montré comment des capteurs tels que 6 sont maintenus dans une ossature de la construction faite de montants 40 et de traverses 41 à l'aide de parcloses 42, et comment l'air chauffé par le capteur est recueilli dans des tubes ajourés, dits collecteurs d'échappement, tels que 43 dont une lumière est disposée en regard de la rangée d'orifices 37 ; des tubes analogues dits collecteurs d'admission, non représenté sur la figure sont disposés à la partie inférieure des capteurs. Sur la fig.6, la coupe d'un bâtiment de séchoir suivant le plan A de la fig.1 montre des collecteurs d'échappement tels que 43 disposés au voisinage de la partie la plus élevée des capteurs et des collecteurs d'admission 43' disposés à leur partie inférieure ; ces collecteurs sont en PVC de préférence pour former les deux branches du circuit 11 et on notera qu'en vue d'un encombrement minimal les parties verticales de ces circuits empruntent les angles de l'espace interne de la construction. Toujours sur la fig.6, il apparait que la masse thermique 13 formée de galets est contenue dans le socle 2 maçonné en auge dont les parois et le fond comportent une couche d'isolant 45 ; les bords supérieurs de l'auge supportent un plancher 46 ; on remarque encore que l'inclinaison de la face 4 de toiture est inclinée à environ 100 sur l'horizontale. Les ventilateurs tels que les ventilateurs 16 sont disposés dans des appentis 47 disposés le long du bord Sud du socle 2 ; la couverture 48 de ces appentis est en tôle galvanisée et sert de réflecteur pour diriger un rayonnement supplémentaire vers les capteurs situés au-dessus d'eux. L'appentis peut également logé un compresseur dans le cas où la condensation est réalisée au moyen d'un groupe frigorifique. Bien que l'on ait décrit et représenté des formes particulières de réalisation de la présente invention, il doit être compris que la portée de celle-ci n'est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à toute structure de bâtiment ou d'enceinte de séchage comportant les caractéristiques générales énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1.- Dispositif, dit séchoir, destiné à sécher un matériau ou un produit humide, caractérisé en ce qu'il se compose essen tiellement d'une enceinte (1) de bâtiment dont quatre des cinq faces visibles sont revêtues sur la quasi-tota- lité de leur surface de capteurs solaires (6), ladite enceinte formant le volume du séchoir, et d'une masse thermique (13) intermédiaire destinée à être réchauffée pendant le jour par l'action des capteurs et à restituer sa chaleur au sechoir pendant la nuit 2.- Dispositif selon 7a revendication 1, caractérisé en ce qu'un fluide caloporteur desdits capteurs est l'air, en ce qu'un premier circuit (11), l'air caloporteur pouvant être mis en circulation forcée par un premier ventilateur (15), comprend lesdits capteurs (16) d'une part et ladite masse thermique (13) d'autre part, et en ce qu'un second circuit (12) d'air comprend ladite masse thermique (13) d'une part et ladite enceinte (1) d'autre part, ledit second circuit pouvant être fermé, ou ouvert, sur l'atmosphère, d'où il résulte que pendant la nuit l'arrêt due 1a circulation forcée dans les capteurs évite une déperdition de chaleur par ces derniers, tandis que peut se poursuivre le séchage grâce à la chaleur de ladite masse thermique 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la circulation de l'air dans ce second circuit peut elle aussi être forcée, par un second ventilateur (16), 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, étant un circuit fermé, le deuxième circuit comprend un condenseur (19) disposé entre l'enceinte et la masse thermique, d'où il résulte une possibilité de régulation d'hygrométrie de l'enceinte de séchoir 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite masse thermique (13) est constituée par un amas de galets disposé au-dessous du plancher (46) de ladite enceinte (1) 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque capteur (6) est constitué par un empilement d'éléments reliés entre eux à leur périphérie par un joint de scellement (38), les el ért'ents comprenant, de 1 'exteri eur vers 1 'intérieur, une vitre (30) de verra, un cadre (31) en profilé d'aluminium, une plaque absorbante (32) ou absorbeur, une première juxtaposition de cadres (33) en profilé d'aluminium orientés verticalement, une seconde juxtapo sition de cadres (36) en profilés d'aluminium orientés horizontalement, une plaque de mousse (35) de polyuré thane et une plaque d'aluminium (36-) 7.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premier et second circuits comprennent des tuyaux disposés au voisinage des arêtes, côté intérieur, de ladite encein te, et en ce que lesdits premier et second ventilateurs (15,16) sont disposés à l'extérieur de ladite enceinte 8.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face (4) de l'en- ceinte formanat toiture, dite quatrième, est inclinée sur l'horizontale suivant un angle compris entre 100 et 300 et comporte des capteurs 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la face (5), dite cinquième, située au-dessous de l'arête (7) la plus élevée de la toiture comporte, sur la quasi totalité de sa largeur, une porte (8) d'accès de-chargement et de déchargement de ladite enceinte ; 10.-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite masse thermique (13) est contenue dans une auge (2) maçonnée à plan rectangulaire, formant assise pour ledit bâtiment, les parois latérales et de fond de ladite auge comportant une couche (45) d'isolant thermique, sa paroi supérieure formant le plancher de ladite enceinte.