Brevet FR2671171A1 — publié le 19920703

SYSTEME DE CHAUFFAGE SOLAIRE POUR LOCAUX, NOTAMMENT POUR HABITATIONS La présente invention est relative à un système de chauffage solaire pour locaux, notamment pour les habitations, et plus particulièrement pour les maisons individuelles, mais sans que les habitations collectives soient à exclure. On connait déjà divers systèmes de ce genre. Un premier système fait appel à des baies vitrées qui - pour ce qui concerne les habitations situées dans l'hémisphère nord - occupent une partie importante de la façade sud du local pour laisser pénétrer les rayons solaires ; ce système présente un premier inconvénient qui réside dans le fait que les rayons solaires détériorent rapidement les meubles, tapisseries, ....etc, se trouvant à l'intérieur du local, et un second inconvénient qui réside dans l'absence totale d'intimité pour les occupants, du fait de la présence de ces larges baies vitrées.Un deuxième système fait appel à des capteurs solaires de dimensions importantes qui chauffent un volume d'eau, cette eau étant mise en circulation dans le local pour la constitution d'un chauffage central; ce deuxième système présente un premier inconvénient qui réside dans son absence d'esthétique, en raison de la présence disgracieuse des capteurs solaires, et un second inconvénient qui réside dans son coût d'installation et d'entretien. Un troisième système fait appel à un mur accumulateur de chaleur qui est prévu sur la fa çade sud qu'il occupe entièrement; ce système, dit du "mur trombe", présente un défaut évident qui réside dans l'absence totale d'ouverture sur cette façade, alors que c'est pourtant la plus éclairée par le soleil. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un système de chauffage solaire qui est peu coûteux et non disgracieux, et qui préserve l'intimité des occupants du local. A cet effet, le système selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte, de l'extérieur vers l'intérieur du local, et de préférence sur la façade la plus exposée aux rayons solaires, la façade sud dans l'hémisphère nord, une paroi opaque amovible et un mur principal présentant une grande chaleur spécifique, la paroi opaque et le mur étant espacés d'une faible distance. Dans ce système, lorsque la paroi opaque est ouverte, les rayons solaires viennent heurter le mur qui accumule la chaleur ainsi reçue pour la restituer ultérieurement dans le local en vue de le chauffer. La paroi opaque amovible est de préférence constituée par un rideau roulant qui est logé dans un coffre supérieur, avantageusement noyé dans la toiture, et cette paroi opaque est de préférence isolée thermiquement pour éviter la déperdition de chaleur vers l'extérieur lorsqu'elle est fermée. Le système est avantageusement complété par des moyens motorisés pour actionner la paroi opaque mobile et par des moyens pour commander l'ouverture et la fermeture de cette paroi en fonction de la température extérieure. Ces moyens de commande d'ouverture et de fermeture peuvent comporter un interrupteur thermostatique qui est placé à l'extérieur du local et qui change d'état à une température prédéterminée, de préférence réglable, et par exemple de l'ordre de 25 à 30"C, la paroi mobile étant commandée pour sa fermeture lorsque la température extérieure détectée est inférieure à cette valeur prédéterminée. Cet interrupteur thermostatique peut par exemple être logé dans une petite serre extérieure de protection comportant par exemple un hublot. Avantageusement encore, le système comporte des moyens pour condamner cette paroi opaque amovible en position fermée à la saison chaude, de manière à assurer une isolation thermique du local contre la chaleur extérieure. Quant au mur, il est avantageusement constitué par le maçonnage d'éléments de construction creux du type parpaing qui sont emplis au moins partiellement d'une matière à forte chaleur spécifique, par exemple du sable sec ou un mortier léger. De préférence, une paroi vitrée est située à faible distance du mur, par exemple de 1 à 5 cm, du côté de la paroi amovible pour définir avec le mur un volume d'air isolant. Cette paroi vitrée peut être transparente ou translucide et être constituée par au moins une couche en verre ou en matière plastique, par exemple en méthacrylate ou en polycarbonate. Le système est avantageusement complété par au moins un autre mur, ou mur auxiliaire, qui présente également une forte chaleur spécifique et qui n'est pas situé sur la façade exposée au soleil. Ce mur auxiliaire est avantageusement de même nature que le mur principal. n peut constituer une cloison in extérieure, un mur porteur intérieur ou extérieur, ou encore une paroi de doublage intérieur d'un mur porteur extérieur. Dans le cas où le mur auxiliaire est un mur porteur extérieur ou un doublage intérieur de celui-ci, on prévoit avantageusement sur sa façade extérieure une couche d'isolation, par exemple à base de polystyrène ou de polyuréthane. De préférence, pour favoriser l'accumulation de chaleur, la face extérieure du mur principal est revêtue d'une matière sombre et mate. Pour éviter une pénétration trop violente des rayons solaires en été, un pare-soleil extérieur, éventuellement mobile ou amovible, est prévu en légère avancée par rapport à la paroi opaque mobile. Avantageusement, et à la différence du mur dit "mur trombe", le mur principal comporte des ouvertures dont la surface totale peut atteindre le tiers de la surface totale dudit mur principal. On comprendra bien l'invention à la lecture du complément de description qui va suivre et en référence aux dessins annexés qui font partie de la description et dans lesquels: - la figure 1 est une coupe verticale schématique et arrachée d'une partie d'une habitation comportant un système selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 et montre une autre partie avantageuse de ce système; et - la figure 3 est un plan d'une habitation individuelle équipée du système selon l'invention, la toiture étant omise. Comme montré sur la figure l, le système selon l'invention comporte une combinaison de base constituée par une paroi opaque amovible (1) et un mur (2) qui présente une forte chaleur spécifique et qui peut être plein sur toute sa longueur ou présenter des ouvertures. La paroi (1) est située à l'extérieur du local par rapport au mur (2) et elle est située à une faible distance du mur qui peut aller de 10 cm à 20 cm. Cette combinaison est située sur la façade de l'habitation qui est la plus exposée aux rayons solaires, c'est-à-dire la façade sud pour l'hémisphère nord. La paroi opaque amovible (1), qui est de préférence isolée thermiquement, est avantageusement constituée, suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, par un rideau roulant qui, de façon connue en soi, est escamotable vers le haut dans un coffre (3), au moins partiellement encastré dans la toiture (4). Le rideau (1) est enroulé sur un tambour (la). Le rideau (1) est de préférence en matière plastique, ceci pour éviter les ponts thermiques. Toutefois, dans les cas où l'isolation thermique ne sera pas essentielle, ce rideau (1) pourra alors être métallique. Des moyens motorisés (non représentés) sont associés au tambour (la) pour actionner le rideau (1) dans le sens de la montée et de la descente, c'est-à-dire dans le sens de l'ouverture et de la fermeture. En outre, le système comporte des moyens pour commander la motorisation ci-dessus en fonction de la température extérieure.Ces moyens, non représentés, mais de façon également connue en soi, peuvent comporter un interrupteur thermostatique qui est placé à l'extérieur du local et qui change d'état à une température prédéterminée, de préférence réglable, par exemple de 25 à 30"C. Le rideau (1) est commandé dans le sens de la fermeture lorsque la température extérieure détectée est inférieure à cette valeur prédéterminée et, à l'inverse, il est commandé dans le sens de l'ouverture lors que la température extérieure est supérieure à cette valeur prédéterminée, de ma nière à permettre la pénétration et l'accumulation de la chaleur dans le mur (2).On peut avantageusement compléter l'ensemble par des moyens pour condamner le rideau (1) en position fermée lors de la saison chaude, ce qui permet, lorsqu'il n'est pas nécessaire de chauffer le local, d'isoler thermiquement celui-ci par rapport à la chaleur extérieure. L'interrupteur thermostatique ci-dessus peut par exemple être logé dans une petite serre extérieure à hublot. Dans le cas d'une habitation individuelle, celle-ci comporte une toiture isolante (4) qui est prolongée vers l'extérieur par un auvent ou pare-soleil (5), éventuellement mobile ou amovible, dont les fonctions sont d'une part d'éviter une pénétration trop importante des rayons solaires à la saison chaude et d'autre part de protéger la façade de la pluie. Suivant un mode de réalisation préféré, le mur (2) est constitué par le maçonnage, d'une manière classique (17), d'éléments de construction creux (6), du type parpaing, éléments (6) dont la particularité est d'être ouverts vers le haut et d'être emplis au moins partiellement d'une matière (7) à forte chaleur spécifique, par exemple du sable sec ou un mortier léger. Sur sa face extérieure, le mur (2) est revêtu d'une matière sombre et mate (8) facilitant la pénétration des rayons solaires et favorisant ainsi l'absorption de l'énergie. Sur sa face intérieure, le mur (2) reçoit un revêtement ou un enduit (9) le moins isolant possible. De préférence, une paroi vitrée (10) est située à faible distance du mur accumulateur (2), par exemple de 1 à 5 cm, du côté du rideau (1), pour définir avec ce mur un faible volume (11) d'air isolant. Cette paroi vitrée (10) peut être transparente ou translucide et elle présente au moins une couche de verre ou de matière plastique, par exemple en méthacrylate ou en polycarbonate alvéolé, de 4 à 5 mm d'épaisseur. La combinaison de base décrite à la figure 1 est avantageusement complétée, commemontré sur la figure 2, par au moins un mur auxiliaire (12) qui présente également une forte chaleur spécifique. Ce mur auxiliaire (12) peut être une cloison intérieure, un mur porteur intérieur ou extérieur, ou encore une paroi de doublage intérieur d'un mur porteur extérieur (13), ce dernier cas étant représenté sur la figure 2. Le mur (12) est de même nature que le mur principal (2) et il présente une épaisseur variable selon qu'il est porteur ou non. Dans le cas où ce mur auxiliaire (12) est un mur porteur extérieur ou, comme représenté sur la figure 2, un doublage intérieur d'un mur porteur, on prévoit avantageusement sur sa face extérieure une couche d'isolation (14), par exemple à base de polystyrène ou de polyuréthane. On a représenté à titre d'exemple sur la figure 3 le plan d'une habitation individuelle comportant le système selon l'invention. Sur la façade sud sont prévus successivement la paroi (1) et le mur accumulateur (2), les pièces de cette façade étant par exemple une cuisine (15) et une salle de séjour (16). Les autres parois de ces deux pièces sont avantageusement constituées par des murs auxiliaires (12) du type représenté sur la figure 2, ces murs étant porteurs ou non. Par la façade sud, les rayons du soleil, même diffus, pénètrent par la paroi vitrée (10), le verre translucide aussi bien que le verre transparent laissant passer lesdits rayons. Autrement dit, lorsqu'il est souhaitable de chauffer le local, en hiver, et parfois aussi pendant une partie de l'automne et du printemps (dans le cas d'un local situé dans l'hémisphère nord), le rideau (1) est levé tous les jours où le soleil est présent. Lorsqu'alors les rayons du soleil frappent directement le mur de parpaings (2), ce dernier capte la chaleur induite par lesdits rayons et il accumule cette chaleur. Dès que le soleil disparaît et cesse donc de fournir des calories au mur (2), le rideau (1) se ferme.Les calories stockées par le mur accumulateur (2) sont alors restituées, et ce par rayonnement vers l'intérieur de la maison ainsi équipée puisque les rayons infrarouge se trouvent bloqués du côté extérieur par la paroi vitrée (10) et par le rideau (1). En d'autres termes, le système décrit ci-dessus a pour particularité de permettre au mur (2) de jouer successivement le rôle de capteur, d'accumulateur, puis de restituteur de calories. Le sable sec ou le mortier léger qui emplit au moins pour partie les parpaings (6) augmente la capacité de stockage thermique du mur (2). Le revêtement mat (8) permet au mur de capter au mieuxles calories. Enfin, la disposition de la paroi vitrée (10) à quelques millimètres du mur (2), côté serre, empêche la restitution des calories accumulées par le mur par rayonnement vers l'extérieur de la maison, et de même évite toute perte de calories par contact. Pour faciliter la lecture des dessins, et notamment celle de la figure 3, aucune ouverture n'a été représentée sur le mur (2). Toutefois, ainsi qu'il a été indiqué en préambule de la présente description, il est vivement conseillé de pratiquer dans le mur (2) des ouvertures, comportant chacune en regard par exemple un double vitrage et un volant roulant à commande manuelle, distinct du rideau (1), et de largeur alors sensiblement égale à celle de l'ouverture qu'il peut dissimuler à la demande de l'usager. Ces ouvertures pourront avantageusement atteindre Ie tiers de la surface totale de la façade sud de la maison. Alors que le mur (2) stocke énergie solaire, pour la restituer en fin de journée et la nuit, les ouvertures vitrées précitées laissent entrer instantanément le rayonnement solaire à l'intérieur de l'habitation, constituant ainsi une énergie utilisable immédiatement. Le système selon l'invention se distingue nettement par cette particularité du mur accumulateur connu sous le nom de "mur trombe". Le système décrit ci-dessus peut être avantageusement complété par un équipement solaire pour l'eau sanitaire et par un chauffage d'appoint, par exemple électrique, dans la perspective des jours pluvieux et des jours où le ciel sera chargé de nuages sombres puisqu'alors aucune énergie solaire, même diffuse, ne pénètrera dans la maison. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant de son cadre. REVENDICATIONS 1. Système de chauffage solaire pour locaux, notamment pour habitations, caractérisé par le fait qu'il comporte, de l'extérieur vers l'intérieur du local, et de préférence sur la façade la plus exposée aux rayons solaires, la façade sud dans l'hémisphère nord, une paroi opaque amovible (1) et un mur principal (2) présentant une grande chaleur spécifique, la paroi opaque (1) et le mur (2) étant espacés d'une faible distance. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la paroi opaque mobile (1) est isolée thermiquement. 3.Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la paroi opaque mobile (1) est constituée par un rideau roulant, de préférence en matière plastique. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens motorisés pour actionner la paroi opaque mobile (1) et des moyens pour commander l'ouverture et la fermeture de celle-ci en fonction de la température extérieure. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens pour commander l'ouverture et la fermeture de la paroi opaque mobile (1) comportent un interrupteur thermostatique placé à l'extérieur du local et changeant d'état à une température prédéterminée, de préférence réglable, par exemple de 25 à 30"C, la paroi mobile opaque étant commandée pour sa fermeture lorsque la température extérieure détectée est inférieure à ladite valeur prédéterminée. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'interrupteur thermostatique est logé dans une petite serre extérieure. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour condamner la paroi opaque mobile (t) en position fermée à la saison chaude, pour assurer une isolation thermique de l'intérieur du local contre la chaleur extérieure. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le mur (2) est constitué par le maçonnage d'éléments de construction creux (6) du type parpaing emplis au moins partiellement d'une matière (7) à forte chaleur spécifique, par exemple du sable sec ou un mortier léger. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'une paroi vitrée (10) est située entre la paroi opaque amovible et le mur principal (2), à faible distance du mur, par exemple de 1 à 5 cm, pour définir avec ce mur un volume (11) d'air isolant. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la paroi vitrée (10) est transparente ou translucide, et est en verre ou en matière plastique, par exemple en méthacrylate ou en polycarbonate. 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un mur auxiliaire (12) à forte chaleur spécifique. 12. Système selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le mur auxiliaire (12) est de même nature que le mur principal (2). 13. Système selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait que le mur auxiliaire (12) est une cloison intérieure, un mur porteur intérieur ou extérieur, ou une paroi de doublage intérieur d'un mur porteur extérieur (13). 14. Système selon la revendication 13, caractérisé par le fait que, dans le cas où le mur auxiliaire (12) est un mur porteur extérieur ou un doublage intérieur d'un tel mur, on prévoit sur sa face extérieure une couche d'isolation (14), par exemple à base de polystyrène ou de polyuréthane. 15. Système selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que la face extérieure du mur principal (2) est revêtue d'une matière sombre et mate (8) pour une meilleure absorption de l'énergie solaire. 16. Système selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'un pare-soleil extérieur (5), éventuellement mobile ou amovible, est prévu en légère avancée par rapport à la paroi opaque amovible (1). 17. Système selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que le mur principal (2) comporte des ouvertures, dont la surface totale peut avantageusement atteindre le tiers de la surface totale dudit mur (2).