Brevet FR2782810A1 — publié le 20000303

Vitrage à pouvoir absorbant variable La présente invention concerne les vitrages. Les enceintes fermées par des vitrages transparents reçoivent de fortes charges solaires, l'été en particulier. Il en est ainsi notamment de l'habitacle d'un véhicule mais aussi des serres horticoles et des parois d'habitation exposées au Sud ou d'Est en Ouest. La température à l'intérieur de l'enceinte augmente et devient trop élevée pour les objets ou les plantes qui y sont disposés ou pour les personnes qui s'y trouvent ou qui sont conduites à y pénétrer. Il est connu de remédier en partie à cet inconvénient en teintant le vitrage en verre de telle sorte qu'une fraction de la charge solaire soit réfléchie, sans pour autant affecter la transparence et la visibilité à l'extérieur du véhicule pour les passagers. Il est connu également des fenêtres à double vitrage dont l'espace intérieur est rempli par un gaz ayant une faible conductivité thermique à relativement basse pression. Il est ainsi possible de réduire substantiellement la transmission de chaleur par convection. Le brevet US 4 928 448 décrit un tel dispositif. L'isolation thermique ainsi obtenue ne fait cependant pas obstacle à la charge solaire transmise par rayonnement. La présente invention a pour objet de résoudre le problème posé en limitant les effets des charges solaires rayonnées, notamment dans le cas d'un véhicule à l'arrêt lorsque la climatisation ne fonctionne plus. La présente invention vise également à remédier au problème posé sans affecter la transparence du vitrage. Le vitrage selon l'invention a un pouvoir absorbant variable. Il comprend deux parois transparentes, notamment en verre. D'autres matériaux transparents que le verre pourraient être également envisagés, notamment des matières plastiques synthétiques. Ces deux parois, ménagent un espace interparoi. Celui-ci contient selon le cas, * soit un premier fluide transparent, notamment un gaz tel que l'air, transmettant l'énergie solaire dans les bandes de longueur d'onde de transparence desdites parois, * soit un second fluide transparent dans la partie visible du spectre électomagnétique, absorbant l'énergie solaire sur une très grande partie du spectre, notamment de l'eau à l'état liquide ou de l'eau à l'état liquide additionnée d'alcool. Dans le premier cas, la transparence du vitrage dans la partie visible du spectre électomagnétique ne se trouve pas affectée et le vitrage transmet la plus grande partie de la charge solaire qu'il reçoit. Dans le second cas, le vitrage absorbe la plus grande partie de l'énergie solaire qu'il reçoit, tout en restant transparent dans la partie visible du spectre électomagnétique. En effet, l'eau à l'état liquide dispose de la propriété de transparence, notamment lorsqu'elle est en couche mince sous des épaisseurs de 1 à 2 millimètres. L'eau à l'état liquide a par ailleurs des propriétés proches de celles d'un corps noir absorbant des rayonnements solaires. L'eau à l'état liquide en couche mince ne constitue pas un obstacle à la transparence et de plus la faible épaisseur de l'espace interparoi bloque les mouvements convectifs. Le vitrage, dans ce second cas, est donc un écran radiatif. Le vitrage dans la configuration du second cas est donc bien adapté pour un véhicule à l'arrêt recevant une charge solaire élevée. Bien que la climatisation ne fonctionne plus puisque le moteur est arrêté, la température à l'intérieur du véhicule reste modérée. Le passager qui rentre alors dans son véhicule n'a plus à attendre que la climatisation soit de nouveau en fonctionnement nominal pour ressentir le bien être d'une température modérée. Il se peut néanmoins que le conducteur considère que l'écran d'eau à l'état liquide affecte sa visibilité et qu'il préfère conduire son véhicule en bénéficiant de la visibilité maximale, celle obtenue dans le cas ou le fluide de remplissage de l'espace interparoi est de l'air. L'effet de la charge solaire est alors compensé par la climatisation que la mise en route du moteur a permis de mettre en marche. De préférence dans ce cas, selon une caractéristique complémentaire de la présente invention, le vitrage comporte en outre des moyens de remplissage ou de vidange de l'espace interparoi pour remplir ledit espace dudit second fluide absorbant l'énergie solaire ou, selon le cas, pour vider ledit espace dudit second fluide et lui substituer ledit premier fluide. Avantageusement, l'épaisseur de l'espace interparoi est supérieure ou égale à un millimètre et inférieure ou égale à 2 millimètres. Une telle épaisseur est suffisamment élevée pour que l'eau à l'état liquide puisse agir avec les propriétés d'un corps noir, elle est suffisamment faible pour bloquer les mouvements convectifs. De préférence, le vitrage selon l'invention est tel que la périphérie du vitrage comporte des éléments souples pour absorber les dilatations du second fluide en fonction de la température. Ces éléments peuvent être notamment réalisés au moyen d'un vase d'expansion réalisé dans un bourrelet situé à la partie supérieure du vitrage. De préférence, le vitrage selon l'invention comprend en outre un circuit d'évacuation d'énergie situé à la périphérie du vitrage. Avantageusement celui-ci est un échangeur du type caloduc situé dans l'épaisseur du bourrelet supérieur du vitrage. L'évaporation et la condensation du fluide caloporteur s'effectue dans le volume du bourrelet. L'énergie calorifique absorbée par ledit second fluide est ainsi dissipée à la périphérie du vitrage vers l'extérieur. La surface d'échange est calculée de manière à évacuer la chaleur vers l'extérieur, par convection et conduction. Le vitrage selon la présente invention peut être appliqué au préconditionnement thermique d'un habitacle d'un véhicule, à la réalisation de fenêtre dans un local d'habitation, à la réalisation de serres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description de variantes de réalisation de l'invention, données à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et de: - la figure 1 qui représente le schéma d'ensemble de l'ossature d'un véhicule automobile équipé de vitrages à double paroi et à lame d'eau et d'une variante de réalisation d'un système de remplissage et de vidange de l'espace interparoi, - la figure 2 qui représente une vue en coupe agrandie du vitrage avant du véhicule par un plan vertical A - A. On va maintenant décrire les figures 1 et 2 Le vitrage 1 selon l'invention a un pouvoir absorbant variable. Il comprend deux parois 2, 3 transparentes en verre. Ces deux parois ménagent un espace interparoi 4 d'une épaisseur de 1 à 2 millimètres. Celui-ci contient selon le cas, * soit un premier fluide transparent, notamment un gaz tel que l'air, transmettant l'énergie solaire dans les bandes de longueur d'onde de transparence desdites parois, * soit un second fluide 5 transparent dans la partie visible du spectre électomagnétique, absorbant l'énergie solaire sur une très grande partie du spectre, notamment de l'eau à l'état liquide ou de l'eau à l'état liquide additionnée d'alcool. Dans le cas o l'espace interparoi 4 est constitué par une lame d'air, la transparence du vitrage ne se trouve pas affectée et le vitrage transmet la plus grande partie de la charge solaire qu'il reçoit. Dans le cas o l'espace interparoi, 4 le vitrage absorbe la plus grande partie de l'énergie solaire qu'il reçoit, tout en restant transparent dans la partie visible du spectre électomagnétique. Le vitrage 1 est dans cette configuration un écran radiatif. En effet, l'eau à l'état liquide dispose de la propriété de transparence lorsqu'elle est en couche mince sous des épaisseurs de 2 millimètres. L'eau à l'état liquide a par ailleurs les propriétés d'un corps noir absorbant des rayonnements solaires. L'eau à l'état liquide en couche mince ne constitue pas un obstacle à la transparence dans la partie visible du spectre électomagnétique et, de plus, la faible épaisseur de l'espace interparoi bloque les mouvements convectifs. Bien que la climatisation ne fonctionne plus lorsque le moteur est arrêté, la température à l'intérieur du véhicule reste modérée. Le passager qui rentre alors dans son véhicule n'a plus à attendre que la climatisation soit de nouveau en fonctionnement nominale pour ressentir le bien être d'une température modérée. Toutefois dans le cas de la variante de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, le conducteur considère que l'écran d'eau à l'état liquide affecte légèrement sa visibilité. Il préfère donc conduire son véhicule en bénéficiant de la visibilité maximale, celle obtenue dans le cas o le fluide de remplissage de l'espace interparoi 4 est de l'air. L'effet de la charge solaire est alors compensé par la climatisation que la mise en route du moteur a permis de mettre en marche. Le conducteur met donc en route la pompe 20 qui comporte un jeu de vannes permettant d'inverser la circulation des fluides dans les canalisations 21a allant de la pompe 20 au vitrage avant, dans les canalisations 21b allant de la pompe 20 au vitrage lb de la porte avant droite, dans les canalisations 21c allant de la pompe au réservoir 22 du liquide. Dans un premier temps la pompe va aspirer le liquide qui est contenu dans les espaces interparois des vitrages la et lb. L'air va se substituer au liquide ainsi aspiré en pénétrant par la canalisation 6, après ouverture de la vanne (non représentée) placée sur cette canalisation. Inversement, à l'arrêt du véhicule, le conducteur met en route la pompe 20 (cette opération peut être commandée automatiquement en tournant la clé de contact). Les vannes étant inversées, la pompe aspire le liquide contenu dans le réservoir 22 et l'injecte, via les canalisations 21a et 21b, dans l'espace interparoi des vitrages la et lb. Le vitrage 1 comporte à sa périphérie supérieure un bourrelet d'expansion 7 enserré dans le bourrelet mécanique 8 permettant d'assembler le vitrage à l'ossature du véhicule. Le liquide 5 ne remplit pas complètement le bourrelet d'expansion 7. Ainsi, le liquide peut se dilater librement en fonction de la température. Le vitrage comprend en outre un circuit d'évacuation d'énergie situé à la périphérie du vitrage. Dans le cas o celui-ci est constitué par un échangeur du type caloduc situé dans l'épaisseur du bourrelet d'expansion supérieur du vitrage, le liquide 5 est introduit dans l'espace interparoi 4 à sa tension de vapeur. La phase vapeur est située au-dessus du niveau de remplissage 9. Dans ce cas, la canalisation 6 est fermée et la pompe 20 est une pompe pneumatique. L'évaporation et la condensation du fluide caloporteur s'effectue dans le volume délimité par le bourrelet mécanique 8. L'énergie calorifique absorbée par ledit second fluide est ainsi dissipée à la périphérie du vitrage vers l'extérieur. La surface d'échange du bourrelet mécanique 8 est calculée de manière à évacuer la chaleur vers l'extérieur, par convection et conduction. Revendications. 1. Vitrage (1) à pouvoir absorbant variable caractérisé en ce qu'il comprend: - deux parois (2, 3) transparentes, notamment en verre, ménageant un espace interparoi (4) contenant l'un des deux fluides suivant, * soit un premier fluide transparent, notamment un gaz tel que l'air, transmettant l'énergie solaire dans les bandes de longueur d'onde de transparence desdites parois. * soit un second fluide (5) transparent dans la partie visible du spectre électromagnétique, absorbant l'énergie solaire sur une très grande partie du spectre, notamment de l'eau à l'état liquide ou de l'eau à l'état liquide additionnée d'alcool, 2. Vitrage selon la revendication 1 tel qu'il comprend en outre: - des moyens (20) de remplissage ou de vidange de l'espace interparoi pour remplir ledit espace dudit second fluide absorbant l'énergie solaire ou, selon le cas, pour vider ledit espace dudit second fluide et lui substituer ledit premier fluide. 3. Vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 tel que l'épaisseur de l'espace interparoi est supérieure ou égale à un millimètre et inférieure ou égale à 2 millimètres. 4. Vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 tel que la périphérie du vitrage comporte des éléments souples (7, 8) pour absorber les dilatations du second fluide en fonction de la température. 5. Vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 tel qu'il comprend en outre: - un circuit d'évacuation d'énergie situé à la périphérie du vitrage. 6. Vitrage selon la revendication 5 tel que le circuit d'évacuation d'énergie situé à la périphérie du vitrage est un échangeur, notamment du type caloduc, en forme de bourrelet. 7. Application du vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 au préconditionnement thermique d'un habitacle d'un véhicule. 8. Application du vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 à la réalisation de fenêtre dans un local d'habitation. 9. Application du vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 à la réalisation de serres.