Brevet FR2841639A1 — publié le 20040102

L'invention concerne un dispositif de fermeture fixe ou mobile pour ouverture dans des bâtiments, apte à capter l'énergie solaire. On connaît déjà de nombreux types de capteurs d'énergie solaire, avec lesquels cette dernière est utilisée pour le chauffage, la production d'eau chaude sanitaire, ou transformée en énergie, généralement électrique. Les capteurs les plus fréquents, consistent en des capteurs plans vitrés, qui comportent une paroi transparente éventuellement recouverte d'un dépôt diminuant sa réflexion et derrière laquelle est disposé un absorbeur lié à un système de circulation contenant un fluide caloporteur. Ces capteurs sont disposés dans des endroits exposés au soleil, soit rapportés, soit intégrés aux toitures ou aux façades des bâtiments comme cela ressort du document FR 2.532.728, ou bien dans les volets de ces mêmes ouvertures comme décrit dans le document FR 2.523.201. Ces deux dispositifs sont toutefois d'une utilisation limitée, pour les premiers la surface d'exposition est restreinte, la fabrication relativement complexe, et le réglage des moyens capteurs, en fonction de l'angle d'incidence du rayonnement solaire, contraignante. Quant aux seconds, la récupération d'énergie est dépendante de la position du volet. On connaît également des dispositifs de capteurs comprenant une surface vitrée incorporant des moyens d'absorption et/ou réflecteurs des apports solaires, associés à un moyen de transfert d'énergie calorifique tel qu'un fluide caloporteur. Le document FR 2.442.412 propose ainsi un dispositif de capteur comprenant un panneau comportant deux parois vitrées montées sur un châssis entre lesquelles sont disposés des éléments aptes à absorber les apports solaires et qui sont liés à un circuit de collecte et de transport de l'énergie calorifique ainsi recueillie. Ce dispositif de capteur présente comme avantage de laisser passer la lumière, puisque les deux parois vitrées peuvent être translucides, alors que généralement seule la paroi extérieure l'est tandis que la paroi intérieure est opaque. Par contre, outre sa fabrication complexe, son utilisation optimale est contraignante, puisque là-encore il y a nécessité d'orienter les éléments absorbeurs au gré du déplacement du soleil. Il serait bien entendu possible d'adjoindre aux éléments absorbeurs des moyens de poursuite de la course du soleil, avec pour conséquence une complexification du dispositif. Par ailleurs, afin de d'augmenter les performances d'absorption du dispositif, il est possible d'augmenter la surface d'absorbeurs entre les deux parois vitrées, mais au détriment de la translucidité de l'ensemble. La présente invention a pour but de remédier aux divers inconvénients précités, en proposant un dispositif de fermeture fixe ou mobile pour ouverture dans des bâtiments, apte à capter l'énergie solaire de manière modulaire en fonction de la hauteur du soleil dans le ciel, et sans qu'il soit nécessaire d'intervenir manuellement ou mécaniquement, et tout en maintenant une connexion visuelle avec l'extérieur et en favorisant la clarté dans le bâtiment. Le dispositif de fermeture fixe ou mobile pour ouverture dans des bâtiments, apte à capter l'énergie solaire, selon l'invention, est du type panneau vitré comprenant au moins deux parois transparentes intérieure et extérieure, entretoisées par l'intermédiaire d'un profilé intercalaire, délimitant un espace o sont disposés des moyens d'absorption aptes à absorber les apports solaires et qui sont liés à un circuit de collecte et de transport vers l'extérieur de l'énergie calorifique ainsi recueillie, et il se caractérise essentiellement en ce qu'au moins ladite paroi intérieure comporte des moyens réflecteurs aptes, en coopération avec lesdits moyens d'absorption, à permettre l'utilisation d'une partie du rayonnement solaire indirectement tandis qu'une autre partie de ce dernier est utilisée directement, l'agencement desdits moyens réflecteurs et d'absorption étant tel que la partition est réalisée dans une proportion qui varie avec la hauteur solaire. Le dispositif selon l'invention permet ainsi de capter les apports solaires de façon sélective en fonction de l'angle d'incidence du rayonnement solaire. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les moyens d'absorption comportent une partie destinée à recevoir directement le rayonnement solaire, et une seconde partie destinée à recevoir ledit rayonnement par réflexion. Selon un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, les deux parois transparentes comportent chacune des moyens réflecteurs aptes à renvoyer au moins une partie du rayonnement solaire de l'une vers l'autre, tandis que l'énergie captée est véhiculée par l'ambiance étanche du panneau prise comme fluide caloporteur, et qui est en liaison avec une circulation extérieure audit panneau pour former un circuit indépendant. Dans ce mode réalisation, les parois transparentes comportent chacune des moyens réflecteurs, éventuellement en regard, qui sont destinés à piéger le rayonnement solaire dans l'espace intercalaire, et l'une au moins constitue le moyen d'absorption tandis que l'espace interne aux deux parois communique avec l'extérieur pour permettre le transport de l'énergie calorifique ainsi recueillie. Selon un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le circuit de transport de l'énergie calorifique est fait ou est revêtu d'un matériau apte à absorber les apports solaires. Dans ce mode de réalisation, le circuit consiste lui-même en les moyens d'absorption, il peut d'ailleurs avantageusement présenter un profil adapté à cet effet, c'est-à-dire une première partie et une seconde de formes différentes. Selon un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention, le circuit de collecte et de transport se présente sous la forme d'un tube parcourant l'espace interne aux deux parois transparentes, et duquel partent deux ailettes, chacune en regard de l'une desdites parois transparentes et qui constituent les première et seconde parties. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les moyens d'absorption et les moyens réflecteurs sont arrangés en segments parallèles, tandis que les moyens réflecteurs se présentent sous forme de bandes parallèles auxdits segments. L'intermittence de bandes laisse passer la lumière et, selon la hauteur solaire elle peut laisser passer le rayonnement solaire, tel que par exemple un système de jalousie fixe. Selon une autre caractéristique additionnelle selon l'invention, les moyens réflecteurs sont transparents. Selon une autre caractéristique additionnelle selon l'invention, l'espace délimité par les transparentes renferme un ou plusieurs gaz inertes. Selon une autre caractéristique additionnelle selon l'invention, l'espace délimité par les transparentes est dépressurisé. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif partiellement du dispositif deux parois du dispositif deux parois du dispositif selon l'invention, les moyens réflecteurs sont déposés sur une couche sélective aux infrarouges. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les parois transparentes comportent un dépôt réfléchissant au rayonnement visible et/ou infrarouge, ou bien diminuant la réflexion, ou ayant une constitution réduisant l'absorption au rayonnement visible. De manière avantageuse, le circuit de collecte comprend un tube sortant du panneau ou entrant dans ce dernier par l'intermédiaire d'un système étanche qui comprend un tube de verre introduit dans un évidement pratiqué dans le profilé intercalaire et solidarisé à celui-ci de manière étanche tandis qu'un joint réalise l'étanchéité entre lesdits tubes. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé - la figure la représente une vue schématique partielle et en coupe transversale d'un dispositif de fermeture fixe ou mobile pour ouverture dans des bâtiments, apte à capter l'énergie solaire selon l'invention. - la figure lb représente la même vue lors d'une autre phase de fonctionnement. - la figure lc représente la même vue dans une autre phase de fonctionnement. - la figure 2a représente une vue schématique partielle et en coupe transversale d'une variante du même dispositif. - la figure 2b représente la même vue lors d'une autre phase de fonctionnement. - la figure 2c représente la même vue lors d'une autre phase de fonctionnement. - la figure 3 représente une vue schématique en coupe transversale d'une partie d'un dispositif de capteur selon l'invention. En référence aux figures la, lb et lc, on peut voir un dispositif de fermeture fixe ou mobile pour ouverture dans des bâtiments, apte à capter l'énergie solaire selon l'invention, qui consiste en un panneau 1 comprenant deux parois transparentes, intérieure 2 et extérieure 3 entretoisées par l'intermédiaire d'un profilé intercalaire 4 et délimitant un espace 10 renfermant un gaz inerte. L'étanchéité est réalisée entre le profilé intercalaire 4 et les parois transparentes 2 et 3 par l'intermédiaire, pour chacune de celles-ci, d'un cordon 40 fait d'un matériau imperméable du type butyle, tandis qu'un dessicant est introduit dans le profilé intercalaire 4. De manière avantageuse, il est possible que l'une des parois 2 et 3 comporte un dépôt sélectif infrarouge, et que la paroi 3 comporte un traitement antireflet. Par ailleurs, le panneau 1 renferme un circuit 5 formant une circulation parallèle ou sérielle, en forme de serpentin par exemple, circulant dans l'espace 10 entre les deux parois 2 et 3, entrant et sortant de préférence par le chant en traversant le profilé intercalaire 4 comme cela sera montré plus loin, et qui comprend, de manière connue en soi, un tube 50 destiné à la collecte et au transport de l'énergie calorifique par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur. Le circuit 5 comprend également des éléments aptes à absorber les apports solaires, en l'occurrence ils consistent selon l'invention en une bande 51 faite d'un matériau conducteur tel que du métal, de type cuivre ou aluminium, associé à un revêtement absorbant, pliée selon un axe longitudinal médian pour présenter une section transversale en forme de U inversé et créer deux ailes 52 et 53, et positionnée à cheval sur le tube 50, en sorte que les ailes 52 et 53 soient parallèles aux parois 2 et 3, et en regard respectivement de celles-ci. Le circuit 5 est agencé pour former une superposition de segments parallèles 54, pour chacun desquels le tube 50 est en partie supérieure tandis que les ailes 52 et 53 s'étendent vers le bas. D'autre part, également selon l'invention, la face interne 20 de la paroi intérieure 2 comporte des moyens réflecteurs se présentant sous la forme de bandes horizontales 21, disposées chacune au niveau de chacun des segments 54. L'emplacement et la hauteur des bandes 21 sont choisis en fonction essentiellement de l'espacement et la hauteur des segments 54, ailes 52 et 53 comprises, ainsi que du résultat énergétique escompté. Dans le mode de réalisation représenté, les bandes 21 sont d'une largeur sensiblement égale à celle des segments 54 et inférieure à la distance séparant deux segments 54 voisins, et elles présentent chacune une zone extrême supérieure 22 qui déborde le plan horizontal tangent au tube 50 en regard. Les figures la, lb et lc représentent chacune le même panneau 1 à un moment différent de la journée, c'est-à-dire qu'elles correspondent à différents angles d'incidence du rayonnement solaire. La succession des figures la, lb et lc correspond ainsi la montée du soleil et donc à un accroissement de l'angle d'incidence. Sur la figure la, le soleil est légèrement au-dessus de l'horizon l'angle d'incidence du rayonnement solaire est faible, tout comme le sont les apports solaires, en sorte qu'une grande partie Sa de ce rayonnement frappe les ailes 53, qu'une autre grande partie Ta traverse les deux parois 2 et 3, tandis qu'une faible partie Ra est réfléchie par les extrémités supérieures des bandes réfléchissantes vers les ailes 52. Sur la figure lb, le soleil est plus haut dans le ciel, l'angle d'incidence a augmenté, il est d'environ 45 , une grande partie Sb du rayonnement frappe les ailes 53, une partie plus faible Rb de ce rayonnement est réfléchie par les zones extrêmes supérieures 21 vers les ailes 52, Rb étant supérieure à Ra, tandis qu'une partie Tb traverse les deux parois 2 et 3, Tb étant inférieure à Rb et inférieure à Ta. Sur la figure lc, le soleil est encore pus haut dans le ciel, l'angle d'incidence est encore plus grand, de l'ordre de 60 , une grande partie S0 du rayonnement frappe les ailes 53, tandis qu'une partie plus faible RK est réfléchie par les bandes réfléchissantes 21 sur les ailes 52, RK étant plus grande que Rb, et qu'aucun rayonnement ne traverse les parois 2 et 3. On peut ainsi comprendre que plus le soleil monte dans le ciel plus l'interception du flux solaire par le moyen réflecteur devient importante au profit de l'aile 52 donc du circuit 5 ce qui réduit d'autant les gains passifs directs à travers le vitrage, c'est à dire le rayonnement traversant les parois transparentes 2 et 3 cde qui limite les risques d'inconfort solaire tout en maintenant la transparence. On notera que dans un autre mode de réalisation, non représenté, le tube 50 peut constituer lui-même l'élément d'absorption, en étant par exemple recouvert d'un matériau adéquat tel qu'un absorbeur sélectif, c'est-à- dire cumulant une forte absorption et une faible émissivité. Dans ce cas une partie de ce tube est destinée à recevoir directement le rayonnement, tandis qu'une autre partie est destinée à recevoir la partie réfléchie de celui-ci. A cet effet, le tube peut présenter avantageusement des sections différentes de ronde, oblongue par exemple pour augmenter la surface de réception. Il y a également lieu de remarquer que dans un autre mode de réalisation, également non représenté, le dispositif selon l'invention est dépourvu de circuit 5 tel qu'évoqué précédemment. Dans ce cas la collecte de l'énergie calorifique est réalisée par le milieu ambiant de l'espace intercalaire 10, tandis que sont pratiqués des ponts de communication avec l'extérieur pour le transport de cette énergie. Dans ce mode de réalisation il est prévu de piéger le rayonnement solaire en fonction de l'angle d'incidence des rayons, et à cet effet les deux parois comportent des moyens réflecteurs aptes à piéger et limiter les apports solaires directs. Il est ainsi possible de prévoir une disposition de ces éléments réflecteurs tels que la quantité de rayonnement piégée augmente avec l'angle d'incidence. On notera également que dans ce mode de réalisation la paroi 2 et/ou la paroi 3 constituent en partie les moyens d'absorption. En référence maintenant aux figures 2a, 2b et 2c, on peut voir une variante du dispositif selon l'invention, qui correspond à l'adjonction d'une troisième paroi 6, du côté de la paroi 2, et entretoisée avec cette dernière de manière étanche à l'aide d'un profilé 7, tandis que les moyens réflecteurs se présentent sous la forme de bandes 22 disposées sur la face externe 23 de la paroi 2, par rapport au panneau 1, sachant qu'il est également possible qu'elles soient disposées sur la face 20 ou sur l'une ou l'autre des faces de la paroi 6. Cette architecture permet, en plus des propriétés du dispositif selon l'invention vues précédemment, de limiter les transferts d'énergie entre le dispositif et l'intérieur du bâtiment ou d'introduire des combinaisons de variantes suivant l'invention. Egalement l'utilisation d'une paroi intercalaire 2 plus petite que son symétrique 3 et 6 permet dans une fabrication qui se fait en deux temps de former une deuxième étanchéité autour du dispositif selon l'invention et limiter les ponts thermiques afin par exemple d'avoir des caractéristiques thermiques différentes suivant les espaces intercalaires par exemple en utilisant par espace des gaz avec des propriétés différentes ou en mettant un au moins des espaces intercalaires en communication avec l'extérieur pour former un système pariéto-dynamique. En référence maintenant à la figure 3, on peut voir un dispositif de joint 8 permettant de réaliser de manière étanche l'entrée ou la sortie du tube 50 d'entre les deux parois transparentes 2 et 3. Ce dispositif de joint 8 comporte ainsi d'un tube de verre 80 de diamètre interne supérieur à celui externe du tube 50, introduit dans un évidement cylindrique 41 pratiqué dans le profilé 4, coaxialement au tube 50, tandis que d'une part un moyen d'étanchéité tel qu'un cordon 81 de butyle est déposé sur le pourtour du tube 80 à l'embouchure de l'évidement 41, et d'autre part, un moyen d'étanchéité, tel qu'un joint torique 82, réalise l'étanchéité entre le tube 50 et le tube 80. Un tel joint 8 permet d'éviter une déperdition d'énergie calorifique en réduisant les zones de contact et en utilisant la même ambiance que le dispositif, et d'assurer l'étanchéité aux points d'entrée ou sortie du circuit du fluide caloporteur du panneau 1 avec des perméabilités au gaz et des tenues différentes à la température. De façon avantageuse le tube de verre 80 aura un dépôt sélectif aux infrarouges. Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède de plusieurs de ses modes de réalisation, susceptibles de subir quelques modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la description qui précède fait référence à des éléments aptes à absorber les apports solaires et des moyens réflecteurs qui d'évidence sont essentiellement horizontaux, mais il peut être prévu une autre disposition en fonction de la latitude d'installation du dispositif, lequel peut ainsi être installé verticalement auquel cas les représentations précédemment décrites peuvent s'interpréter comme l'évolution de l'interception solaire en fonction de la course du soleil au cours d'une demi-journée. REVENDICATIONS 1) Dispositif de fermeture fixe ou mobile pour ouverture dans des bâtiments, apte à capter l'énergie solaire, du type panneau vitré (1) comprenant au moins deux parois transparentes intérieure(2) et extérieure (3), entretoisées par l'intermédiaire d'un profilé intercalaire (4), délimitant un espace (10) o sont disposés des moyens d'absorption (51) aptes à absorber les apports solaires et qui sont liés à un circuit (5) de collecte et de transport vers l'extérieur de l'énergie calorifique ainsi recueillie, caractérisé en ce qu'au moins ladite paroi intérieure (2) comporte des moyens réflecteurs (21) aptes, en coopération avec lesdits moyens d'absorption (51), à permettre l'utilisation d'une partie (Ra, Rb, R.) du rayonnement solaire indirectement tandis qu'une autre partie (Sa, Sb, Sj> de ce dernier est utilisée directement, l'agencement desdits moyens réflecteurs (21) et d'absorption (51) étant tel que la partition est réalisée dans une proportion qui varie avec la hauteur solaire. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'absorption (51) comportent une partie (53) destinée à recevoir directement le rayonnement solaire, et une seconde partie (52) destinée à recevoir ledit rayonnement par réflexion. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les deux parois transparentes (2, 3) comportent chacune des moyens réflecteurs (21) aptes à renvoyer au moins une partie du rayonnement solaire de l'une vers l'autre, tandis que l'énergie captée est véhiculée par l'ambiance étanche du panneau (1) prise comme fluide caloporteur, et qui est en liaison avec une circulation extérieure audit panneau (1) pour former un circuit indépendant. 4) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit (5) de transport de l'énergie calorifique est fait ou est revêtu d'un matériau apte à absorber les apports solaires. ) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, le circuit (5) de collecte et de transport Il se présente sous la forme d'un tube (50) parcourant l'espace (10) interne aux deux parois transparentes (2, 3), et duquel partent deux ailettes (52, 53), chacune en regard de l'une desdites parois transparentes (2, 3) et qui constituent les première et seconde parties. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'absorption (51) et les moyens réflecteurs (21) sont arrangés en segments parallèles (54), tandis que les moyens réflecteurs se présentent sous forme de bandes (21) parallèles auxdits. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens réflecteurs (21) sont partiellement transparents. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens réflecteurs (21) sont déposés sur une couche sélective aux infrarouges. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espace délimité (10) par les deux parois transparentes (2, 3) est dépressurisé. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espace délimité (10) par les deux parois transparentes (2, 3) renferme un ou plusieurs gaz inertes. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois transparentes (2, 3) comportent un dépôt réfléchissant au rayonnement visible et/ou infrarouge, ou bien diminuant la réflexion, ou ayant une constitution réduisant l'absorption au rayonnement visible. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de collecte comprend un tube (50) sortant du panneau (1) ou entrant dans ce dernier par l'intermédiaire d'un système étanche (8) qui comprend un tube de verre (80) introduit dans un évidement (41) pratiqué dans le profilé intercalaire (4) et solidarisé à celui-ci de manière étanche tandis qu'un joint (82) réalise l'étanchéité entre lesdits tubes (50, 80).