Brevet FR2857997A1 — publié le 20050128

La présente invention concerne un dispositif destiné à capter l'énergie solaire incidente sur un bâtiment ainsi qu'un type de bâtiment particulièrement adapté pour recevoir le dispositif. Le dispositif permet de positionner des capteurs solaires afin d'optimiser leur exposition aux rayons solaires. Il peut s'adapter à des formes 5 variées de bâtiment tant en toiture, que sur des murs, terrasses ou verrières. Les dispositifs existants sont généralement des capteurs destinés à être apposés sur un toit ou un mur. La plupart de ces dispositifs sont fixes, certains sont orientables. Ces dispositifs présentent certains défauts: la nécessité d'apposer les capteurs sur une paroi bien orientée; La durée d'ensoleillement limitée, qui pour 10 une paroi verticale est de douze heures au maximum; la difficulté de profiter pendant toute la durée d'ensoleillement, d'une incidence convenable des rayons solaires sur les capteurs; la difficulté d'éviter certaines périodes du jour où les capteurs peuvent être à l'ombre. Il existe toutefois un dispositif qui s'adapte sur un bâtiment semi-sphérique, et qui permet de capter le rayonnement solaire avec une 15 incidence optimale, mais le défaut de ce type de dispositif est qu'il est nécessaire d'avoir un bâtiment d'une forme très particulière. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces défauts. Il peut permettre de déplacer les capteurs dans les zones ensoleillées d'un bâtiment selon la période du jour, il permet donc d'accroître la durée de production des capteurs notamment 20 en période ou la durée d'ensoleillement est importante, il permet donc d'accroître la production des capteurs. Il permet d'éviter les zones ombragées et d'éviter notamment certaines zones d'ombres provoquées par d'autres capteurs. Il peut s'adapter à des formes variées de bâtiment, en position murale, en toiture, en terrasse, ou parois vitrées. Le dispositif est caractérisé par le fait qu'il est composé principalement d'un bâtiment, de capteurs solaires, de leurs supports et de moyen de mise en mouvement des capteurs, et de moyen de guidage du mouvement caractérisé en ce qu'il permet de réaliser un mouvement qui se situe à proximité des parois du bâtiment. Ce mouvement permet de rechercher un positionnement optimum des capteurs par rapport à l'ensoleillement du moment, et du lieu. Le moyen de guidage du mouvement des capteurs peut être réalisé avec des moyens connus, et peut être particulièrement réalisé à l'aide de glissières dont la forme est adaptée à la fois à la forme du bâtiment ainsi qu'au mouvement souhaité. Le moyen de mise en mouvement peut être réalisé à l'aide de tout moyen connu: ensemble moteur, mettant en rotation un dispositif d'entrainement ( de type pignon crémaillère ou roue, ou galet...); ensemble moteur et chaîne ou courroies; ensemble moteur câble; ou tout dispositif connu de convoyage. Le dispositif peut s'adapter à des formes variées de bâtiments usuels, mais est particulièrement adapté pour être employé pour équiper un bâtiment caractérisé par une forme cylindro-conique pouvant préférablement être inclinée vers le nord (dans l'hémisphère nord ou vers le sud dans l'hémisphère sud) selon un angle entre le méridien du lieu et son axe proche de la latitude du lieu. Cette forme peut être un volume limité par une surface 10 cylindro-conique et par des surfaces pouvant être planes. Le dispositif peut fonctionner avec des capteurs photovoltaïques pour la production d'électricité. Les moyens de guidage mécaniques des capteurs, peuvent avoir fonction de conduire l'électricité provenant des capteurs. Selon des modes particuliers de réalisation: Le bâtiment peut être défini par un volume limité en partie par une surface cylindro-conique. Dans ce cas le mouvement des capteurs peut être un arc de cercle ou un cercle, réalisé à l'aide de glissières circulaires ou semi-circulaires. De plus, les supports des capteurs peuvent être équipés pour faire varier l'inclinaison des capteurs. Le bâtiment peut être défini par un volume limité en partie par une surface inclinée vers le nord (dans l'hémisphère nord ou vers le sud dans l'hémisphère sud) selon un angle entre le méridien du lieu et l'axe de la forme cylindro-conique proche de la latitude du lieu. Dans cette configuration optimale les capteurs peuvent être inclinés selon la pente 25 de la paroi du bâtiment. Le bâtiment peut être défini par un volume cylindro-conique pouvant préférablement être inclinée vers le nord (dans l'hémisphère nord ou vers le sud dans l'hémisphère sud) selon un angle entre le méridien du lieu et l'axe de la forme cylindro-conique proche de la latitude du lieu, ainsi que par des surfaces. Ces surfaces peuvent être préférablement: la surface en contact avec le sol, une surface plane pouvant être horizontale définissant la limite supérieure, deux surfaces planes latéraux (Est et Ouest) et une surface pour définir la limite nord (dans l'hémisphère nord). Pour déplacer les capteurs les moyens utilisés sont des moyens de convoyage ou de mise en mouvement connus. Le moyen de guidage peut être réalisé à l'aide de glissières fixées sur le bâtiment, qui permettent de réaliser une cinématique des capteurs adaptée à la configuration du bâtiment et des capteurs. Les capteurs peuvent être déplacés à l'aide d'un ou plusieurs câbles, chaînes ou courroies dont le mouvement peut être guidé à l'aide de poulies ou de roues dentées. Il est possible que les capteurs réalisent une partie de leur course par gravité. Le moyen de guidage peut être réalisé selon un plan horizontal, vertical, ou incliné, 10 ou selon des surfaces variées. Selon la configuration du dispositif, il est possible également que le moyen de guidage s'écarte localement du bâtiment, et soit supporté par un moyen spécifique ajouté à proximité du bâtiment. Les capteurs peuvent être reliés les uns aux autres pour former une ou plusieurs chaînes pour permettre un déplacement coordonné de capteurs. Certains supports de capteurs peuvent être équipés pour réaliser un mouvement d'orientation des capteurs, afin d'améliorer encore l'incidence du rayonnement solaire. Pour un ensemble de capteurs il est possible de réaliser une inclinaison variable des capteurs en utilisant un moyen de guidage double. Le dispositif peut fonctionner 20 dans le cas où les capteurs reposent sur les deux parties du guidage double. Par exemple l'écart variable ou le positionnement variable entre les deux parties du guidage double peut permettre de réaliser l'inclinaison variable de capteurs. Dans ce cas, l'inclinaison ces capteurs est fonction de la position des capteurs sur le trajet qu'ils doivent effectuer. Le dispositif peut être réalisé de manière à permettre 25 un mouvement relatif de capteurs pour permettre d'éviter que certains capteurs ne puissent faire de l'ombre à d'autres capteurs. Le dispositif peut être réalisé de façon à permettre de réaliser un mouvement des capteurs permettant de moduler le flux solaire au niveau de certaines ouvertures d'un bâtiment. Ce mouvement peut être réalisé à l'aide d'un déplacement de la glissière. Ce mouvement peut être réalisé en équipant des supports des capteurs de manière à réaliser le mouvement. Ce mouvement peut être réalisé à l'aide d'un déplacement de capteurs sur la glissière. Le mouvement des capteurs peut être réalisé à l'extérieur ou à l'intérieur d'un bâtiment. Pour profiter du rayonnement solaire le mouvement des capteurs situés à l'intérieur d'un bâtiment peut être préférablement réalisé à proximité d'une surface vitrée. L'intérêt de ce mode de réalisation du dispositif est de mettre les capteurs à l'abri d'éventuelles intempéries, mais également de récupérer la chaleur diffusée par les capteurs (dans le cas de capteurs photovoltaïques par exempte). Le dispositif peut être complété de manière à pouvoir faire passer les capteurs de l'intérieur vers l'extérieur (ou de l'extérieur vers l'intérieur) du bâtiment selon les besoins. Le moyen de guidage peut être constitué d'une ou plusieurs barres profilées munis de supports fixés au bâtiment ou des supports fixés au sol. Les dessins annexés illustrent l'invention, et représentent plusieurs modes particuliers de réalisation du dispositif. Sur chacune de ces vues, en référence à ces dessins et selon les vues, le dispositif comporte un bâtiment (1), muni de parois (2) extérieures, des capteurs solaires (4) muni de leur support (3), disposés sur des moyens de guidage (5). La figure 1 représente 3 vues générales schématiques d'un dispositif adapté sur un 20 bâtiment (1) en forme de tour de section proche d'un carré. Chaque vue correspondant à une période de la journée, avec des positionnement différents des capteurs (4). Le dispositif est composé de moyens de guidage (51 fixés aux parois (2) du bâtiment (1) sur lesquels viennent se déplacer les capteurs (4) disposés en chaîne. Le déplacement s'effectue dans un plan horizontal. Les supports (3) des 25 capteurs (4) sont équipés de manière à permettre une inclinaison variable selon l'incidence du flux solaire. Chacune des vues représente une position des capteurs (4) selon une période du jour. La figure 2.1 représente la vue schématique d'un dispositif adapté à un bâtiment (1) en forme de tour de forme cylindrique à axe vertical. Les capteurs (4) sont disposés 30 dans un plan vertical. Le mouvement des capteurs (4) en chaîne s'inscrit dans un cercle. Dans ce cas il est possible que les liaisons (6) (non représentées) entre capteurs (4) soient rigides ou qu'elles soient supportées par un support (3) unique rigide (non représenté). La figure 2.2 représente un dispositif pour lequel les capteurs (4) sont positionnés différemment, tous étant disposés dans une même direction, dont L'incLinaison par rapport au plan horizontal peut être variable. La figure 2.3 représente un détail de la vue 2.1. La figure 3.1 représente Le dispositif appliqué à un bâtiment (1) de forme adaptée, construite sur la base d'un cylindre incliné. La figure 3.2 représente le même dispositif selon une autre période de la journée, les capteurs ayant une position différente. Les figures 4.1, 4.2, 4.3 représentent un dispositif appliqué à une toiture, construite 10 à L'aide de deux parois (2) inclinées, selon différentes périodes du jour. Ce type de dispositif est applicable à une toiture dont les parois (2) sont inclinées vers l'est et l'ouest. Le dispositif représenté est équipé de deux moyens de guidage 15) permettant de faire circuler les capteurs (4) sur l'une ou L'autre des parois 12) selon L'ensoleillement. Sur la figure 5, le dispositif représenté est réalisé pour équiper une paroi (2) vitrée d'un bâtiment [1), paroi (21 dont Les éléments sont disposés en partie en cylindre. Les figures 6.1 et 6.1 représentent partiellement Le dispositif en coupe, selon deux périodes du jour, dans une configuration pouvant être comparable à cettlle de la figure 5, dans une configuration telle que Les capteurs [4) sont mobiles sur une 20 partie de cyLindre, à l'intérieur de l'espace vitré (9) et à proximité des parois (2) vitrées. Les capteurs (4) sont fixés sur un support (3) qui est mobile en rotation. Les figures 7.1 et 7.2 représentent partiellement Le dispositif en coupe, dans une configuration pouvant être comparable à cetle de la figure 5, dans une configuration telle que les capteurs (4) sont mobiles sur une partie de cylindre et peuvent être disposés à l'intérieur (fig 7.1) ou à l'extérieur de L'espace vitré (9), avec la possibilité de passer facilement d'une configuration à l'autre. La figure 7.2 représente le dispositif dans une configuration telle que les capteurs (4), reliés entre eux par une liaison (6) articulée passent entre l'intérieur et l'extérieur de l'espace vitre (9). Dans ce dispositif il existe un moyen de guidage intérieur (5bl un 30 moyen de guidage extérieur (5a) et un moyen de guidage 5c permettant de faire passer les capteurs (4) entre l'intérieur et l'extérieur de l'espace vitré (9). Afin de réaliser ce passage, un ouvrant (8) est disposé dans la paroi (2). Les figures 8.1 et 8.2 représentent partiellement le dispositif dans une configuration telle que les capteurs (4) sont disposés soit à l'intérieur ou soit à l'extérieur de L'espace vitré [9), avec la possibilité de passer facilement d'une configuration à l'autre. La figure 8.2 représente une vue de coté de la figure 8.1. Dans ce cas les moyens de guidage (5) sont doubles, et chaque partie est disposée de part et d'autre des capteurs (4) . Bien que non représentés dans cette configuration, les moyens de guidages extérieurs peuvent être disposés différemment de façon à éviter que les moyens de guidage 15) extérieurs ne puissent faire de l'ombre aux capteurs (4) disposés dans l'espace vitré (9). Dans cet objectif une solution consister à augmenter davantage l'écartement entre les deux parties du guidage double extérieur par rapport au moyen de guidage 10 (5) intérieur. Pour cela, les supports (3) peuvent être déformables, ou coulisser latéralement dans les moyens de guidages (5]. Les figures 9.1, 9.2 et 9.3 représentent des capteurs (4) équipés d'un support (3) adapté à un dispositif dont le guidage est double de façon à réaliser une incLinaison variable des capteurs (41 selon l'écartement des deux parties du guidage (51 double. 15 Cette configuration est particulièrement adaptée dans le cas ou deux moyens de guidages [5) sont disposés de part et d'autre d'une paroi (2) vitrée. Un des avantages est que le moyen de guidage (5) extérieur peut être réalisé avec un plus grand écartement de façon à ne pas faire de l'ombre aux capteurs (4) disposés à l'intérieur de l'espace vitré (9). Sur ces figures, deux barres parallèles profilées (5), munies de supports, composent le moyen de guidage (5). Le déplacement des supports (3) des capteurs (4) dans des zones ou les barres (5) sont plus écartées permet d'obtenir une inclinaison (angle entre la surface du capteur (4) et la verticalel plus importante. La figure 9.1 représente la vue de côte d'un ensemble en situation de faible inclinaison 25 (barres rapprochées), la figure 9.2 représente la vue de côté du une situation dans laquelle l'inclinaison est importante (barres écartées). La figure 9.3 représente une vue en perspective, sur laquelle on peut distinguer les 3 parties principales du support (3). La liaison avec la barre inférieure (3.11 coulissant dans la partie supérieure (3.2) du support (3) supportant le capteur (41. Les bielles (3.3) modifient 30 l'inclinaison des capteurs (4) selon le positionnement de la partie 3.1 dans la parte 3.2 du support (3). Le moyen de mise en mouvement n'est pas représenté. Il peut s'agir simplement d'un moteur fixé sur le support (3) faisant tourner une ou plusieurs roues en contact avec une barre. Le positionnement des supports, peut être commandé par différents moyens existants, comme par exemple la mise en place de repères [codes barres, repères magnétiques, contacteurs électriques...} permettant de difinir les différentes positions des panneaux le long de leur parcours. Dans cette configuration la commande des supports [3) peut être télécommandée. Si le dispositif est muni de capteurs (4) générateurs de courant électrique, les barres (51 peuvent assurer simultanément le rôle de conducteur électrique, et le rôle de moyen de guidage [5) des supports 13), et éventuellement le rôle de conduction du signal de commande des supports (3). REVENDICA TIONS 1) dispositif composé principalement d'un bâtiment (1), de capteurs (4) solaires, de leurs supports (3) et de moyens de mise en mouvement des capteurs (4), et de moyens de guidage (5) du mouvement caractérisé en ce qu'il permet de réaliser un 5 mouvement qui se situe à proximité des parois (2) du bâtiment (1) et qui permet de réaliser un positionnement optimum des capteurs (4) par rapport à L'ensoleillement du moment, et du Lieu. 2) dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bâtiment (1) est défini par un volume limité en partie par une surface cylindroconique. 3) dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bâtiment (1V est défini par un volume limité en partie par une surface cylindroconique, inclinée vers le nord (dans l'hémisphère nord ou vers le sud dans L'hémisphère sud) selon un angle entre son axe et le méridien du lieu proche de la latitude du lieu. 4) dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bâtiment (1) est défini 15 par un volume limité par une surface cylindro-conique, inclinée vers le nord (dans L'hémisphère nord ou vers le sud dans l'hémisphère sud) selon un angle entre son axe et le méridien du lieu proche de la latitude du lieu, ainsi que par des plans. 5) dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de guidage (5) est réalisé à l'aide de glissières fixées sur le 20 bâtiment (1). 6) dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que des capteurs (4) peuvent être reliés les uns aux autres pour permettre un déplacement coordonné de capteurs (4). 7) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en 25 ce que des supports (3) de capteurs (4) peuvent être équipés pour réaliser un mouvement d'orientation des capteurs (4). 8) dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen de guidage (5) est double de façon à permettre de réaliser t'orientation variables des capteurs (4). 9) dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est équipé pour permettre de réaliser un mouvement relatif de capteurs (4) pour permettre d'éviter que certains capteurs (4) ne puissent faire de l'ombre à d'autres capteurs (4). 10) dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il permet de réaliser un mouvement des capteurs [4) permettant de moduler Le flux solaire au niveau de certaines ouvertures du bâtiment (1). 11) dispositif selon la revendication 10 caractérisé en que Le mouvement des capteurs (4) permettant de moduler le flux solaire au niveau de certaines ouvertures du bâtiment (1) est réalisé par un déplacement de leurs supports (3). 12) dispositif selon la revendication 10 caractérisé en que le mouvement des 10 capteurs (4) permettant de moduler le flux solaire au niveau de certaines ouvertures du bâtiment est réalisé en équipant des supports (3) des capteurs (4) de manière à réaliser le mouvement. 13) dispositif selon la revendication 10 caractérisé en que le mouvement des capteurs (4) permettant de moduler le flux solaire au niveau de certaines ouvertures du bâtiment est réalisé par un déplacement de capteurs (4) sur leur supports (3). 14) dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il permet de réaliser un mouvement des capteurs (4) à l'intérieur du bâtiment (1). 15) dispositif selon la revendication 14 caractérisé en que le mouvement des capteurs (4) est réalisé à l'intérieur d'une surface vitrée. 16) dispositif selon la revendication 14 ou 15 caractérisé en ce qu'il permet de déplacer les capteurs (4) entre l'intérieur et l'extérieur du bâtiment (1) selon les besoins. 17) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que Le moyen de guidage (5) des capteurs est constitué de deux barres profilées. 18) dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'écartement entre les barres profilées est un moyen de faire varier L'inclinaison des capteurs (4). 19) dispositif selon la revendication 16 et selon les revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que l'écartement entre les barres profilées (5) est un moyen d'éviter que les barres extérieures ne fassent de l'ombre sur les capteurs (4) situés à l'intérieur.