Brevet FR2981681A1 — publié le 20130426

ELEMENT ECRAN ORIENTABLE POUR ENVELOPPE DE BATIMENT ET ENSEMBLE DE TELS ELEMENTS ECRANS La présente invention est relative aux stores ou 5 autres 'brise-soleils' permettant de protéger une portion de bâtiment des rayonnements en particulier solaires, en particulier par exemple pour une portion vitrée de bâtiment. On connait déjà, par exemple du document GB2419369, 10 des stores de type 'vénitien' comprenant des lamelles opaques orientables équipées de cellules photovoltaïques sur une des surfaces des lamelles. Il s'avère que ce type de dispositif ne convient pas pour des surfaces vitrées importantes et n'est pas adapté pour l'environnement 15 extérieur. De plus il est difficile de trouver une position angulaire de compromis qui maximise l'incidence des rayonnements sur les cellules photovoltaïques tout en laissant passer une quantité importante de lumière. La présente invention a notamment pour but de 20 perfectionner les stores ou autres 'brise soleils' de l'art antérieur, notamment pour des enveloppes extérieures de bâtiment, particulièrement pour les bâtiments économes en énergie. A cet effet, l'invention propose un élément écran 25 orientable pour enveloppe de bâtiment, comprenant : une ossature supportée par un support une première face, portée ou formée par la dite ossature, au moins partiellement opaque aux rayonnements solaire ou lumineux, s'étendant selon une première 30 direction, une deuxième face, portée par la dite ossature et équipée d'éléments photovoltaïques, au moins partiellement transparente aux rayonnements solaire ou lumineux, s'étendant selon une deuxième direction, 35 ladite ossature étant montée à rotation autour d'un axe de rotation par rapport audit support, - les première et deuxième directions étant angulairement décalées par rapport à l'axe de rotation, d'un angle aigu compris entre 5° et 90°, moyennant quoi les première et deuxième faces délimitent une zone intérieure formant un diffuseur de lumière. Grâce à ces dispositions, la position angulaire de l'ossature peut être choisie parmi plusieurs positions de manière soit à maximiser le rendement des éléments photovoltaïques, soit à maximiser l'occultation des rayonnements au niveau de l'enveloppe du bâtiment, mais aussi encore à optimiser le rendement des éléments photovoltaïques tout en laissant passer une quantité de lumière importante. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on 15 peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - les première et deuxième faces peuvent être angulairement l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation, d'un angle fixe prédéterminé, 20 préférentiellement compris entre 5° et 25° ; de sorte que la construction de l'élément écran orientable est simple ; - la première face et la deuxième face sont chacune sensiblement planes et s'étendent chacune sensiblement radialement par rapport à l'axe de rotation ; 25 ce qui simplifie aussi la fabrication d'un tel élément écran orientable ; - l'élément écran orientable comprend en outre un réflecteur interposé entre les première et deuxième faces, ledit réflecteur étant de préférence courbé ; de sorte que 30 le réflecteur favorise la diffusion de la lumière en direction de l'intérieur du bâtiment ; - l'élément écran orientable comprend en outre un collecteur thermique, sous forme d'une conduite cylindrique s'étendant coaxialement à l'axe de rotation et en contact 35 thermique avec l'ossature ; de sorte que le captage d'énergie est amélioré ; - l'élément écran orientable comprend en outre un dispositif d'affichage d'informations agencé sur la première face ; de sorte que des motifs ou des informations peuvent y être affichés ; - l'élément écran orientable comprend en outre une couche d'isolation thermique et acoustique ; moyennant quoi les fonctions isolation acoustique et thermique sont intégrées à un tel élément ; De plus, l'invention concerne également un ensemble d'éléments écrans formant une portion d'enveloppe pour bâtiment, l'ensemble d'éléments comprenant une structure support, une pluralité d'éléments écran tels que décrits précédemment, sensiblement juxtaposés les uns à côté des aux autres. De plus, dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - les éléments écrans présentent chacun une première position dans laquelle les premières faces de chaque élément écran sont alignées pour former une première surface sensiblement continue et destinée à être sensiblement parallèle à une façade du bâtiment ; moyennant quoi une protection opaque ou quasi opaque peut être formée protéger l'enveloppe ou la façade du bâtiment ; - les éléments écrans présentent chacun une deuxième position dans laquelle les deuxièmes faces de chaque élément écran sont alignées pour former une deuxième surface destinée à être sensiblement continue et destinée à être sensiblement parallèle à une façade du bâtiment; moyennant quoi on peut optimiser le passage de la lumière et la captation d'énergie photovoltaïque ; - chacune des premières faces s'étend parallèlement à une direction radiale selon une largeur et les axes respectifs de deux éléments écran adjacent sont 35 séparés les uns des autres par une distance légèrement supérieure à ladite largeur; moyennant quoi le jeu entre les éléments dans les première et deuxième positions est minimisé ; De plus, l'invention concerne également un système 5 comprenant un ensemble d'éléments écrans tel que décrit précédemment et un système de motorisation apte à commander la position angulaire de chacun de la pluralité d'éléments écran et une unité de contrôle apte à commander le système de motorisation. 10 La commande de position des éléments écrans peut être effectuée en fonction d'une pluralité de critères. Les éléments écrans peuvent être commandés par groupe ou unitairement un par un. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention 15 apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. L'invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'une 20 portion de bâtiment avec une enveloppe de bâtiment comprenant des éléments écrans selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe d'un élément écran selon l'invention, - les figures 3A, 3B, 3C sont des vue de dessus 25 d'un ensemble d'éléments écrans dans différentes positions, et la figure 4 est un synoptique d'un système d'enveloppe de bâtiment comprenant un ensemble d'éléments écrans selon l'invention. 30 Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 représente une vue schématique d'une portion d'enveloppe 90 de bâtiment, en particulier d'une portion d'enveloppe située à l'extérieur du bâtiment 8 35 proprement dit. Cette portion d'enveloppe 90 comprend une pluralité d'éléments écran orientables 9 juxtaposés les uns à coté des autres. Dans l'exemple illustré, cette pluralité d'éléments écran orientables 9 est agencée en regard d'une baie 80 du bâtiment. Toutefois, cette pluralité d'éléments 5 écran orientables 9 pourrait recouvrir toute ou partie d'une façade, qu'il y ait ou non des fenêtres sur cette façade. De même, cette pluralité d'éléments écran orientables 9 pourrait être installée contre une paroi non verticale de bâtiment, comme par exemple une verrière ou 10 toute autre paroi inclinée. Dans l'exemple illustré, tous les éléments écran orientables 9 ont la même taille, mais il pourrait bien sûr en être autrement. Chaque élément écran orientable 9 comprend : 15 - une ossature 3, par exemple fabriquée en matériau métallique léger, de préférence à base d'aluminium, une première face 1, portée ou formée par la dite ossature 3, au moins partiellement opaque aux 20 rayonnements solaire ou lumineux, une deuxième face 2, portée par la dite ossature 3 et équipée d'éléments photovoltaïques 4, de préférence agencés le long de cette deuxième face 2. L'espace disposé entre la première face 1 et la 25 deuxième face 2 définit une zone intérieure 50 de l'élément écran 9 et chacune des première et deuxième faces séparent ladite zone intérieure 50 d'un espace appelé extérieur. La première face 1 est opaque au sens où des rayonnements venant de l'extérieur sont arrêtés par la 30 première face opaque et ne pénètrent pas dans la zone intérieure, en revanche il n'est pas exclu que des rayonnements traversent la première face depuis la zone intérieure 50 en direction de l'extérieur. De plus, ladite ossature 3 est montée pivotante 35 (aussi désigné par l'expression 'à rotation') autour d'un axe de rotation Z, qui peut être comme illustré, disposé verticalement, mais qui pourrait être aussi incliné par rapport à la verticale. Dans l'exemple illustré, la première face opaque 1 est formée par une paroi 3b continue ou quasi-continue formant une seule pièce avec l'ossature 3, mais la première face 1 opaque pourrait être constitué par une ou des plaques rapportées sur des éléments de l'ossature formant cadre, et par conséquent la première face opaque peut être soit formée soit portée par l'ossature 3. La deuxième face 2 peut comporter une plaque de verre 20 transparent ou une plaque de matériau au moins partiellement transparent. La plaque de verre ou matériau transparent est, dans l'exemple décrit, enchâssé dans un logement 3c,3d ménagé dans l'ossature 3. Toutefois la fixation de la plaque 20 peut être de toute nature différente. Les éléments photovoltaïques 4 sont par exemple collés sur la surface extérieure de la plaque 20 de verre ou matériau transparent. Toutefois, les éléments photovoltaïques 4 pourraient aussi être collés sur la surface intérieure de la plaque 20. Les éléments photovoltaïques 4 pourraient aussi être intégrés dans un vitrage feuilleté. Les éléments photovoltaïques 4 peuvent recouvrir tout ou partie de la surface extérieure de la deuxième face et les éléments photovoltaïques 4 sont de préférence au moins partiellement transparents. De plus, il est à noter que l'efficacité des éléments photovoltaïques 4 est d'autant meilleure que l'incidence des rayonnements est proche de la perpendiculaire (la normale) à la surface de la deuxième face. Dans l'exemple illustré, la première face opaque 1 35 est substantiellement parallèle à un plan X1. La deuxième face 2 est substantiellement parallèle à un plan X2. Avantageusement, les première et deuxième faces sont angulairement décalées par rapport à l'axe de rotation Z, d'un angle aigu compris entre 5° et 90° séparant les 5 directions X1 et X2. Ce décalage angulaire noté la peut être fixé une fois pour toute ; toutefois, il peut être prévu un système pour choisir ou modifier cet angle la parmi plusieurs valeurs possibles, cette modification pouvant être réalisée 10 manuellement ou par des moyens motorisés et/ou commandés à distance. Dans le cas d'un angle fixe prédéterminé OE, il sera choisi préférentiellement entre 5° et 25° et de manière encore plus préférentielle entre 10° et 15°. 15 Dans l'exemple illustré ici, la première face et la deuxième face sont chacune sensiblement planes et s'étendent depuis la portion centrale 3a formant moyeu. Ledit moyeu a pour fonction de rendre possible la rotation de l'élément écran 9 autour de l'axe Z par rapport 20 à un support 31 fixe. Ledit support 31 peut être agencé à la base de l'élément écran 9. Les supports respectifs 31 de chaque élément écran sont liés entre eux pour former une structure support 32. De plus, selon une réalisation intéressante, les 25 plans X1 et X2 sont parallèles à la direction axiale Z, et de plus les plans X1 et X2 s'étendent radialement depuis l'axe. Mais il pourrait toutefois en être autrement, la première face et/ou la deuxième face pourraient comporter des facettes non alignées, et pourraient être inclinées par 30 rapport à la direction radiale ou par rapport à la direction axiale Z. Dans l'exemple illustré, la dimension de la première face parallèlement à une direction radiale (ici voisine de X1), notée L, représente la largeur de l'élément 35 écran 9. Dans l'exemple illustré, la dimension radiale de la deuxième face, est aussi notée L, et équivaut à la largeur de l'élément écran 9. Toutefois ces deux dimensions radiales pourraient être différentes, par exemple la dimension radiale de la deuxième face 2 pourrait être plus faible. Avantageusement, l'élément écran orientable 9 peut comprendre en outre un réflecteur 5 interposé entre les première et deuxième faces. Ledit réflecteur 5 est de préférence courbe, et par exemple incliné par rapport à une direction radiale passant par Z, mais il pourrait être aussi plaqué au dos de la première face opaque 1. Le réflecteur 5 peut être fabriqué en métal chromé, ou en aluminium anodisé ou encore en acier inox. Le rôle du réflecteur est de réfléchir la lumière 15 pour améliorer la diffusion de la lumière indirectement vers l'intérieur du bâtiment, sans incidence directe du soleil à l'intérieur du bâtiment, selon un trajet de lumière illustratif repéré par 11, comme il sera détaillé par la suite. 20 Le réflecteur peut comporter des facettes et ses caractéristiques optiques peuvent être choisies en fonction des objectifs de diffusion de lumière. Avantageusement, l'élément écran orientable 9 comprend un collecteur thermique 12, qui a notamment pour 25 fonction de collecter de l'énergie calorifique directement par convection d'un fluide caloporteur. Le collecteur thermique 12 peut se présenter comme illustré sous forme d'une conduite cylindrique coïncidant avec l'axe de rotation et en contact thermique avec l'ossature. De plus, 30 la circulation de ce fluide caloporteur peut servir à refroidir les éléments photovoltaïques 4. Le collecteur est agencé dans le cylindre intérieur de la partie formant moyeu. Un joint tournant aux deux extrémités axiales permet de raccorder entre eux les 35 collecteurs thermiques de plusieurs éléments écran orientables 9 selon un parcours fluidique représenté partiellement par des pointillés sur la Figure 1. S'agissant des éléments photovoltaïques 4, ceux-ci peuvent se présenter sous la forme de cellules photovoltaïques discrètes ou bien d'une couche continue photovoltaïque comme par exemple de la peinture spécifique adaptée à l'application. Comme mentionné plus haut, ces éléments photovoltaïques peuvent être au moins partiellement transparents. De plus, il peut y avoir d'autres éléments 10 photovoltaïques 4' sur la surface extérieure de la première face opaque 1. Comme représenté sur les Figures 3A, 3B, 3C, les différents éléments écran orientables 9 sont de préférence disposés à distance de la façade 8 du bâtiment pour 15 permettre la rotation desdits éléments sans interférence avec la façade 8 du bâtiment. De plus, les différents éléments écran orientables 9 sont agencés sensiblement en ligne, selon une ligne parallèle la façade du bâtiment. Avantageusement les 20 différents éléments écran orientables 9 sont agencés les uns à côté des autres. De plus, la distance D séparant chaque élément du suivant le long de la ligne parallèle à la façade, est dans un exemple préféré légèrement supérieure à la largeur L. 25 Plus précisément, la distance D définit la distance séparant les axes de rotation respectifs de deux éléments écran adjacents. En référence à la configuration présentée sur la figure 3B, les éléments écrans 9 peuvent être pivotés dans 30 une première position de sorte que les premières faces 1 opaques de chaque élément écran 9 peuvent être alignées pour former une première surface sensiblement continue et sensiblement parallèle à une façade 8 du bâtiment. Moyennant quoi une protection opaque ou quasi opaque peut 35 être formée pour protéger la façade du bâtiment, car les rayonnements incidents 11 sont réfléchis par les première faces opaques 1 et ne traversent pas en direction de la façade 8 du bâtiment. En référence à la configuration présentée sur la figure 3A, les éléments écrans 9 peuvent être pivotés dans une deuxième position de sorte que les deuxièmes faces de chaque élément écran sont alignées pour former une deuxième surface sensiblement continue et sensiblement parallèle à une façade du bâtiment; moyennant quoi on peut maximiser le passage de la lumière et la captation d'énergie photovoltaïque, car une partie des rayonnements incidents 11 sont diffusés dans la zone intérieure 50 de chaque élément écran et transmis en direction de la façade 8 du bâtiment. De plus, dans cette configuration, les deuxièmes faces sont alors sensiblement perpendiculaires à la direction incidente principale des rayonnements 11 et le rendement ou l'efficacité des éléments photovoltaïques 4 est maximisé. Dans chacune des premières et deuxièmes positions 20 respectivement, l'ensemble 90 des éléments écrans 9 présente un aspect de façade quasi lisse et très valorisant du point de vue esthétique. L'angle ouvert OE entre les première et deuxième faces 1,2 permet d'obtenir une configuration, du type de la 25 figure 3A, avec une diffusion de lumière contrôlée et un aspect de façade quasi lisse. En effet, la lumière incidente 11 venant de l'extérieur traverse la deuxième face 2 de chaque élément écran et se retrouve dans la zone intérieure 50 de 30 l'élément ; une partie de ce rayonnement est transmise par diffusion, diffraction et/ou réfraction vers la façade du bâtiment, soit directement soit par réflexion sur la première face opaque de l'élément écran voisin (celui situé à gauche dans l'exemple illustré). La zone intérieure 50 35 forme ainsi un diffuseur de lumière. C'est essentiellement la position angulaire de la première face 1 qui définit la part du flux de rayonnement incident qui traverse l'ensemble d'élément écran pour impacter le bâtiment 8. La position du soleil influe également le cas échéant sur ce ratio et pourra être pris en compte pour le pilotage du système qui sera décrit plus loin. En faisant tourner très légèrement chaque élément écran orientable 9 vers le bâtiment, dans le sens des aiguilles d'une montre, par exemple de quelques degrés, on augmente très rapidement le taux de lumière diffusé, tout en conservant un aspect de façade quasi lisse. Si, à l'inverse, on fait tourner très légèrement chaque élément écran orientable 9, dans le sens 15 trigonométrique, on réduit significativement le flux lumineux traversant vers le bâtiment. Bien entendu, les éléments écran orientables 9 peuvent amenés dans une position où on laisse passer le rayonnement incident 11 directement vers la façade 8 du 20 bâtiment, comme illustré en Figure 3C, ou par simple réflexion sur le réflecteur comme indiqué par le parcours de lumière référencé 11'. Les éléments écran orientable 9 peuvent être superposés les uns au dessus des autres, par exemple pour 25 couvrir une façade de hauteur importante. En outre, les éléments écran orientable 9 peuvent avoir des hauteurs différentes les uns par rapport aux autres. Avantageusement, en outre, un dispositif d'affichage 18 peut être agencé sur la première face. Ce 30 dispositif d'affichage 18 peut se présenter sous la forme d'un afficheur LCD, d'un panneau temporaire, d'une matrice de Leds (diodes électroluminescentes), ou tout autre dispositif d'affichage. Dans une réalisation particulière, la pluralité d'afficheurs LCD respectifs de chaque élément 35 9 forme ensemble un écran afficheur LCD géant pouvant couvrir toute la façade 8 du bâtiment. La figure 4 présente un système d'enveloppe de bâtiment comprenant un ensemble 90 d'éléments écrans 9 comprenant un système de motorisation 7 apte à commander la 5 position angulaire de chacun de la pluralité d'éléments écran. Ce système de motorisation 7 peut comprendre en particulier un circuit de commande de puissance 70 et des actionneurs 71 (par exemple des moteurs électriques ou alternativement des vérins). Les actionneurs 71 sont 10 agencés à l'une des extrémités axiales de l'élément écran. Le système d'enveloppe de bâtiment comprend aussi de préférence une unité de contrôle 6 apte à commander le système de motorisation en fonction d'une pluralité de critères et notamment d'informations reçues en provenance 15 de capteurs 10. Parmi ces critères ou informations reçues, on peut trouver : - la date et heure du jour qui permet de connaitre la position du soleil et par conséquent l'angle d'incidence 20 des rayonnements solaires sur la façade 8 du bâtiment, - l'intensité du rayonnement solaire ou l'intensité lumineuse en général - la température extérieure, cette liste n'étant bien sûr pas exhaustive. 25 Selon un exemple de réalisation, un système de tringlerie ou de bielles permet à un actionneur 71 de commander simultanément plusieurs éléments écrans 9. Toutefois les éléments écrans 9 peuvent être commandés unitairement, chacun par un actionneur. 30 Il est à noter qu'il peut être prévu pour le système d'enveloppe de bâtiment des limiteurs d'efforts pour la manoeuvre de pivotement des éléments écrans, en particulier pour la protection contre les effets du gel ou de l'accumulation de la neige. REVENDICATIONS1. Elément écran orientable (9) pour enveloppe de bâtiment, comprenant : une ossature (3) supportée par un support (31), - une première face (1), portée ou formée par la dite ossature, au moins partiellement opaque aux rayonnements solaire ou lumineux, s'étendant selon une première direction (X1), - une deuxième face (2), portée par la dite ossature et équipée d'éléments photovoltaïques, au moins partiellement transparente aux rayonnements solaire ou lumineux, s'étendant selon une deuxième direction (X2), - ladite ossature étant montée à rotation autour 15 d'un axe de rotation (Z) par rapport audit support, - les première et deuxième directions (X1,X2) étant angulairement décalées par rapport à l'axe de rotation, d'un angle aigu compris entre 5° et 90°, moyennant quoi les première et deuxième faces délimitent 20 une zone intérieure (50) formant un diffuseur de lumière. 2. Elément écran selon la revendication 1, dans lequel les première et deuxième faces sont angulairement décalées l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation, d'un angle fixe prédéterminé (CO , 25 préférentiellement compris entre 5° et 25°. 3. Elément écran selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel la première face et la deuxième face sont chacune sensiblement planes et s'étendent chacune sensiblement radialement par rapport à l'axe de rotation 30 (Z). 4. Elément écran selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre un réflecteur (5) interposé entre les première et deuxième faces, ledit réflecteur étant de préférence courbé. 35 5. Elément écran selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre un collecteur thermique (12), sousforme d'une conduite cylindrique s'étendant coaxialement à l'axe de rotation et en contact thermique avec l'ossature. 6. Elément écran selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant en outre un dispositif d'affichage (18) 5 d'informations agencé sur la première face. 7. Elément écran selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant en outre une couche d'isolation thermique et acoustique (14). 8. Ensemble d'éléments écrans (90) formant une 10 portion d'enveloppe pour bâtiment, l'ensemble d'éléments comprenant une pluralité d'éléments écran (9) selon l'une des revendications précédentes, sensiblement juxtaposés les uns à côté des autres, leurs supports (31) respectifs étant liés entre eux. 15 9. Ensemble d'éléments écrans pour bâtiment selon la revendication 8, dans lequel les éléments écrans (9) présentent chacun une première position dans laquelle les premières faces de chaque élément écran sont alignées pour former une première surface sensiblement continue et 20 destinée à être sensiblement parallèle à une façade (8) du bâtiment. 10.Ensemble d'éléments écrans pour bâtiment selon l'une des revendications 8 à 9, dans lequel les éléments écrans (9) présentent chacun une deuxième position dans 25 laquelle les deuxièmes faces de chaque élément écran sont alignées pour former une deuxième surface et destinée à être sensiblement continue et sensiblement parallèle à une façade (8) du bâtiment. 11.Ensemble d'éléments écrans pour bâtiment selon 30 l'une des revendications 8 à 10, dans lequel chacune des premières faces (1) s'étend parallèlement à une direction radiale selon une largeur (L) et dans lequel les axes respectifs (Z) de deux éléments écran adjacent sont séparés les uns des autres par une distance (D) légèrement 35 supérieure à ladite largeur (L). 12.Système comprenant un ensemble d'éléments écransselon l'une des revendications 8 à 11, un système de motorisation (7) apte à commander la position angulaire de chacun de la pluralité d'éléments écran et une unité de contrôle (6) apte à commander le système de motorisation.