Brevet FR3050260A1 — publié le 20171020

Dispositif de chauffage d'une enceinte comprenant un capteur solaire thermique et des moyens électroniques de pilotage. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication d'équipements de chauffage d'enceintes habitables ou non- habitables. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de chauffage mettant en oeuvre un capteur solaire thermique dans lequel de l'air, destiné à être injecté dans une enceinte, est chauffé directement par le rayonnement solaire. Les dispositifs de chauffage peuvent prendre différentes formes pour obtenir un niveau de confort désiré à l'intérieur d'un bâtiment. Par exemple, il est connu des dispositifs de chauffage pourvus d'un déshumidificateur permettant d'intervenir sur la température et sur l'humidité mesurées à l'intérieur du bâtiment. Néanmoins, ce type de dispositif de chauffage peut être relativement couteux à exploiter (consommation électrique, ...). Il est par ailleurs connu de l'art antérieur des capteurs solaires thermiques. De tels capteurs sont notamment décrits dans le document de brevet publié sous le numéro WO 2015/166291 A1. Ces capteurs sont le plus souvent constitués d'une chambre (ou enceinte) en métal, en bois ou en plastique, d'une plaque absorbante située à l'intérieur de la chambre et d'une plaque transparente formant une paroi de la chambre. Le côté présentant la plaque transparente doit être exposé face au soleil. En effet, la plaque transparente laisse passer un rayonnement solaire à l'intérieur de la chambre, ce rayonnement solaire étant destiné à réchauffer un flux d'air capté situé à l'intérieur de la chambre (notamment par l'intermédiaire de la plaque absorbante qui emmagasine de la chaleur et qui la restitue à l'air situé dans la chambre). Le flux d'air réchauffé circule dans la chambre sous l'effet de la convection jusqu'à une sortie débouchant à l'intérieur du bâtiment. 3050260 2 Il existe deux architectures types (circuit ouvert ou circuit fermé) pour le chauffage de l'air en fonction du lieu d'installation (et/ou du besoin ressenti) du capteur solaire thermique. Dans le cadre d'une architecture en circuit ouvert, l'air extérieur est 5 aspiré dans le panneau, puis il est réchauffé dans le panneau pour être ensuite diffusé dans le bâtiment. L'augmentation de la température de l'air implique alors une diminution du taux d'humidité relative. Cet air diffusé est donc de l'air réchauffé et sec. 10 Ce principe de fonctionnement a comme priorité la déshumidification des bâtiments ou le séchage. Dans le cadre d'une architecture en circuit fermé, l'air intérieur du bâtiment est aspiré dans le panneau, puis il est réchauffé dans ce dernier pour être ensuite diffusé dans le bâtiment. L'augmentation de la température 15 implique une diminution du taux d'humidité relative, mais étant dans un volume fermé (le bâtiment) il n'y a pas de déshumidification. L'air diffusé est donc de l'air réchauffé et humide. Ce principe de fonctionnement a comme priorité le chauffage de l'air intérieur. 20 Le choix de l'architecture d'un de ces dispositifs de chauffage employant un capteur solaire thermique dépend ainsi du lieu d'installation et du climat du lieu où se situe le bâtiment qui est équipé d'un de ces dispositifs. En effet, dans le cas d'un climat continental (sec et froid) l'architecture à circuit fermé est sélectionnée, tandis que dans le cas d'un 25 climat tempéré (modéré et humide) l'architecture à circuit ouvert est préférée. Les dispositifs de chauffage employant de tels capteurs solaire thermique sont ainsi particulièrement économiques du fait de leur fonctionnement passif et procurent un niveau de confort intéressant. En revanche, ces dispositifs connaissent des limites dans la sensation de 30 confort perçue. L'invention a notamment pour objectif de pallier cet inconvénient de l'art antérieur. 3050260 3 L'invention a plus précisément pour objectif de proposer une technique de chauffage par capteur solaire thermique offrant un niveau de confort meilleur que ce qui est permis par les solutions de l'art antérieur mettant en oeuvre un tel capteur. 5 Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints par l'invention qui a pour objet un dispositif de chauffage d'une enceinte, comprenant : - des moyens de captage d'un flux d'air à chauffer ; - au moins un capteur solaire thermique couplé aux moyens de 10 captage, le capteur solaire thermique comprenant une chambre dont une paroi est susceptible de laisser entrer un rayonnement solaire à l'intérieur de la chambre, un flux d'air à chauffer étant susceptible de circuler dans la chambre entre une entrée d'air et une sortie d'air, le rayonnement solaire étant apte à entraîner une 15 hausse de la température du flux d'air à chauffer à l'intérieur de la chambre pour produire un flux d'air chauffé au niveau de la sortie d'air ; - des moyens d'injection d'air chaud couplés au capteur solaire thermique, destinés à injecter un flux d'air chauffé à l'intérieur 20 d'un premier environnement situé à l'intérieur de l'enceinte ; caractérisé en ce que les moyens de captage se décomposent en : - des premiers moyens de captage destinés à capter l'air du premier environnement ; - des deuxièmes moyens de captage destinés à capter l'air d'un 25 deuxième environnement différent du premier environnement ; et en ce que le système de chauffage comprend : - des moyens de sélection couplés aux moyens de captage pour sélectionner la captation du flux d'air à chauffer par les premiers moyens de captage et/ou par les deuxièmes moyens de captage ; 30 - des moyens électroniques de pilotage couplés aux moyens de sélection, les moyens électroniques de pilotage comprenant : 3050260 4 - au moins un capteur de température et au moins un premier capteur d'humidité destinés à être situés dans le premier environnement ; - une unité de traitement programmée avec au moins une 5 consigne correspondant à une température et à un taux d'humidité à atteindre. Un tel dispositif de chauffage permet d'obtenir un niveau de confort important. En effet, la consigne programmant l'unité de traitement permet d'atteindre une température et une humidité (ou humidité relative) désirées. 10 En effet, les premiers moyens de captage destinés à capter l'air du premier environnement permettent de conserver le taux d'humidité situé dans le premier environnement. Les deuxièmes moyens de captage, quant à eux, permettent de capter l'air du deuxième environnement qui peut avoir un taux d'humidité différent de celui présent dans le premier environnement. 15 Bien entendu, les moyens de sélection peuvent sélectionner à la fois la captation par les premiers moyens de captage et par les deuxièmes moyens de captage suivant un rapport entre les deux flux d'air capté, de manière adapter précisément les caractéristiques du flux d'air chauffé à la consigne. 20 Par l'expression « enceinte », on entend un espace clos qui est un espace clos technique (local, boitier technique, ...) ou qui est une enceinte habitable dans laquelle des personnes peuvent habiter. Spécifiquement, on désigne par « enceinte habitable » un bâtiment (maison individuelle, immeuble, bureau, ...), mais également un 25 espace clos dans une structure mobile (camping-car, mobil-home, navire, bateau, péniche, ...). Dans le cadre d'une enceinte habitable, la consigne programmant l'unité de traitement est une consigne de confort. Egalement, grâce à la conception du dispositif selon l'invention, le 30 dispositif de chauffage peut équiper indifféremment une enceinte située dans un climat continental (sec et froid) ou dans un climat tempéré (modéré et humide). En effet, les besoins différents en chauffage de ces climats ne 3050260 5 nécessitent pas une adaptation particulière de l'architecture du dispositif de chauffage. Préférentiellement, l'unité de traitement est programmée avec le point de rosée et avec l'indice « humidex » (mesure utilisée par des 5 météorologues pour intégrer les effets combinés de la chaleur et de l'humidité). De cette manière, le dispositif de chauffage permet d'éviter la formation d'eau liquide par saturation tout en tendant à maintenir des conditions de confort maximales. 10 Avantageusement, le dispositif de chauffage comprend au moins un ventilateur destiné à faire circuler activement le flux d'air à chauffer et/ou le flux d'air chauffé. Un tel ventilateur vient en complément du phénomène de convection naturelle s'établissant à l'intérieur du capteur solaire thermique, et permet 15 d'améliorer la capacité du dispositif de chauffage à faire circuler un flux d'air à chauffer et/ou chauffé. Préférentiellement, le ventilateur est alimenté en électricité par au moins une cellule photovoltaïque. Grâce à cette conception, la consommation électrique du dispositif 20 de chauffage selon l'invention est limitée. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens électroniques de pilotage comprennent au moins un deuxième capteur d'humidité destiné à être situé dans le deuxième environnement à proximité des deuxièmes moyens de captage. 25 Le dispositif de chauffage selon l'invention peut alors mesurer l'humidité (ou humidité relative) de l'air capté dans le deuxième environnement. Cette mesure directe permet par exemple, dans le cadre d'une déshumidification, d'éviter de capter l'air situé du deuxième environnement alors que l'humidité relative de cet air est ponctuellement 30 supérieure à l'humidité relative de l'air du premier environnement. 3050260 6 Selon une caractéristique avantageuse, les deuxièmes moyens de captage sont conçus pour être situés à l'extérieur d'une enceinte, le deuxième environnement étant extérieur à l'enceinte. Par l'expression « situé à l'extérieur d'une enceinte », on entend 5 « situé à l'extérieur, en plein-air ». Les deuxièmes moyens de captage permettent alors au dispositif de fonctionner de manière classique selon un mode circuit ouvert, susceptible d'entraîner une déshumidification du premier environnement situé dans l'enceinte. 10 Suivant une solution avantageuse : - les moyens d'injection d'air chaud comprennent une pluralité de buses d'injection destinées à être réparties dans différents espaces de l'enceinte ; - les moyens électroniques de pilotage comprennent une pluralité 15 de capteurs de température et de premiers capteurs d'humidité, un capteur de température et un premier capteur d'humidité étant destinés à être situés dans chaque espace pourvu d'une buse d'injection ; et le dispositif de chauffage comprend un répartiteur du flux d'air chauffé 20 couplé avec la pluralité de buses d'injection et avec les moyens électroniques de pilotage. Le dispositif de chauffage selon l'invention permet alors d'améliorer le confort ressenti dans chacun des espaces composant le premier environnement situé dans l'enceinte. 25 Aussi, l'unité de traitement peut être programmée avec différentes consignes en fonction de chaque espace pour affiner le confort ressenti suivant le type d'utilisation de ces différents espaces. Préférentiellement, les moyens électroniques de pilotage comprennent des moyens de communication électroniques susceptibles de 30 communiquer avec une installation domotique et/ou avec un dispositif électronique mobile. 3050260 7 Grâce à cette conception, le dispositif de chauffage selon l'invention peut être mis en oeuvre (utilisation et programmation) de manière particulièrement aisée grâce à l'installation domotique et/ou un dispositif électronique mobile (téléphone intelligent, tablette électronique, ...). 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et du dessin annexé dans lequel la figure 1 est une représentation schématique du dispositif de chauffage selon l'invention. 10 Tel qu'illustré par la figure 1, le dispositif de chauffage selon l'invention équipe une enceinte 5 qui comporte plusieurs espaces 50. Cette enceinte est notamment une enceinte habitable correspondant à un bâtiment. Ces espaces forment un premier environnement que le dispositif de chauffe est destiné à chauffer. 15 Tel qu'on peut l'observer, le dispositif de chauffage comprend un capteur solaire thermique 2. Ce capteur solaire thermique utilise le rayonnement solaire 30 émit par le soleil 3, pour réchauffer un flux d'air. Plus précisément, le capteur solaire thermique comprend une chambre 20 dont une paroi est susceptible de laisser entrer le rayonnement 20 solaire à l'intérieur de la chambre. Ce capteur solaire thermique comprend une plaque transparente 21 qui laisse entrer le rayonnement solaire et un élément absorbant 22 situé à l'intérieur de la chambre, destiné à absorber le rayonnement solaire sous forme de chaleur. L'élément absorbant restitue la chaleur à un flux d'air qui 25 circule dans la chambre entre une entrée d'air 200 et une sortie d'air 201. Le capteur solaire thermique permet ainsi d'entraîner une hausse de température d'un flux d'air à chauffer pour produire un flux d'air chauffé. Pour alimenter en air le capteur solaire thermique 2, le dispositif de chauffage comprend des moyens de captage 1 d'un flux d'air à chauffer. Ces 30 moyens de captage sont ainsi couplés au capteur solaire thermique. Les moyens de captage se décomposent en des premiers moyens de captage 11 et en des deuxièmes moyens de captage 12. 3050260 8 Tel qu'on peut l'observer sur la figure 1, les premiers moyens de captage 11 sont situés dans le premier environnement, à l'intérieur de l'enceinte 5, de manière à capter l'air situé à l'intérieur de l'enceinte. Les deuxièmes moyens de captage 12, quant à eux, sont situés dans 5 un deuxième environnement différent du premier environnement. En l'occurrence, le deuxième environnement est extérieur à l'enceinte 5 et les deuxièmes moyens de captage 12 sont conçus pour être situés à l'extérieur, en plein-air. Tel qu'illustré par la figure 1, les moyens de captage 1 sont couplés 10 au capteur solaire thermique 2 par l'intermédiaire de moyens de sélection 6. Ces moyens de sélection permettent de sélectionner l'origine du flux d'air à chauffer qui pénètre dans le capteur solaire thermique. Les moyens de sélection permettent ainsi de sélectionner soit un approvisionnement en air uniquement à partir des premiers moyens de captage, soit uniquement à 15 partir des deuxièmes moyens de captage, ou encore un approvisionnement mixte à partir des premiers moyens de captage et également à partir des deuxièmes moyens de captage. Le pilotage de ces moyens de sélection est décrit plus en détails par la suite. Selon la figure 1, le flux d'air chauffé sort du capteur solaire 20 thermique 2 par la sortie d'air 201. Suivant le présent mode de réalisation, le dispositif comporte un ventilateur 23 situé après la sortie d'air, et qui est associé à une cellule photovoltaïque 24 qui l'alimente en électricité (bien entendu, ce ventilateur peut également être associé à une alimentation secteur). Ce ventilateur permet d'optimiser la circulation du flux d'air chauffé 25 en ayant un rôle actif. L'air chauffé arrive alors à un répartiteur 41 du flux d'air chaud et à des moyens d'injection d'air chaud 4 du dispositif de chauffage. Les moyens d'injection d'air chaud 4, ainsi couplés au capteur solaire thermique, permettent d'injecter le flux d'air chauffé à l'intérieur du premier 30 environnement situé à l'intérieur de l'enceinte. 3050260 9 Plus précisément, les moyens d'injection d'air chaud 4 comprennent des buses d'injection 40 qui sont réparties dans chaque espace 50 de l'enceinte 5. Le répartiteur 41 distribue ainsi le flux d'air chauffé entre les 5 différentes buses d'injection en fonction des besoins. Pour piloter le chauffage et définir les besoins, le dispositif de chauffage comprend des moyens électroniques de pilotage 7. Ces moyens électroniques de pilotage sont couplés aux moyens de sélection 6 et au répartiteur 41. 10 Ces moyens électroniques de pilotage comprennent au moins un capteur de température 70 et au moins un premier capteur d'humidité 71 destinés à être situés dans le premier environnement. En l'occurrence, les moyens électroniques de pilotage comprennent une pluralité de capteurs de température 70 et de capteurs d'humidité 71, un capteur de température et 15 un premier capteur d'humidité étant destinés à être situés dans chaque espace 50 pourvu d'une buse d'injection. Ces moyens électroniques de pilotage comprennent également : - un deuxième capteur d'humidité 73 situé dans le deuxième environnement, à l'extérieur de l'enceinte, à proximité des 20 deuxièmes moyens de captage ; - une unité de traitement 72 programmée avec au moins une consigne correspondant à une température et à un taux d'humidité à atteindre ; - des moyens de communication électroniques 74 susceptibles de 25 communiquer avec une installation domotique et/ou avec un dispositif électronique mobile. L'unité de traitement est plus précisément programmée pour que le flux d'air chauffé injecté dans chaque espace de l'enceinte permette d'amener la température et l'humidité mesurées dans chaque espace de 30 l'enceinte aux valeurs correspondantes de la ou les consignes. Selon ce mode de réalisation, étant donné que l'enceinte est une enceinte habitable, la consigne est plus spécifiquement une consigne de confort. 3050260 10 Selon le présent mode de réalisation, pour atteindre des conditions de confort optimales, l'unité de traitement est également programmée avec le « point de rosée » et avec l'indice « humidex ». Ainsi, selon un exemple théorique, si le taux d'humidité mesuré dans 5 l'enceinte par le premier capteur d'humidité 71 est supérieur à celui programmé dans la consigne, et que le taux d'humidité mesuré par le deuxième capteur d'humidité 73 (situé dans le deuxième environnement, à l'extérieur de l'enceinte) est inférieur à celui mesuré dans l'enceinte, alors les moyens électronique de pilotage 7 entraîneront les moyens de sélection 6 à 10 sélectionner la captation du flux d'air à chauffer par les deuxièmes moyens de captage (situés à l'extérieur de l'enceinte). Ce flux d'air à chauffer, capté à l'extérieur, dispose d'un taux moindre d'humidité et permet de déshumidifier le premier environnement situé à l'intérieur de l'enceinte. Selon un autre exemple théorique, si le taux d'humidité mesuré à 15 l'intérieur de l'enceinte est trop faible par rapport à la consigne, les moyens électroniques de pilotage entraînent les moyens de sélection à sélectionner la captation du flux d'air à chauffer par les premiers moyens de captage (situés à l'intérieur de l'enceinte). Ce flux d'air à chauffer, capté à l'intérieur de l'enceinte, permet au moins de maintenir le taux d'humidité à l'intérieur de 20 l'enceinte. Selon une forme prise par l'invention, l'unité de traitement, les moyens de communication électroniques et au moins un capteur de température et au moins le premier capteur d'humidité sont montés à l'intérieur d'un boitier mobile à l'intérieur de l'enceinte. Ce boitier peut alors 25 être déplacé dans l'enceinte à des endroits jugés adéquats par les occupants de l'enceinte de manière à optimiser le chauffage de l'enceinte par le dispositif de chauffage selon l'invention. Enfin, le boitier peut être pourvu d'autres capteurs pour affiner le pilotage du dispositif. Par exemple, des capteurs de pollution (particules, 30 CO2, ...) peuvent être adjoints au dispositif de chauffage de manière à favoriser la captation d'un flux d'air, ou encore pour alerter les occupants de l'enceinte. REVENDICATIONS1. Dispositif de chauffage d'une enceinte, comprenant : - des moyens de captage (1) d'un flux d'air à chauffer ; - au moins un capteur solaire thermique (2) couplé aux moyens de captage, le capteur solaire thermique comprenant une chambre (20) dont une paroi est susceptible de laisser entrer un rayonnement solaire (30) à l'intérieur de la chambre, un flux d'air à chauffer étant susceptible de circuler dans la chambre entre une entrée d'air (200) et une sortie d'air (201), le rayonnement solaire étant apte à entraîner une hausse de la température du flux d'air à chauffer à l'intérieur de la chambre pour produire un flux d'air chauffé au niveau de la sortie d'air ; - des moyens d'injection d'air chaud (4) couplés au capteur solaire thermique, destinés à injecter un flux d'air chauffé à l'intérieur d'un premier environnement situé à l'intérieur de l'enceinte (5) ; caractérisé en ce que les moyens de captage se décomposent en : - des premiers moyens de captage (11) destinés à capter l'air du premier environnement ; - des deuxièmes moyens de captage (12) destinés à capter l'air d'un deuxième environnement différent du premier environnement ; et en ce que le système de chauffage comprend : - des moyens de sélection (6) couplés aux moyens de captage pour sélectionner la captation du flux d'air à chauffer par les premiers moyens de captage et/ou par les deuxièmes moyens de captage ; - des moyens électroniques de pilotage (7) couplés aux moyens de sélection, les moyens électroniques de pilotage comprenant : - au moins un capteur de température (70) et au moins un premier capteur d'humidité (71) destinés à être situés dans le premier environnement ; 3050260 12 - une unité de traitement (72) programmée avec au moins une consigne correspondant à une température et à un taux d'humidité à atteindre. 52. 3. 10 4. 15 5. 20 6. 25 30 Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ventilateur (23) destiné à faire circuler activement le flux d'air à chauffer et/ou le flux d'air chauffé. Dispositif de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ventilateur (23) est alimenté en électricité par au moins une cellule photovoltaïque (24). Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens électroniques de pilotage (7) comprennent au moins un deuxième capteur d'humidité (73) destiné à être situé dans le deuxième environnement à proximité des deuxièmes moyens de captage (12). Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de captage (12) sont conçus pour être situés à l'extérieur d'une enceinte (5), le deuxième environnement étant extérieur à l'enceinte. Dispositif de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que : - les moyens d'injection d'air chaud (4) comprennent une pluralité de buses d'injection (40) destinées à être réparties dans différents espaces (50) de l'enceinte (5) ; - les moyens électroniques de pilotage (7) comprennent une pluralité de capteurs de température (70) et de premier capteurs d'humidité 71), un capteur de température et un premier capteur d'humidité étant destinés à être situés dans chaque espace pourvu d'une buse d'injection ; 3050260 13 et en ce que le dispositif de chauffage comprend un répartiteur (41) du flux d'air chauffé couplé avec la pluralité de buses d'injection et avec les moyens électroniques de pilotage. 5 7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens électroniques de pilotage (7) comprennent des moyens de communication électroniques (74) susceptibles de communiquer avec une installation domotique et/ou avec un dispositif électronique mobile. 10