**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Enceinte exposée directement aux conditions climatiques lors de son utilisation, limitée par une ou plusieurs parois dont une partie au moins transmet le rayonnement lumineux, caractérisée en ce que la partie de la paroi ou de 1 une au moins des parois qui transmet le rayonnement lumineux porte un revêtement sur une surface orientée vers l'extérieur de l'enceinte, le revêtement augmentant le taux de réflexion de l'infrarouge de la partie de paroi sur laquelle il est appliqué, et en ce qu'un écran déplaçable est monté à l'intérieur de l'enceinte de manière qu'il puisse être déplacé pour doubler cette partie de paroi tout en étant espacé de la paroi.
2. Enceinte suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran a un taux de transmission du rayonnement solaire compris dans la gamme de 0,3 à 0,7.
3. Enceinte suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'écran est formé de fibres tissées, par exemple de fibres de coton, de verre, de résine acrylique, de résine méthacrylique ou d'un polyester, ou d'un film, par exemple un film d'un polyester, de polyamide, de polycarbonate. de polyéthylène, de polychlorure de vinyle ou de polypropylène.
4. Enceinte suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'écran est métallisé, par exemple aluminisé.
5. Enceinte suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le revêtement appliqué sur une partie de paroi transmettant le rayonnement lumineux est agencé de façon à augmenter le taux de réflexion de la partie de paroi à l'égard du rayonnement infrarouge ayant une longueur d'onde supérieure à 5 Fm.
6. Enceinte suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la partie de paroi portant le revêtement transmet au moins une partie du rayonnement infrarouge solaire.
7. Enceinte suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le revêtement transmet une plus grande proportion de lumière rouge et bleue que de lumière jaune et verte.
8. Enceinte suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le revêtement comprend de l'oxyde d'indium et/ou de l'oxyde d'étain dopé au moyen d'ions d'antimoine, d'arsenic, de cadmium, de chlore, de fluor et/ou de tellure.
9. Enceinte suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le revêtement a une épaisseur inférieure à 1 Rm.
La présente invention concerne une enceinte qui est directement exposée aux conditions climatiques lors de son utilisation et qui est limitée par une ou plusieurs parois dont une partie au moins de la surface transmet le rayonnement lumineux.
L'invention a trait plus particulièrement au transfert de chaleur par une telle partie de paroi transmettant la lumière.
Ce problème de transfert de chaleur est spécialement important dans les cas ou on désire maintenir d'une manière économique l'intérieur de l'enceinte dans une zone de température déterminée malgré le cycle quotidien des variations de température dans l'atmosphère ambiante, et il revêt une importance toute particulière si une très grande proportion de la surface de la paroi est constituée d'un matériau qui transmet la lumière.
L'invention s'applique particulièrement, mais pas exclusivement, à des serres et des vérandas, car la végétation de la serre doit être maintenue à une température favorable à la croissance pour une dépense en combustible aussi faible que possible. La végétation ne doit pas non plus être surchauffée au point d'être desséchée aux jours de grande chaleur; elle doit être chauffée autant que possible par le rayonnement solaire lorsque le temps est plus froid, et la perte de chaleur nocturne doit être maintenue au niveau le plus bas possible.
La présente invention, qui vise la réalisation de ces desiderata, est définie par la revendication 1.
Dans une enceinte, la déperdition calorifique peut se produire par rayonnement à travers et depuis les parois et par conduction à travers celles-ci combinée avec le réchauffement et la convection de l'atmosphère en contact avec son côté extérieur. Ce dernier mode d'action, par conduction et convection, varie sensiblement simplement en fonction de la différence de température entre l'intérieur de l'enceinte et l'atmosphère qui se trouve à un moment donné en contact avec l'extérieur des parois, et aussi de la vitesse du vent. On a constaté que, au point de vue de la déperdition calorifique par rayonnement, le ciel peut être considéré comme ayant une température apparente inférieure de 5 à 25 C à celle de l'atmosphère ambiante, suivant les conditions météorologiques.
De la sorte, l'échange de chaleur par rayonnement entre une enceinte à une température déterminée et le milieu environnant, spécialement en direction du ciel, peut atteindre des valeurs importantes. A titre d'exemple, à la latitude de 51 , la perte d'énergie par rayonnement en direction du ciel peut être de l'ordre de 150W/m2, jour et nuit. Dans certaines conditions, notamment quand l'air est très sec et le ciel clair, la perte d'énergie peut atteindre 250 W/m2. En fait, on estime d'une manière très approximative que les deux tiers de la perte de chaleur proviennent du rayonnement, et le reste de la conduction et de la convection. En employant un revêtement réflecteur de l'infrarouge sur la partie ou les parties de paroi transmettant la lumière, il est possible de réduire la perte par rayonnement dans une mesure considérable.
La simple application d'un tel revêtement permet d'arriver à une situation ou un tiers seulement de la déperdition calorifique totale s'effectue par rayonnement.
L'écran susmentionné peut être utilisé de diverses manières; il peut, par exemple, être déplacé pour doubler une surface qui transmet la lumière de sorte que la perte de chaleur soit réduite davantage, d'une manière analogue à celle résultant de l'emploi d'un double vitrage. Cela est particulièrement important pendant les heures où règne l'obscurité. Pendant la journée, la façon d'utiliser au mieux ledit écran dépend des conditions climatiques locales et des propriétés de transmission des radiations de l'écran. L'écran peut être apte à transmettre toute proportion désirée du rayonnement solaire.
n peut même être opaque. Si l'écran possède un taux de transmission élevé du rayonnement solaire, il peut être déplacé de façon à doubler la surface de la paroi qui transmet la lumière pendant les jours froids, par exemple en hiver, de nouveau pour réduire la perte de chaleur en provenance de l'enceinte. Par ailleurs, pendant les journées chaudes de l'été, il peut être utile de ne pas doubler une telle surface de paroi afin d'éviter la surchauffe de l'enceinte et le dessèchement de la végétation qui s'y trouve. Si l'écran possède un taux de transmission du rayonnement solaire de l'ordre de 0,5 par exemple ou moins, l'inverse prévaut et il y a lieu de ne pas doubler la surface de la paroi pendant les jours nuageux et de la doubler partiellement ou complètement pendant les journées ensoleillées de l'été pour éviter la surchauffe.
Ainsi par exemple, si on utilise un écran ayant un taux de transmission du rayonnement solaire de 0,5, on peut le fermer en hiver pendant la nuit pour économiser le combustible et l'ouvrir pendant la journée pour permettre une illumination maximale favorable à la croissance des plantes, tandis qu'en été on peut le fermer complètement ou partiellement pour réduire le rayonnement solaire qui pénètre dans l'enceinte àun niveau optimal et l'ouvrir pendant la nuit pour laisser s'échapper l'excès de chaleur.
Quel que soit le taux de transmission de l'écran, il réduit la perte de chaleur en provenance de l'enceinte, car il diminue la température externe de la partie de paroi qui y est associée et cela signifie que, quelle que soit la vitesse du vent, la perte de chaleur par convection est moins élevée que ce ne serait le cas si cette surface n'était pas doublée.
Un tel écran peut être déplacé automatiquement en réponse au rayonnement solaire incident.
L'intérieur de l'enceinte peut donc être maintenu d'une manière économique à une température se trouvant dans une gamme déterminée, malgré les cycles journaliers et annuels des variations des
conditions météorologiques locales. Bien entendu, il peut être nécessaire d'utiliser encore des moyens supplémentaires pour maintenir la température désirée, par exemple pendant les mois d'hiver, mais l'adoption de l'enceinte peut permettre de réduire jusqu'à 50% de la quantité de combustible requise pour maintenir une température donnée à l'intérieur de l'enceinte.
L'écran possède de préférence un taux de transmission du rayonnement solaire situé dans la gamme comprise entre 0,3 et 0,7, et de manière optimale dans une gamme de 0,4 à 0,6, par exemple 0,5.
Un tel écran peut être constitué de fibres naturelles ou synthétiques tissées; il peut être par exemple en un tissu de coton ou un tissu en fibres de verre, ou bien il peut consister en une matière en forme de film. Un tissu naturel, par exemple en coton, est traité de préférence au moyen d'un agent antipourriture afin de prolonger sa durée de vie.
En variante, un écran tissé peut être formé à partir de fibres en résine acrylique ou méthacrylique ou en polyester.
Les films susmentionnés pouvant être incorporés dans un écran ou être utilisés comme tels peuvent être formés à partir des matériaux suivants: polyesters, polyamides, polycarbonates, polyéthylène, polychlorure de vinyle et polypropylène.
Suivant certaines formes de réalisation préférées de l'invention, l'écran est métallisé, par exemple aluminisé, de manière à accroître son taux de réflexion du rayonnement infrarouge. Cette métallisation peut se présenter sous la forme d'un revêtement fait de taches, par exemple sur un tissu tissé, mais elle consiste de préférence en un revêtement uniforme transmettant la lumière déposé sur un écran comprenant un film de matière plastique. Le revêtement métallisé peut se trouver sur l'une ou l'autre des faces de l'écran.
Selon des modes de réalisation de l'invention dans lesquels l'écran comprend un film de matière plastique, on préfère que ledit revêtement métallisé forme une couche intermédiaire de l'écran afin qu'il soit protégé contre les détériorations de l'atmosphère ambiante.
Un tel écran ne doit pas nécessairement être parallèle à la partie de paroi transmettant la lumière qui y est associée, lorsqu'il est placé devant celle-ci, mais il est préférable qu'il le soit, et il l'est en général.
Un tel écran déplaçable peut être construit de diverses manières.
Il peut, par exemple, être construit d'une manière analogue à celle des stores enroulables usuels ou bien comme un store vénitien.
On préfère que l'écran soit construit comme un store pouvant être tiré généralement à l'horizontale devant la partie de paroi transmettant la lumière qui y est associée.
Dans les formes d'exécution de l'invention où l'enceinte comprend des parties de toit en pente transmettant la lumière qui se rencontrent au niveau d'une faîtière, on préfère que chacune de ces parties de toit soit munie d'un écran et que des moyens soient prévues pour obturer les interstices entre les écrans au niveau de la faîtière afin d'empêcher la circulation de l'air par convection entre les écrans et les parties de toit.
On sait que beaucoup de serres utilisées commercialement ont une longueur supérieure à 30 m; on comprendra que, dans ce cas, il convient d'utiliser plusieurs écrans.
Il est préférable que la partie de paroi transmettant la radiation de la lumière ou chacune d'elles soit transparente. Ces parois peuvent consister en matière plastique (par exemple un film de matière
plastique) ou en un matériau vitrocristallin, mais elles sont de
préférence en verre.
Le revêtement appliqué sur la partie de ladite paroi transmettant
la lumière préférablement augmente le taux de réflexion de la partie de la paroi à l'égard du rayonnement infrarouge ayant une longueur d'onde supérieure à 5 Fm. La plus grande partie de l'énergie qui pourrait être émise par rayonnement par l'enceinte se trouve dans cette gamme de longueurs d'onde et il est donc particulièrement utile de choisir un revêtement efficace à ces longueurs d'onde. Le taux de
réflexion du revêtement dans cette gamme de longueurs d'onde est de
préférence d'au moins 0,5.
Il est préférable qu'une surface de paroi ainsi revêtue puisse
transmettre au moins une partie du rayonnement infrarouge solaire.
Cela permet au rayonnement infrarouge solaire de pénétrer dans l'enceinte et de la chauffer, ce qui se traduit par une économie d'énergie supplémentaire.
Il est avantageux que ledit revêtement transmette une plus grande proportion de lumière rouge et bleue que de la lumière jaune et verte.
Cela est particulièrement utile dans le cas de serres. La lumière rouge et bleue exerce des effets favorables sur la photosynthèse et donc sur la croissance des plantes, mais la lumière jaune et verte ne contribue pas autant à la photosynthèse et, en été, surtout dans les pays chauds, elle peut surchauffer la végétation à l'intérieur de la serre.
Le revêtement comprend de préférence un métal, un semiconducteur ou un oxyde. Il peut être appliqué d'une manière connue.
Ledit revêtement comprend avantageusement de l'oxyde d'indium et/ou de l'oxyde d'étain. L'oxyde d'étain est spécialement préféré parce qu'il peut former un revêtement dur, chimiquement et mécaniquement stable, qui permet de le placer en contact direct avec l'atmosphère sans devoir prendre de précautions spéciales. Un tel revêtement d'oxyde est de préférence dopé au moyen d'ions d'antimoine, d'arsenic, de cadmium, de chlore, de fluor et/ou de tellure, car cela augmente son efficacité.
Un tel revêtement a préférablement une épaisseur inférieure à I Fm afin de permettre une transmission élevée de lumière visible. Un revêtement d'oxyde a par exemple une épaisseur comprise entre 120 nm et 600 nm, par exemple entre 300 nm et 550 nm.
Afin d'illustrer les gains calorifiques qui peuvent être réalisés en utilisant de tels revêtements, on a mesuré, au même endroit et pendant une même période, la déperdition calorifique par rayonnement. On a obtenu les résultats suivants: verre ordinaire: 209 kJ/m2/h verre avec revêtement de Snob;
taux de réflexion 0,4: 155 kJ/m2/h - verre avec revêtement de Sono^;
taux de réflexion 0,7: 84 kJ/m2/h
Une enceinte conforme à la présente invention peut être réalisée pour divers usages. On mentionnera plus spécialement les serres et les vérandas.
On va à présent décrire divers modes d'exécution préférés de l'invention, à titre d'exemple, en se référant aux dessins schématiques annexés dans lesquels:
- la fig. 1 est une vue en coupe d'une véranda construite en contiguïté du côté d'un bâtiment,
- la fig. 2 donne le détail d'une vue en coupe du faîte du toit d'une serre,
- la fig. 3 représente une vue schématique en perspective d'une serre.
La fig. 1 montre le mur 1 d'une maison portant une poutre horizontale 2 à laquelle sont attachés plusieurs chevrons tels que 3 se dirigeant en pente vers une traverse supérieure 4 supportée par des montants 5 attachés à une traverse inférieure 6 montée sur un mur 7, en briques par exemple.
Des feuilles transparentes 8, dont la surface supérieure porte un revêtement 9 qui accroît le taux de réflexion des feuilles à l'égard du rayonnement infrarouge, sont montées sur les chevrons 3 d'une manière classique pour former le toit de la véranda.
Des feuilles transparentes telles que 10 sont encadrées par les montants 5 et les traverses 4, 6 pour fermer la partie supérieure de la paroi latérale de la véranda. Dans le mode de réalisation représenté, ces feuilles de paroi latérale 10 ne sont pas revêtues. Suivant une variante du mode de réalisation ces feuilles 10 sont munies d'un revêtement tel que 9 placé de préférence sur les faces dirigées vers l'extérieur. Un écran 11 peut être tiré à travers la véranda en dessous du toit. L'écran 11 consiste en un matériau flexible et est porté par un rouleau 12 monté sur le mur 1 par une console, comme en 13. On voit, d'après le dessin, que l'écran 11 s'étend à peu près horizontalement depuis le rouleau 12jusqu'à la traverse supérieure 4 à laquelle il peut être attaché de toute manière désirée.
Il est particulièrement souhaitable de retenir le rouleau 12 par un ressort dans la direction du retrait de l'écran et de prévoir une ou plusieurs cordes (non montrées) au bord libre de l'écran 11 pour attacher celui-ci à des éléments, par exemple des crochets, prévus sur la traverse supérieure.
De cette manière, l'écran peut aisément être fixé en des positions partiellement tirées si on le désire.
Selon une variante de réalisation, le rouleau 12 est monté plus haut sur le mur 1 à proximité de la poutre horizontale 2.
Suivant la fig. 2, des chevrons de serre 14 sont supportés à leur extrémité supérieure par une faîtière 15 et supportent à leur tour des feuilles transmettant la lumière 16 pourvues d'un revêtement réfléchissant l'infrarouge 17 sur leur surface supérieure. Une plaque 18 est montée en dessous de la faîtière 15 en utilisant des boulons 19 et cette plaque 18 porte deux rouleaux 20, à partir de chacun desquels on peut tirer vers le bas un écran flexible 21 de l'un ou l'autre côté de la faîtière 15, à peu près parallèlement à la partie du toit de la serre de ce côté. Ici aussi, il est souhaitable de retenir par un ressort les rouleaux 20 et de prévoir des cordes d'attache sur les bords libres des écrans 21.
Dans la fig. 3, une serre désignée globalement par la référence 22 comporte une partie de toit 23 de verre portant un revêtement, à une extrémité de laquelle est monté un rouleau 24 d'un écran 25 du type store enroulable pouvant être tiré généralement horizontalement sous le toit dans le sens de la flèche 26 de manière à se trouver à l'intérieur et sensiblement parallèlement à la partie de toit 23 quand il est fermé.
Suivant une variante de l'une quelconque des formes de réalisation représentées aux fig. 1 à 3, l'écran du type store enroulable peut être remplacé par un écran construit d'après les principes d'un store vénitien. Les lattes d'un tel store peuvent être alignées dans toute direction adéquate. Il existe de nombreuses variétés de stores vénitiens et celles-ci sont suffisamment connues pour ne pas devoir être décrites davantage.
On va décrire à présent divers exemples spécifiques de feuilles transmettant la lumière qui portent un revêtement réflecteur de l'infrarouge, ainsi que divers types d'écran flexible. On comprendra, bien entendu, que n'importe laquelle de ces feuilles transmettant la lumière peut être utilisée en conjonction avec n'importe lequel de ces écrans dans une enceinte conforme à l'invention.
Exemple I
Un revêtement consistant principalement en oxyde d'étain (SnO2) avec de petites quantités d'oxyde d'antimoine est déposé sur
des feuilles de verre sodocalcique ayant chacune 4 mm d'épaisseur.
Ce revêtement est déposé de manière connue par pyrolyse de chlorure d'étain (SnCI2 ou SnCl4) et de chlorure d'antimoine (SbCl3
ou SbCl5).
Le revêtement a une épaisseur de 400 nm et présente une teinte
verdâtre en réflexion. le verre revêtu de cette manière a un taux de
transmission supérieur à 80% à l'égard de la lumière visible. La
transmission du rayonnement infrarouge proche tel qu'il est émis par
le soleil est également élevée, mais le pouvoir réflecteur du rayonne
ment infrarouge lointain du revêtement est de 0,7.
Des feuilles ainsi obtenues ont été utilisées dans des enceintes
construites conformément aux fig. 1 et 2.
On a trouvé que l'emploi de ces feuilles procure une réduction appréciable de la perte de chaleur de la serre illustrée à la fig. 2, ainsi que le montre le tableau suivant dans lequel les valeurs de perte de chaleur sont exprimées en kJ/m2/h.
EMI3.1
<tb>
<SEP> Perte <SEP> de <SEP> Perte <SEP> par <SEP> Perte <SEP> par
<tb> <SEP> chaleur <SEP> totale <SEP> rayonnement <SEP> convection
<tb> Verre <SEP> non <SEP> revêtu <SEP> 322 <SEP> 209 <SEP> 113
<tb> Verre <SEP> revêtu
<tb> <SEP> suivant
<tb> <SEP> l'exemple <SEP> 1 <SEP> 243 <SEP> 84 <SEP> 159
<tb>
Dans aucun de ces cas on n'avait tiré d'écrans tels que 21.
On notera qu'il y a une amélioration de 20 kcal/m2/h de la perte par rayonnement mais, du fait que la température des parois de la serre est augmentée, il y a un accroissement de la perte de chaleur par convection. Par conséquent, si c'est nécessaire, on peut tirer des écrans tels que 21 et, par ce moyen, la perte de chaleur totale peut être réduite de 58 kcal/m2/h à environ 37 kcal/m2/h.
Exemple 2
Un revêtement consistant principalement en SnO2 dopé par de petites quantités d'ions fluor (F-) est déposé sur des feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur fabriquées par le procédé de flottage. Ce dépôt est obtenu par décomposition thermique de SnCI4 et de NH4FHK
Le revêtement avait 350 nm d'épaisseur et était vert en réflexion; il avait un taux de transmission particulièrement élevé dans les régions bleue et rouge. La transmission de la lumière visible des feuilles portant le revêtement était supérieur à 80%. Ces feuilles ont été placées dans des enceintes conformes aux fig. 1 et 2. Elles augmentent le taux de réflexion à l'égard du rayonnement infrarouge lointain, qui est principalement émis par l'enceinte, jusqu'à 0,75.
Ces feuilles ont aussi été utilisées pour des lucarnes et, dans les deux cas, on a obtenu une réduction considérable de la déperdition calorifique.
Exemple 3
Un revêtement de SnO2 dopé par de l'antimoine a été déposé sur des feuilles de verre sodocalcique de 4 mm d'épaisseur par le procédé de l'exemple 1, en une épaisseur de 110 mm; cela a donné une teinte jaune en réflexion. La transmission de la lumière visible par les feuilles portant le revêtement était supérieure à 80% et le pouvoir réflecteur du revêtement pour le rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde était de 0,5. Ces feuilles ainsi revêtues peuvent être utilisées avantageusement dans des enceintes construites conformément aux fig. 1 et 2.
Exemple 4
Des feuilles de verre sodocalcique de 3 mm d'épaisseur ont reçu un revêtement de 500 nm de SnO2 dopé par de l'antimoine, appliqué par pyrolyse d'une solution de SnCl4 et de SbCI3. Ces feuilles ainsi revêtues avaient un pouvoir de transmission de la lumière visible supérieur à 80% et plus de 80% du rayonnement infrarouge lointain ayant des longueurs d'onde supérieures à 5 Fm étaient réfléchis.
Ces feuilles ont été placées dans une serre conforme à la fig. 3.
Afin d'obtenir l'effet favorable maximal, les surfaces des feuilles portant le revêtement formaient la surface extérieure de la serre.
On a aussi obtenu de très bons résultats en utilisant des revêtements d'oxyde d'indium, par exemple, déposés en une épaisseur de 200 nm en employant une solution de InCI3. Une feuille ainsi revêtue a un pouvoir de transmission de la lumière visible de l'ordre de 85% et réfléchit environ 90% du rayonnement infrarouge lointain.
Exemple S
Des écrans construits sous la forme de stores enroulables ont été fabriqués et installés dans une serre comme celle représentée à la fig. 3. On a employé un écran en tissu tissé en coton traité par un agent de conservation.
Le taux de transmission total de la matière constitutive de l'écran à l'égard du rayonnement solaire était de 70%.
Un tel écran constitue une protection excellente qui peut être utilisée pendant les journées très ensoleillées pour empêcher la surchauffe de la végétation de la serre; tiré pendant la nuit, il réduit les pertes de chaleur de la serre par radiation et par convection.
Exemple 6
Un écran construit sous la forme d'un store enroulable a été fabriqué et installé dans une véranda telle qu'illustrée à la fig. 1. Le matériau utilisé pour l'écran consistait en un tissu tissé en fibres de verre ayant un pouvoir de transmission à l'égard du rayonnement solaire légèrement supérieur à 40%.
Ici aussi, cet écran peut être tiré pour empêcher la surchauffe pendant les chaudes journées ensoleillées et pour réduire la perte de chaleur pendant la nuit.
Exemple 7
Selon une variante de l'exemple 6, on a construit un écran en utilisant un tissu tissé en fibres acryliques en vue d'obtenir un pouvoir total de transmission du rayonnement solaire d'environ 50%.
Exemple 8
On a fabriqué un écran à partir d'un film de polyéthylène ayant un pouvoir de transmission du rayonnement solaire de 80%.
Cet écran peut être mis en place, en face de la partie de la paroi de l'enceinte à laquelle il est associe, pendant les périodes de temps froid afin de réduire les pertes de chaleur aussi bien le jour que la nuit, mais il doit être retiré pendant les journées très chaudes afin de réduire le risque de surchauffe de l'enceinte.
Suivant une variante de cet exemple, l'écran avait été aluminisé pour réduire son taux de transmission de la lumière visible à 55%, tandis que son taux de transmission à l'égard du rayonnement infrarouge émis par le soleil était inférieur à 30%. Un tel écran peut être employé comme écran thermique pendant la nuit et comme protection solaire pendant les claires journées d'été, tandis qu'il peut être ouvert pendant les jours nuageux pour permettre une illumina tion supplémentaire de l'intérieur de l'enceinte.
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CLAIMS
1. Enclosure exposed directly to climatic conditions during its use, limited by one or more walls of which at least part transmits light radiation, characterized in that the part of the wall or of at least one of the walls which transmits radiation luminous carries a coating on a surface oriented towards the outside of the enclosure, the coating increasing the infrared reflection rate of the wall part on which it is applied, and in that a movable screen is mounted at the interior of the enclosure so that it can be moved to double this wall portion while being spaced from the wall.
2. Enclosure according to claim 1, characterized in that the screen has a transmission rate of solar radiation included in the range of 0.3 to 0.7.
3. Enclosure according to claim 1 or 2, characterized in that the screen is formed of woven fibers, for example cotton fibers, glass, acrylic resin, methacrylic resin or a polyester, or a film, for example a film of polyester, polyamide, polycarbonate. polyethylene, polyvinyl chloride or polypropylene.
4. Enclosure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the screen is metallized, for example aluminized.
5. Enclosure according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coating applied to a wall part transmitting the light radiation is arranged so as to increase the rate of reflection of the wall part with respect to the radiation infrared having a wavelength greater than 5 Fm.
6. Enclosure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wall part carrying the coating transmits at least part of the solar infrared radiation.
7. Enclosure according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coating transmits a greater proportion of red and blue light than yellow and green light.
8. Enclosure according to one of claims 1 to 7, characterized in that the coating comprises indium oxide and / or tin oxide doped by means of antimony, arsenic ions , cadmium, chlorine, fluorine and / or tellurium.
9. Enclosure according to one of claims 1 to 8, characterized in that the coating has a thickness less than 1 Rm.
The present invention relates to an enclosure which is directly exposed to climatic conditions during its use and which is limited by one or more walls, at least part of the surface of which transmits light radiation.
The invention relates more particularly to the transfer of heat by such a wall portion transmitting light.
This problem of heat transfer is especially important in cases where it is desired to maintain economically the interior of the enclosure in a determined temperature zone despite the daily cycle of temperature variations in the ambient atmosphere, and it is of particular importance if a very large proportion of the surface of the wall is made of a material which transmits light.
The invention applies particularly, but not exclusively, to greenhouses and verandas, because the vegetation of the greenhouse must be maintained at a temperature favorable to growth for a fuel expenditure as low as possible. Vegetation should also not be overheated to the point of drying out on hot days; it should be heated as much as possible by solar radiation when the weather is colder, and the night heat loss should be kept as low as possible.
The present invention, which relates to the achievement of these wishes, is defined by claim 1.
In an enclosure, heat loss can occur by radiation through and from the walls and by conduction through them combined with the heating and convection of the atmosphere in contact with its outer side. This latter mode of action, by conduction and convection, varies substantially simply as a function of the temperature difference between the interior of the enclosure and the atmosphere which is at a given time in contact with the exterior of the walls, and also the wind speed. It has been found that, from the point of view of heat loss by radiation, the sky can be considered to have an apparent temperature 5 to 25 C lower than that of the ambient atmosphere, depending on weather conditions.
In this way, the exchange of heat by radiation between an enclosure at a determined temperature and the surrounding environment, especially in the direction of the sky, can reach significant values. For example, at latitude 51, the loss of energy by radiation towards the sky can be of the order of 150W / m2, day and night. Under certain conditions, especially when the air is very dry and the sky clear, the energy loss can reach 250 W / m2. In fact, it is estimated very roughly that two-thirds of the heat loss comes from radiation, and the rest from conduction and convection. By employing an infrared reflective coating on the light transmitting part or parts of the wall, it is possible to reduce the radiation loss to a considerable extent.
The simple application of such a coating makes it possible to arrive at a situation where only a third of the total heat loss is effected by radiation.
The above screen can be used in various ways; it can, for example, be moved to double a surface which transmits light so that the heat loss is further reduced, in a manner analogous to that resulting from the use of double glazing. This is especially important during the hours of darkness. During the day, the best way to use the screen depends on the local climatic conditions and the radiation transmission properties of the screen. The screen may be able to transmit any desired proportion of solar radiation.
It cannot even be opaque. If the screen has a high transmission rate of solar radiation, it can be moved so as to double the surface of the wall which transmits light during cold days, for example in winter, again to reduce the heat loss by origin of the enclosure. Furthermore, during hot summer days, it may be useful not to double such a wall surface in order to avoid overheating of the enclosure and drying out of the vegetation therein. If the screen has a transmission rate of solar radiation of around 0.5 for example or less, the reverse prevails and the surface of the wall should not be doubled during cloudy days and partially or completely double on sunny summer days to avoid overheating.
So for example, if you use a screen with a solar radiation transmission rate of 0.5, you can close it in winter at night to save fuel and open it during the day to allow maximum illumination favorable to the plant growth, while in summer it can be closed completely or partially to reduce the solar radiation entering the enclosure to an optimal level and open during the night to let excess heat escape.
Whatever the transmission rate of the screen, it reduces the heat loss from the enclosure, because it decreases the external temperature of the wall part which is associated with it and this means that, whatever the speed from wind, the heat loss by convection is lower than it would be if this surface was not doubled.
Such a screen can be moved automatically in response to incident solar radiation.
The interior of the enclosure can therefore be economically maintained at a temperature within a determined range, despite the daily and annual cycles of variations in
local weather conditions. Of course, it may be necessary to use additional means to maintain the desired temperature, for example during the winter months, but the adoption of the enclosure can make it possible to reduce by up to 50% the amount of fuel required to maintain a given temperature inside the enclosure.
The screen preferably has a transmission rate of solar radiation situated in the range between 0.3 and 0.7, and optimally in a range from 0.4 to 0.6, for example 0.5.
Such a screen can be made of natural or synthetic woven fibers; it may for example be a cotton fabric or a glass fiber fabric, or it may consist of a film-like material. Natural fabric, such as cotton, is preferably treated with an anti-rotting agent to prolong its life.
Alternatively, a woven screen can be formed from fibers of acrylic or methacrylic resin or polyester.
The above-mentioned films which can be incorporated into a screen or used as such can be formed from the following materials: polyesters, polyamides, polycarbonates, polyethylene, polyvinyl chloride and polypropylene.
According to certain preferred embodiments of the invention, the screen is metallized, for example aluminized, so as to increase its rate of reflection of infrared radiation. This metallization can be in the form of a coating made of spots, for example on a woven fabric, but it preferably consists of a uniform coating transmitting the light deposited on a screen comprising a film of plastic material. The metallized coating can be on one or the other of the faces of the screen.
According to embodiments of the invention in which the screen comprises a plastic film, it is preferred that said metallized coating forms an intermediate layer of the screen so that it is protected against deterioration of the ambient atmosphere.
Such a screen does not necessarily have to be parallel to the part of the wall transmitting the light which is associated with it, when it is placed in front of it, but it is preferable that it is, and it is in general.
Such a movable screen can be constructed in various ways.
It can, for example, be constructed in a manner analogous to that of conventional roller blinds or else like a Venetian blind.
It is preferred that the screen be constructed as a blind that can be pulled generally horizontally in front of the wall portion transmitting the light associated therewith.
In the embodiments of the invention where the enclosure comprises sloping roof parts transmitting light which meet at the level of an ridge, it is preferred that each of these roof parts is provided with a screen and that means are provided for closing the interstices between the screens at the ridge in order to prevent the circulation of air by convection between the screens and the roof parts.
It is known that many greenhouses used commercially are longer than 30 m; it will be understood that, in this case, it is advisable to use several screens.
It is preferable that the wall part transmitting the radiation of the light or each of them is transparent. These walls may consist of plastic material (for example a film of material
plastic) or a glass-crystalline material, but they are
preferably glass.
The coating applied to the part of said transmitting wall
the light preferably increases the reflection rate of the part of the wall with respect to infrared radiation having a wavelength greater than 5 Fm. Most of the energy that could be emitted by radiation from the enclosure is in this wavelength range and it is therefore particularly useful to choose an effective coating at these wavelengths. The rate of
coating reflection in this wavelength range is
preferably at least 0.5.
It is preferable that a wall surface thus coated can
transmit at least part of the solar infrared radiation.
This allows solar infrared radiation to enter and heat the enclosure, which results in additional energy savings.
It is advantageous that said coating transmits a greater proportion of red and blue light than yellow and green light.
This is particularly useful in the case of greenhouses. Red and blue light has favorable effects on photosynthesis and therefore on plant growth, but yellow and green light does not contribute as much to photosynthesis and, in summer, especially in hot countries, it can overheat the vegetation to inside the greenhouse.
The coating preferably comprises a metal, a semiconductor or an oxide. It can be applied in a known manner.
Said coating advantageously comprises indium oxide and / or tin oxide. Tin oxide is especially preferred because it can form a hard, chemically and mechanically stable coating, which allows it to be placed in direct contact with the atmosphere without having to take special precautions. Such an oxide coating is preferably doped with antimony, arsenic, cadmium, chlorine, fluorine and / or tellurium ions, as this increases its effectiveness.
Such a coating preferably has a thickness of less than I Fm in order to allow a high transmission of visible light. An oxide coating has, for example, a thickness between 120 nm and 600 nm, for example between 300 nm and 550 nm.
In order to illustrate the heat gains which can be achieved by using such coatings, heat loss by radiation has been measured in the same place and for the same period. The following results were obtained: ordinary glass: 209 kJ / m2 / h glass with Snob coating;
reflection rate 0.4: 155 kJ / m2 / h - glass with Sono ^ coating;
reflection rate 0.7: 84 kJ / m2 / h
An enclosure according to the present invention can be produced for various uses. Special mention should be made of greenhouses and verandas.
We will now describe various preferred embodiments of the invention, by way of example, with reference to the appended schematic drawings in which:
- fig. 1 is a sectional view of a veranda constructed adjacent to the side of a building,
- fig. 2 gives the detail of a sectional view of the ridge of the roof of a greenhouse,
- fig. 3 shows a schematic perspective view of a greenhouse.
Fig. 1 shows the wall 1 of a house carrying a horizontal beam 2 to which are attached several rafters such as 3 sloping towards an upper cross member 4 supported by uprights 5 attached to a lower cross member 6 mounted on a wall 7, in bricks for example.
Transparent sheets 8, the upper surface of which carries a coating 9 which increases the reflection rate of the sheets with respect to infrared radiation, are mounted on the rafters 3 in a conventional manner to form the roof of the veranda.
Transparent sheets such as 10 are framed by the uprights 5 and the crosspieces 4, 6 to close the upper part of the side wall of the veranda. In the embodiment shown, these side wall sheets 10 are not coated. According to a variant of the embodiment, these sheets 10 are provided with a coating such as 9 preferably placed on the faces directed towards the outside. A screen 11 can be pulled through the veranda below the roof. The screen 11 consists of a flexible material and is carried by a roller 12 mounted on the wall 1 by a console, as in 13. It can be seen from the drawing that the screen 11 extends approximately horizontally from the roller 12 up to the upper cross member 4 to which it can be attached in any desired manner.
It is particularly desirable to retain the roller 12 by a spring in the direction of removal of the screen and to provide one or more cords (not shown) at the free edge of the screen 11 to attach the latter to elements, for example. example of the hooks, provided on the upper crosspiece.
In this way, the screen can easily be fixed in partially pulled positions if desired.
According to an alternative embodiment, the roller 12 is mounted higher on the wall 1 near the horizontal beam 2.
According to fig. 2, greenhouse rafters 14 are supported at their upper end by a ridge 15 and in turn support light transmitting sheets 16 provided with an infrared reflecting coating 17 on their upper surface. A plate 18 is mounted below the ridge 15 using bolts 19 and this plate 18 carries two rollers 20, from each of which a flexible screen 21 can be pulled down on either side of the ridge 15, roughly parallel to the part of the roof of the greenhouse on this side. Here too, it is desirable to retain the rollers 20 by a spring and to provide attachment cords on the free edges of the screens 21.
In fig. 3, a greenhouse generally designated by the reference 22 comprises a roof portion 23 of glass carrying a coating, at one end of which is mounted a roller 24 of a screen 25 of the type of roller blind that can be pulled generally horizontally under the roof in the direction of the arrow 26 so as to be inside and substantially parallel to the roof part 23 when it is closed.
According to a variant of any of the embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the screen of the roller blind type can be replaced by a screen built according to the principles of a Venetian blind. The slats of such a blind can be aligned in any suitable direction. There are many varieties of Venetian blinds and these are sufficiently well known that they need not be described further.
We will now describe various specific examples of light transmitting sheets which carry an infrared reflective coating, as well as various types of flexible screen. It will be understood, of course, that any of these light transmitting sheets can be used in conjunction with any of these screens in an enclosure according to the invention.
Example I
A coating consisting mainly of tin oxide (SnO2) with small amounts of antimony oxide is deposited on
soda lime glass sheets each 4 mm thick.
This coating is deposited in known manner by pyrolysis of tin chloride (SnCI2 or SnCl4) and antimony chloride (SbCl3
or SbCl5).
The coating has a thickness of 400 nm and has a tint
greenish in reflection. glass coated in this way has a rate of
transmission greater than 80% with regard to visible light. The
transmission of near infrared radiation as emitted by
the sun is also high, but the reflective power of the ray
far infrared coating is 0.7.
Sheets thus obtained were used in enclosures
constructed in accordance with fig. 1 and 2.
It has been found that the use of these sheets provides an appreciable reduction in the heat loss from the greenhouse illustrated in FIG. 2, as shown in the following table in which the heat loss values are expressed in kJ / m2 / h.
EMI3.1
<tb>
<SEP> Loss <SEP> of <SEP> Loss <SEP> by <SEP> Loss <SEP> by
<tb> <SEP> total <SEP> heat <SEP> radiation <SEP> convection
<tb> Glass <SEP> not <SEP> coated <SEP> 322 <SEP> 209 <SEP> 113
<tb> Glass <SEP> coated
<tb> <SEP> next
<tb> <SEP> example <SEP> 1 <SEP> 243 <SEP> 84 <SEP> 159
<tb>
In none of these cases had screens such as 21 been shot.
It will be noted that there is an improvement of 20 kcal / m2 / h in the loss by radiation but, because the temperature of the walls of the greenhouse is increased, there is an increase in the loss of heat by convection. Therefore, if necessary, screens such as 21 can be pulled and, by this means, the total heat loss can be reduced from 58 kcal / m2 / h to about 37 kcal / m2 / h.
Example 2
A coating consisting mainly of SnO2 doped with small quantities of fluorine ions (F-) is deposited on 4 mm thick glass sheets produced by the float process. This deposit is obtained by thermal decomposition of SnCI4 and NH4FHK
The coating was 350 nm thick and was green in reflection; it had a particularly high transmission rate in the blue and red regions. The visible light transmission of the coated sheets was greater than 80%. These sheets were placed in enclosures in accordance with fig. 1 and 2. They increase the reflection rate with regard to far infrared radiation, which is mainly emitted by the speaker, up to 0.75.
These sheets were also used for dormers and in both cases a considerable reduction in heat loss was achieved.
Example 3
A coating of SnO2 doped with antimony was deposited on soda lime glass sheets 4 mm thick by the method of Example 1, in a thickness of 110 mm; this gave a yellow tint in reflection. The visible light transmission by the sheets carrying the coating was greater than 80% and the reflectance of the coating for long wavelength infrared radiation was 0.5. These sheets thus coated can advantageously be used in enclosures constructed in accordance with FIGS. 1 and 2.
Example 4
Sheets of soda-lime glass 3 mm thick were given a 500 nm coating of SnO2 doped with antimony, applied by pyrolysis of a solution of SnCl4 and SbCl3. These sheets thus coated had a visible light transmission power greater than 80% and more than 80% of the far infrared radiation having wavelengths greater than 5 Fm were reflected.
These leaves were placed in a greenhouse according to fig. 3.
In order to obtain the maximum favorable effect, the surfaces of the sheets carrying the coating formed the exterior surface of the greenhouse.
Very good results have also been obtained using indium oxide coatings, for example, deposited in a thickness of 200 nm using an InCl3 solution. A sheet thus coated has a visible light transmission power of about 85% and reflects about 90% of the far infrared radiation.
Example S
Screens constructed in the form of roller blinds were manufactured and installed in a greenhouse like the one shown in fig. 3. A cotton woven fabric screen treated with a preservative was used.
The total transmission rate of the material of the screen with respect to solar radiation was 70%.
Such a screen constitutes an excellent protection which can be used during very sunny days to prevent overheating of the vegetation of the greenhouse; fired overnight, it reduces heat loss from the greenhouse by radiation and convection.
Example 6
A screen constructed in the form of a roller blind was manufactured and installed in a veranda as illustrated in fig. 1. The material used for the screen consisted of a woven fabric of glass fibers having a transmission power with respect to solar radiation slightly greater than 40%.
Again, this screen can be pulled out to prevent overheating on hot sunny days and to reduce heat loss during the night.
Example 7
According to a variant of Example 6, a screen was constructed using a fabric woven from acrylic fibers in order to obtain a total power of transmission of solar radiation of around 50%.
Example 8
A screen was made from a polyethylene film having a transmission capacity of the solar radiation of 80%.
This screen can be installed, in front of the part of the wall of the enclosure with which it is associated, during periods of cold weather in order to reduce heat losses both day and night, but it must be removed on very hot days to reduce the risk of the enclosure overheating.
According to a variant of this example, the screen had been aluminized to reduce its transmission rate of visible light to 55%, while its transmission rate with respect to infrared radiation emitted by the sun was less than 30%. Such a screen can be used as a heat screen at night and as sun protection during clear summer days, while it can be opened during cloudy days to allow additional illumination of the interior of the enclosure.