EP1282755A1 - Cadre orientable muni d'un capteur thermique ou d'un capteur photovoltaique - Google Patents

Cadre orientable muni d'un capteur thermique ou d'un capteur photovoltaique

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EP1282755A1
EP1282755A1 EP01936562A EP01936562A EP1282755A1 EP 1282755 A1 EP1282755 A1 EP 1282755A1 EP 01936562 A EP01936562 A EP 01936562A EP 01936562 A EP01936562 A EP 01936562A EP 1282755 A1 EP1282755 A1 EP 1282755A1
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EP
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frame
solar
integral
thermal
sensor
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Withdrawn
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EP01936562A
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Jacques Lambey
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Individual
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    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/02—Shutters, movable grilles, or other safety closing devices, e.g. against burglary
    • E06B9/04—Shutters, movable grilles, or other safety closing devices, e.g. against burglary of wing type, e.g. revolving or sliding
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04F10/10—Sunshades, e.g. Florentine blinds or jalousies; Outside screens; Awnings or baldachins of a plurality of similar rigid parts, e.g. slabs, lamellae collapsible or extensible; metallic Florentine blinds; awnings with movable parts such as louvres
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to the technical field of equipping individual and collective dwellings, and more specifically, that of energy recovery, in particular of solar origin.
  • an adjustable frame capable of receiving a thermal or photovoltaic sensor, and the orientation of which is a function of both the daily and seasonal path of the sun.
  • the objective of the invention is to allow optimization of this energy recovery, whether it is of electrical origin by photovoltaic transformation, or by simple thermal accumulation.
  • a frame capable of receiving on at least one of its two main faces a thermal or photovoltaic sensor, characterized in that said frame is orientable according to a range of continuous progression or step by step relative to the solar light.
  • this orientation is achieved by means of an automatically actuated member.
  • the progression step by step thus allows to take into account the course of the sun, without requiring a relatively tedious mechanism to develop to ensure progression in continuous mode, in synchronism with the said course of the sun.
  • the actuator member may consist of an electric actuator acting directly at the level of the frame or by means of compasses, in particular symmetrical, one of the branches of which is integral with the frame, in this case articulated at the level of one on its sides on a frame, and the other of which is integral with the frame, on which said frame is articulated.
  • the frame in question can furthermore be linearly translated and, be used as a sliding or tilt-and-turn shutter, in order to further fulfill the functions of traditional light concealment for the habitat at which it is placed.
  • the framework can also be implemented at the level of solar cover devices for swimming pools and other basins.
  • Figure 1 is a schematic representation in side view of an adjustable hinged frame according to the invention.
  • Figure 2 is a front view of the frame in question according to one of the embodiments of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of an oscillating frame, acting as a flap, and constituting a variant of FIG. 1.
  • Figure 4 is a schematic perspective representation of another embodiment of the invention, implementing a frame for tilt-and-turn shutter, in the open position, of which Figure 5 is a detailed view of the operating mechanism of the constituent elementary blades.
  • Figure 6 is a view similar to Figure 4, but shown in the semi-closed position.
  • Figure 7 is a side view of Figure 6.
  • Figure 8 is a sectional view of a frame provided with a thermal sensor.
  • Figure 9 is a detail view of such a thermal sensor.
  • Figure 10 is a side view of tilt-and-turn shutter provided with such a thermal sensor.
  • Figure 11 is a schematic representation of several frames according to the invention, provided with thermal or photovoltaic sensors associated with each other, and constituting a cover assembly, in particular for swimming pools or basins.
  • Figure 12 is a view of the sensor in a substantially vertical position.
  • the invention relates more specifically to collective or individual housing, and is in particular intended to be implemented, according to a first embodiment at the level of the shutters, provided with photovoltaic sensors, or even thermal sensors. .
  • the shutter (2) therefore comprises a frame (3) which can be oriented, and in this case, articulated at the level of a window by a horizontal articulation axis (5).
  • This frame (3) receives on its upper face a photovoltaic module (1), extending substantially over its entire surface.
  • a photovoltaic module (1) is composed of photovoltaic cells, the function of which is to transform light energy into an electric current.
  • the photons carrying electromagnetic energy allow the electrons to be released and thus to constitute an electric current.
  • photovoltaic modules are well known per se, so there is no need here to describe it in detail.
  • the module (1) is secured to the frame (3) by any means, and in particular a resin, or any traditional bonding or mechanical fixing system.
  • the swing type shutter is capable of receiving a module on each of its two faces, in order to receive the radiation in the open position and in the closed position.
  • the shutter can be made of any material, in particular wood, composite material such as synthetic resin, PNC, or even metallic.
  • this component is associated an orientation or tilting member, intended to maintain an angle of substantially 90 ° between the surface of the photovoltaic module that it receives and the solar radiation, taking into account the daily and seasonal lighting.
  • This body is either manual or motorized.
  • the shutter as already said, is secured to the frame (3), in particular metallic.
  • the frame is mounted on pivots (5) or a hinge pin, integral in particular with the wall of the table of the window considered.
  • two symmetrical compasses (6) connect the frame to the wall, as can be seen in Figures 1 and 2.
  • These compasses are actuated by means of a jack (7), electric in particular, such so as to induce the spacing or on the contrary the approximation of the frame (3) relative to the wall, and this, continuously or in step by step mode.
  • a suitable motor induces a displacement of the frame, for example every ten minutes.
  • each compass is actuated by electric jacks (7), placed vertically on each side of the window panel (embodiment not shown).
  • the two cylinders act simultaneously on compasses which unfold under the effect of pressure.
  • the electric cylinders can be controlled by a programmed clock. They thus make it possible to easily lift the shutters during the day and to maintain them substantially in a plane oriented at 90 ° relative to the solar radiation. As a corollary, these jacks ensure their closing at the end of the day.
  • a single electric actuator is sufficient and acts on the two compasses simultaneously. It is then oriented substantially horizontally, at the top of the table, as also appears in FIGS. 1 and 2.
  • FIGS. 1 and 2 There is shown in relation to Figure 3 an alternative embodiment of that previously described.
  • the opening or closing of the frame (3) is effected by means of an electric actuator (10), acting at the level of a hinge pin (8), from which two extend axes (9, 11), respectively towards the frame and towards the window.
  • the axes (9,11) are themselves mounted articulated at the place of attachment to the window and the frame.
  • tilt-and-turn flaps are used, capable of sliding at the upper edge of the window in question.
  • a metal frame (12) the size of the window painting, is installed on the pre-existing hinges.
  • This frame (12) receives a support frame (40) of the oscillating type, and equipped with two flap type photo-generators (13, 14).
  • Each of these two components is in fact composed of one or more rows of blades or solar modules (35), each mounted on a frame (3), orientable and controlled simultaneously in particular by an electric actuator or a micromotor, controlled by a clock.
  • the support (40) is inclined manually like blinds, while the modules are oriented automatically, in continuous or step-by-step mode, as in the previous embodiment, by the jack or the micro-motor, for example acting on a chain (36), on which are mounted lever arms (37), themselves acting on the blades (35) via a hinge pin (38) (see FIG. 5 ).
  • FIG. 6 shows the flaps in the closed position. To do this, the frames carrying the modules (35) slide at the upper edge of the frame (12).
  • the time range for programming the inclination is located in France between 10 a.m. and 4 p.m., that is to say the period which receives approximately 90% of the daily radiation.
  • the average value of the global radiation received during a day whose sunshine is discontinuous by oscillating shutters programmed in accordance with the invention is approximately twice that of a fixed module inclined at 60 °, compared to the vertical, which is the average slope of a roof.
  • the oscillation system according to the invention makes it possible to almost double the yield at equivalent surface.
  • Such a system is also suitable for mountainous regions, where snow covers a good part of winter, roofs, while the solar radiation is high.
  • This system is also easily achievable and generates relatively low production costs.
  • each of the modules is capable of integrating into any building, without generating additional sealing costs. Finally, such modules are easily accessible and their maintenance is simplified.
  • the photovoltaic module is replaced by a thermal sensor.
  • the objective is to use the thermal energy developed by the sun from daily exposure.
  • Each of the thermal sensors shown in more detail in FIG. 9, is composed of a metal box (21), for example made of galvanized steel or an aluminum-based alloy, lined inside by a thermal insulator (20), typically made of polyurethane foam.
  • This box (21) comprises a thermal absorber (19), made of copper welded to a copper tube of approximately 8 mm in diameter, and in which a heat transfer fluid circulates.
  • a tempered glass plate (17) covers the trunk (21).
  • the shutter fitted with such a thermal sensor obscures the window, like traditional shutters, and presents the rear face of the trunk outside, which can receive a material or a color adapted to the shade. of the building.
  • the swinging shutters are opened manually, turning them on their hinges.
  • the thermal sensors are then exposed to sunlight.
  • the temperature of the heat transfer fluid circulating in the tubes (19) then rises under the effect of the solar radiation, and the heat stored in the trunk (21).
  • the heat transfer fluid circulating in the tubes (19) transports the stored calories to a domestic hot water tank of the housing or to a heating circuit.
  • the principle always remains the same with regard to the variation in inclination of the flaps thus equipped.
  • the opening and especially the oscillation of the shutters are motorized to present a programmable orientation depending on the sunshine.
  • the objective is to maintain the orientation of the glazed plane (17) substantially perpendicular to the direction of the solar radiation, so as to accumulate the maximum of solar thermal energy.
  • the metal frame (18) is articulated at (23) at the level of the window panel (26).
  • An electric actuator (24) actuates a compass (25), at the request of an integrated clock or the like (not shown).
  • One of the arms of said compass is fixed to the wall, while the other is secured to the oscillating frame (18).
  • the frame according to the invention is intended to be implemented at the level of a cover for swimming pool or basin.
  • Such blankets are generally implemented in order to concentrate the heat emitted by the sun in the water, and thus to raise the temperature thereof, in addition to limiting heat loss at night.
  • this cover is equipped with a plurality of thermal or photovoltaic solar collectors, mounted on oscillating frames, themselves mounted on trolleys suitable for allowing the displacement of the frames and their arrangement above the swimming pool.
  • These carriages (30) are therefore capable of moving on either side of the basin.
  • the thermal sensors secured to the frame absorb the heat of the solar radiation and transmit it to a heat transfer fluid located at the bottom of the pool, or even to the water of a balloon. domestic hot water, or even the heating circuit of a home.
  • a heat transfer fluid located at the bottom of the pool, or even to the water of a balloon. domestic hot water, or even the heating circuit of a home.
  • photovoltaic sensors these produce a direct electric current, capable of supplying the technical rooms of the swimming pool, or even being regulated and transformed into alternating current to be used on an electricity distribution network.
  • Each of the frames (3), mounted on a carriage (30) movable on casters (32), is connected by a flexible and removable canvas (31), connecting the frame of a carriage to the consecutive carriage in order to constitute a certain continuity of the cover thus produced.
  • the frames (3) receiving a thermal or photovoltaic sensor on its upper face, is capable of being tilted continuously or in a step-by-step mode by means of specific members of the type of those previously described, in order to receive the maximum of solar radiation, the stroke of this inclination being advantageously motorized, like what has been indicated above.
  • Each photovoltaic module is for example composed of a network of crystalline silicon solar cells arranged in a sheet and connected to one another. This layer of cells is encapsulated in a thermoplastic resin ENA (ethylene-vinyl-acetate) which protects them from humidity, makes them stable to UN. and ensures their electrical isolation. Two sheets of glass sandwich this tablecloth, the total thickness of the resulting assembly being close to 45 mm. An aluminum frame supports the modules and rests on an axis (33) made mobile by a quarter circle identical to that of the sensors.
  • ENA ethylene-vinyl-acetate
  • the module Depending on the size of the module, it is tilted manually or electrically either by a jack which tows it, or by a motor which drives a chain integral with the sensor.
  • the efficiency of the modules is improved - by programming the inclination, which induces the orientation of the module constantly perpendicular to the solar radiation.
  • the sensors are placed horizontally, the carriages being in fact aligned along the pool. They are also likely to serve as railings. Depending on the programming, the sensors are raised during the day to follow the course of the sun. As a corollary, the fabrics (31) located between each sensor or module ensure the protection of the basin.
  • the temperature of the heat transfer fluid rises under the effect of solar radiation and the heat stored in the trunk (greater than 100 ° C. in summer).
  • the heat transfer fluid circulates and transports the stored calories to the pool water or the domestic hot water tank or to a heating circuit.
  • 10 m 2 of collectors supply between 50 to 70% of a home's hot water needs.
  • 10 m 2 of photovoltaic modules exposed to the south it has also been possible to show that the electricity produced represents between 30 to 50% of the electricity needs of a dwelling excluding heating.
  • thermal sensors and photovoltaic modules make it possible to combine the two types on the same cover of a swimming pool, alternating for example, thermal sensors and photovoltaic sensors.
  • a coverage area of around 30 m 2 produces enough energy to meet all the needs of a home in the south of France.
  • each sensor When using the pool, this cover should be removed.
  • each sensor is positioned in a position close to the vertical. Then the carriages (30) are moved starting with the last one, a guide fixed to the ground on each side of the basin holding the wheels in a direction parallel to the basin, like rails, so that the carriages remain parallel. A difference in length allows them to be embedded against each other and thus occupy a minimum of space at the end of the basin.
  • This device is easy to design, and given its ease of adaptation to existing supports, proves to be quite advantageous in terms of energy saving.

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Abstract

L'invention concerne un cadre (3) susceptible de recevoir sur l'une au moins de ses deux faces principales un capteur thermique ou photovoltaïque, caractérisé en ce que ledit cadre est orientable selon une plage de progression continue ou selon un mode pas à pas par rapport à l'éclairement solaire.

Description

CADRE ORIENTABLE MUNI D'UN CAPTEUR THERMIQUE OU D'UN CAPTEUR PHOTOVQLTAÏQUE
L'invention concerne le domaine technique de l'équipement des habitations individuelles et collectives, et plus spécifiquement, celui de la récupération d'énergie, notamment d'origine solaire.
Elle concerne ainsi un cadre orientable, susceptible de recevoir un capteur thermique ou photovoltaïque, et dont l'orientation est fonction de la course à la fois journalière et saisonnière du soleil.
Dans le cadre des productions d'énergie électrique et thermique, la mise en œuvre de panneaux est, à ce jour, largement connue. Ces panneaux sont traditionnellement intégrés dans une toiture, voire posés sur le sol. De fait, ils présentent une inclinaison constante, certes quelques fois optimisée, par rapport à l'éclairement solaire. Par voie de conséquence, en fonction de l'heure considérée de la journée et de la saison, ces panneaux sont très loin de développer les rendements nominaux pour lesquels ils sont conçus.
Les études effectuées ont pu montrer qu'il convenait de prévoir une inclinaison moyenne d'un tel panneau par rapport à la verticale de 30° en hiver, et de 60° en été. De fait, des panneaux ont été réalisés permettant cette double inclinaison. Cependant, cette double inclinaison fonctionne selon la règle du tout ou rien, c'est à dire qu'il n'y a pas de positions intermédiaires entre ces deux positions extrêmes, ni de quelconques progressions. Par voie de conséquence, si certes les rendements énergétiques sont améliorés, ils sont très loin d'être optimisés.
L'objectif de l'invention est de permettre une optimisation de cette récupération d'énergie, qu'elle soit d'origine électrique par transformation photovoltaïque, ou par simple accumulation thermique.
A cet effet, elle propose un cadre susceptible de recevoir sur l'une au moins de ses deux faces principales un capteur thermique ou photovoltaïque, caractérisé en ce que ledit cadre est orientable selon une plage de progression continue ou pas à pas par rapport à l'éclairement solaire. Avantageusement, cette orientation est réalisée au moyen d'un organe actionné automatiquement.
La progression pas à pas, pour des périodes typiques d'une dizaine de minutes, permet ainsi de tenir compte de la course du soleil, sans pour autant nécessiter un mécanisme relativement fastidieux à mettre au point pour assurer une progression en mode continue, en synchronisme avec ladite course du soleil.
L'organe actionneur peut être constitué d'un vérin électrique agissant directement au niveau du cadre ou par l'intermédiaire de compas, notamment symétriques, dont l'une des branches est solidaire du cadre, dans ce cas articulée au niveau de l'un de ses cotés sur un bâti, et dont l'autre est solidaire du bâti, sur lequel est articulé ledit cadre.
Le cadre en question peut en outre est translaté linéairement et, être utilisé comme volet coulissant ou oscillo-battant, afin de remplir en outre les fonctions d'occultation traditionnelle de la lumière pour l'habitat au niveau duquel il est mis en place.
Le cadre peut également être mis en œuvre au niveau des dispositifs de couverture solaire pour piscines et autres bassins.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des Figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique en vue latérale d'un cadre orientable articulé conformément à l'invention.
La figure 2 est une vue de face du cadre en question selon l'une des formes de réalisation de l'invention.
La figure 3 est une représentation schématique d'un cadre oscillant, faisant office de volet, et constituant une variante de la figure 1.
La figure 4 est une représentation schématique en perspective d'une autre forme de réalisation de l'invention, mettant en œuvre un cadre pour volet oscillo-battant, en position ouverte, dont la figure 5 est une vue de détail du mécanisme de fonctionnement des lames élémentaires constitutives. La figure 6 est une vue analogue à la figure 4, mais représentée en position semi- fermée.
La figure 7 est une vue latérale de la figure 6.
La figure 8 est une vue en section d'un cadre muni d'un capteur thermique. La figure 9 est une vue de détail d'un tel capteur thermique.
La figure 10 est une vue latérale de volet oscillo-battant muni d'un tel capteur thermique.
La figure 11 est une représentation schématique de plusieurs cadres conformes à l'invention, munis de capteurs thermiques ou photovoltaïques associés entre eux, et constituant un ensemble de couverture, notamment pour piscines ou bassins. La figure 12 est une vue du capteur en position sensiblement verticale.
Ainsi que déjà précisé, l'invention a plus spécifiquement trait à l'habitat collectif ou individuel, et est notamment destinée à être mise en œuvre , selon une première forme de réalisation au niveau des volets, munis de capteurs photovoltaïques, voire de capteurs thermiques.
S 'agissant de ces volets, il en existe différents systèmes, simples ou doubles, à ouverture manuelle ou motorisée. Parmi les différents types de modèles disponibles, on connaît les volets oscillants, oscillo-battants, et oscillo-coulissants, tous pouvant également être simple ou double à ouverture et à oscillation manuelles ou motorisées. De fait, différentes combinaisons peuvent être envisagées, sans qu'il y ait lieu de rentrer ici dans le détail.
Le volet (2) conforme à l'invention, comporte donc un cadre (3) orientable, et en l'espèce, articulé au niveau d'une fenêtre par un axe d'articulation horizontal (5). Ce cadre (3) reçoit sur sa face supérieure un module photovoltaïque (1), s'étendant sensiblement sur toute sa surface. Traditionnellement, un tel module est composé de cellules photovoltaïques, dont la fonction est de transformer l'énergie lumineuse en un courant électrique. Lorsque ladite énergie lumineuse pénètre dans le matériau semi-conducteur - constitutif des cellules, les photons porteurs de l'énergie électromagnétique permettent aux électrons de se libérer et ainsi de constituer un courant électrique. De tels modules photovoltaïques sont en soi bien connus, de sorte qu'il n'y a pas lieu ici de le décrire en détail. Il convient néanmoins de préciser qu'est traditionnellement associé à de tels modules un convertisseur - onduleur assurant la liaison avec le réseau électrique. Ainsi, un module fixe incliné à 60 ° par rapport à la vertical et présentant une surface de 0,5 m2, représentant envron 36 cellules de 100 cm2, produit 50 Watts crête sous un rayonnement de 1 000 W/m2. Selon l'invention, le module (1) est solidarisé au cadre (3) par tout moyen, et notamment une résine, ou tout système de collage ou de fixation mécanique traditionnelle.
Le volet de type battant est susceptible de recevoir un module sur chacune de ses deux faces, afin de recevoir le rayonnement en position ouverte et en position fermée. Le volet peut être réalisé en tout matériau, notamment en bois, matériau composite tel que résine de synthèse, en PNC, voire métallique.
A ce volet est associé un organe d'orientation ou d'inclinaison, destiné à conserver un angle sensiblement de 90° entre la surface du module photovoltaïque qu'il reçoit et le rayonnement solaire, en tenant compte de l'éclairement journalier et saisonnier.
Cet organe est soit manuel soit motorisé. A cet effet, le volet, ainsi que déjà dit, est solidarisé au cadre (3), notamment métallique. Le cadre est monté sur des pivots (5) ou un axe d'articulation, solidaires notamment du mur du tableau de la fenêtre considérée. Par ailleurs, deux compas symétriques (6) relient le cadre au mur, ainsi qu'on peut bien l'observer sur les figures 1 et 2. Ces compas sont actionnés au moyen d'un vérin (7), électrique notamment, de telle sorte à induire l'écartement ou au contraire le rapprochement du cadre (3) par rapport au mur, et ce, de manière continue ou en mode pas à pas. Dans ce dernier cas, un moteur approprié induit un déplacement du cadre, par exemple toutes les dix minutes.
Lorsque l'on met en œuvre des volets doubles de grande dimension, chaque compas est actionné par des vérins électriques (7), placés verticalement de chaque côté du tableau de la fenêtre (mode de réalisation non représenté). Les deux vérins agissent simultanément sur des compas qui se déplient sous l'effet de la pression. Les vérins électriques peuvent être commandés par une horloge programmée. Ils permettent ainsi de lever facilement les volets au cours de la journée et de les maintenir sensiblement selon un plan orienté à 90 ° par rapport au rayonnement solaire. Corollairement, ces vérins assurent leur fermeture en fin de journée.
Pour les volets simples, un seul vérin électrique suffit et agit sur les deux compas simultanément. Il est alors orienté sensiblement horizontalement, en haut du tableau, ainsi que cela apparaît par ailleurs sur les figures 1 et 2. On a représenté en relation avec la figure 3 une variante de réalisation de celle précédemment décrite. Dans celle-ci, l'ouverture ou la fermeture du cadre (3) s'effectue par le biais d'un vérin électrique (10), agissant au niveau d'un axe d'articulation (8), duquel s'étendent deux axes (9, 11), respectivement en direction du cadre et en direction de la fenêtre. Les axes (9,11) sont eux-même montés articulés au niveau du lieu de solidarisation à la fenêtre et au cadre.
Dans une autre forme de réalisation représentée en relation avec les figures 4 à 7, on met en œuvre des volets oscillo-battants, susceptibles de coulisser au niveau du bord supérieur de la fenêtre considérée. Un cadre métallique (12), de la taille du tableau de la fenêtre, est installé sur les gonds pré-existants. Ce cadre (12) reçoit un cadre support (40) de type oscillant, et équipé de deux volets photo-générateurs de type battant (13, 14). Chacun de ces deux volets est en fait composé d'une ou de plusieurs rangées de lames ou modules solaires (35), montés chacun sur un cadre (3), orientable et commandé simultanément notamment par un vérin électrique ou un micromoteur, commandé par une horloge.
Ainsi, le support (40) est incliné manuellement à l'instar de persiennes, alors que les modules sont orientés automatiquement, en mode continu ou pas à pas, comme dans le mode de réalisation précédent, par le vérin ou le micro-moteur, par exemple agissant sur une chaîne (36), sur laquelle sont montés des bras de levier (37), eux- mêmes agissant sur les lames (35) par l'intermédiaire d'un axe d'articulation (38) (voir figure 5).
On a représenté sur la figure 6 les volets en position fermée. Pour ce faire, les cadres portant les modules (35) coulissent au niveau du bord supérieur du cadre (12).
Grâce à ces différents volets munis donc de panneaux à orientation automatisée, des rendements élevés de production d'énergie électrique sont susceptibles d'être obtenus tout en conservant la fonctionnalité des volets. Avantageusement, la plage horaire de programmation de l'inclinaison est située en France entre 10 h et 16 h, c'est à dire la période qui reçoit environ 90% du rayonnement journalier.
La valeur moyenne du rayonnement global reçu pendant une journée dont l'ensoleillement est discontinu par des volets oscillants programmés conformément à l'invention, est d'environ deux fois supérieure à celle d'un module fixe incliné à 60°, par rapport à la verticale, qui est l'inclinaison moyenne d'une toiture. Ainsi, le système d'oscillation conforme à l'invention permet de quasiment doubler le rendement à surface équivalente. Un tel système s'avère également adapté aux régions montagneuses, où la neige recouvre une bonne partie de l'hiver, les toits, alors que le rayonnement solaire est élevé. Ce système est en outre facilement réalisable et engendre des coûts de revient relativement bas. En outre, chacun des modules est susceptible de s'intégrer à tout bâtiment, sans engendrer de surcoût d'étanchéité. Enfin, de tels modules sont facilement accessibles et leur maintenance est simplifiée.
Dans une autre forme de réalisation représentée en détail en relation avec les figures 8 à 10, on remplace le module photovoltaïque par un capteur thermique. L'objectif est d'utiliser l'énergie thermique développée par le soleil de l'exposition quotidienne. Chacun des capteurs thermiques, représentés plus en détail au niveau de la figure 9 est composé d'un coffre (21) métallique, par exemple réalisé en acier galvanisé ou en alliage à base d'aluminium, doublé à l'intérieur par un isolant thermique (20), typiquement constitué de mousse en polyuréthane. Ce coffre (21) comporte un absorbeur thermique (19), réalisé en cuivre soudé à un tube de cuivre d'environ 8 mm de diamètre, et dans lequel circule un fluide caloporteur. Une plaque de verre trempée (17) recouvre le coffre (21). En position fermée, le volet muni d'un tel capteur thermique, occulte la fenêtre, à l'instar de volets traditionnels, et présentent à l'extérieur la face arrière du coffre, qui peut recevoir un matériau ou une couleur adaptée à la teinte du bâtiment. L'ouverture des volets battants s'effectue manuellement, les faisant pivoter sur leurs gonds. Les capteurs thermiques se trouvent alors exposés à la lumière solaire. Pour accroître leur rendement, il suffit de pousser manuellement ou électriquement le cadre oscillant (16) qui peut prendre une inclinaison voisine de 45° C. La température du fluide caloporteur circulant dans les tubes (19) s'élève alors sous l'effet du rayonnement solaire, et la chaleur emmagasinée dans le coffre (21).
Le fluide caloporteur circulant dans les tubes (19) transporte les calories stockées vers un ballon d'eau chaude sanitaire du logement ou vers un circuit de chauffage. Le principe demeure toujours le même s 'agissant de la variation d'inclinaison des volets ainsi équipés. L'ouverture et surtout l'oscillation des volets sont motorisées pour présenter une orientation programmable fonction de l'ensoleillement. De la même manière que précédemment, l'objectif est de maintenir l'orientation du plan vitré (17) sensiblement perpendiculairement à la direction du rayonnement solaire, de telle sorte à accumuler le maximum d'énergie solaire thermique. On a représenté plus en détail en relation avec la figure 10, ce mode de fonctionnement. Le cadre métallique (18) est articulé en (23) au niveau du tableau de la fenêtre (26). Un vérin électrique (24) actionne un compas (25), sur injonction d'une horloge intégrée ou autre (non représentée). L'une des branches dudit compas est fixée au mur, alors que l'autre est solidarisée au cadre oscillant (18).
Ces volets réunissent trois fonctions :
- occulter les fenêtres ou les baies vitrées ;
- produire le jour de 30 à 70 % de l'eau chaude d'une habitation en fonction de l'ensoleillement régional ;
- isoler thermiquement les fenêtres, dont les déperditions sont élevées, notamment la nuit.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, représentée plus en détail en liaison avec les figures 11 et 12, le cadre conforme à l'invention est destiné à être mis en œuvre au niveau d'une couverture pour piscine ou bassin. De telles couvertures sont généralement mises en œuvre afin de concentrer la chaleur émise par le soleil dans l'eau, et ainsi élever la température de celle-ci, outre de limiter les déperditions de chaleur la nuit.
Selon l'invention, cette couverture est équipée d'une pluralité de capteurs solaires thermiques ou photovoltaïques, montés sur des cadres oscillants, eux-mêmes montés sur des chariots propres à permettre le déplacement des cadres et leur agencement au dessus de la piscine. Ces chariots (30) sont donc susceptibles de se déplacer de part et d'autre du bassin.
Ainsi, les capteurs thermiques solidarisés au cadre, à l'instar de ce qui a déjà été décrit, absorbent la chaleur du rayonnement solaire et la transmettent à un fluide caloporteur situé au fond de la piscine, voire à l'eau d'un ballon d'eau chaude sanitaire, ou même encore au circuit de chauffage d'une habitation. Lorsque la couverture est équipée de capteurs photovoltaïques, ceux-ci produisent un courant électrique continu, susceptible d'alimenter les locaux techniques de la piscine, voire être régulé et transformé en courant alternatif pour être utilisé sur un réseau de distribution d'électricité. Chacun des cadres (3), monté sur un chariot (30) mobile sur des roulettes (32), est relié par une toile souple et amovible (31), reliant le cadre d'un chariot au chariot consécutif afin de constituer une certaine continuité de la couverture ainsi réalisée. Les cadres (3), recevant un capteur thermique ou photovoltaïque sur sa face supérieure, est susceptible d'être incliné en continu ou selon un mode pas à pas au moyen d'organes spécifiques du type de ceux précédemment décrits, afin de recevoir le maximum de rayonnement solaire, la course de cette inclinaison étant avantageusement motorisée, à l'instar de ce qui a été indiqué précédemment.
Chaque module photovoltaïque est par exemple composé d'un réseau de cellules solaires au silicium cristallin disposées en nappe et reliées entre elles. Cette nappe de cellules est encapsulée dans une résine thermoplastique ENA (éthylène-vinyl-acétate) qui les protège de l'humidité, les rend stables aux UN. et assure leur isolement électrique. Deux feuilles de verre maintiennent en sandwich cette nappe, l'épaisseur totale de l'ensemble en résultant étant voisine de 45 mm. Un cadre aluminium supporte les modules et repose sur un axe (33) rendu mobile par un quart de cercle identique à celui des capteurs.
En fonction de la dimension du module, celui-ci est incliné manuellement ou électriquement soit par un vérin qui le tracte, soit par un moteur qui entraîne une chaîne solidaire du capteur. Le rendement des modules est amélioré - par la programmation de l'inclinaison, qui induit l'orientation du module constamment perpendiculaire par rapport au rayonnement solaire.
Pour recouvrir parfaitement la piscine tous les capteurs sont placés horizontalement, les chariots se trouvant de fait alignés le long du bassin. Ils sont susceptibles de servent en outre de garde-corps. En fonction de la programmation, les capteurs se relèvent au cours de la journée afin de suivre la course du soleil. Corollairement, les toiles (31) situées entre chaque capteur ou module assurent la protection du bassin.
Dans le cas des capteurs thermiques mis en place au niveau des cadres (3), la température du fluide caloporteur s'élève sous l'effet du rayonnement solaire et de la chaleur emmagasinée dans le coffre (supérieure à 100°C en été). Le fluide caloporteur circule et transporte les calories stockées vers l'eau du bassin ou le ballon d'eau chaude sanitaire du logement ou vers un circuit de chauffage. On a pu montrer que 10 m2 de capteurs fournissent entre 50 à 70 % des besoins en eau chaude d'une habitation. Dans le cas de 10 m2 de modules photovoltaïques exposés au sud, on a également pu montrer que l'électricité produite représente entre 30 à 50 % des besoins en électricité d'une habitation hors chauffage.
Le principe similaire des capteurs thermiques et des modules photovoltaïques permet de réunir les deux types sur la même couverture d'une piscine, en alternant par exemple, capteurs thermiques et capteurs photovoltaïques.
Une surface de couverture d'environ 30 m2 produit suffisamment d'énergie pour répondre à la totalité des besoins d'une habitation du sud de la France.
Lors de l'utilisation de la piscine, il convient de retirer cette couverture. A cet effet, chaque capteur est positionné dans une position proche de la verticale. Puis les chariots (30) sont déplacés en commençant par le dernier, un guide fixé au sol de chaque coté du bassin maintenant les roues selon une direction parallèle au bassin, à l'instar de rails, afin que les chariots demeurent parallèles. Une différence de longueur permet de les encastrer les uns contre les autres et d'occuper ainsi un minimum d'espace à l'extrémité du bassin.
On conçoit dès lors tout l'intérêt du dispositif conforme à l'invention, dans le cadre de la recherche d'une optimisation de l'exploitation de l'énergie solaire, énergie gratuite permettant de limiter les dégagements de gaz polluants, à l'origine de l'effet de serre et de ses conséquences.
Ce dispositif est de conception aisée, et compte tenu de sa facilité d'adaptation aux supports existants, s'avère tout à fait avantageux en termes d'économie d'énergie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Cadre (3) susceptible de recevoir sur l'une au moins de ses deux faces principales un capteur thermique ou photovoltaïque, caractérisé en ce que ledit cadre est orientable selon une plage de progression continue ou selon un mode pas à pas par rapport à l'éclairement solaire.
2. Cadre (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que son orientation est réalisée au moyen d'un organe actiom é automatiquement.
3. Cadre (3) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe actionneur est constitué par au moins un vérin électrique (7, 24) agissant directement au niveau du cadre ou par l'intermédiaire de compas (6, 25), notamment symétriques, dont l'une des branches est solidaire du cadre (3), dans ce cas articulée au niveau de l'un de ses cotés sur un bâti, et dont l'autre est solidaire dudit bâti, sur lequel est articulé le cadre.
4. Cadre (3) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est susceptible d'être translaté linéairement et, être utilisé comme volet coulissant ou oscillo-battant, afin de remplir en outre les fonctions d'occultation traditionnelle de la lumière pour l'habitat au niveau duquel il est mis en place.
5. Cadre (3) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est intégré dans un volet à panneaux multiples, chacun des panneaux (35) comportant un cadre (3) orientable.
6. Dispositif de couverture solaire pour piscine ou bassin, comprenant au moins un chariot (30) susceptible d'être déplacé de part et d'autre de la piscine, caractérisé en ce que le chariot reçoit au moins un cadre susceptible de recevoir sur l'une au moins de ses deux faces principales un capteur thermique ou photovoltaïque orientable selon une plage de progression continue par rapport à l'éclairement solaire.
7. Dispositif de couverture solaire pour piscine ou bassin selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une toile souple et amovible (31), reliant le cadre d'un chariot au chariot consécutif, afin de constituer une certaine continuité de la couverture ainsi réalisée. Dispositif de couverture solaire pour piscine ou bassin selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'orientation du cadre dont est muni chacun des chariots (30) est réalisée au moyen d'un organe actionné automatiquement, constitué par au moins un vérin électrique agissant directement au niveau du cadre ou par l'intermédiaire de compas, notamment symétriques, dont l'une des branches est solidaire du cadre (3), articulé sur le chariot, et dont l'autre est solidaire dudit bâti, sur lequel est articulé le cadre.
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