FR2974375A1 - Systeme de recuperation des apports solaires sur une toiture traditionnelle en pente - Google Patents
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Abstract
Système de récupération des apports solaires sur une toiture traditionnelle en pente. Il comporte, entre les chevrons (1) et les liteaux (4), d'une part un écran (2) de sous toiture et des contre-liteaux (3) superposés aux chevrons (1), d'autre part un collecteur (7) d'air préchauffé par les éléments (5) de couverture.
Description
L'invention concerne un système de récupération des apports solaires sur une toiture traditionnelle en pente, c'est-à-dire sur une toiture en pente recouverte d'éléments de couverture de petite ou grande taille (tuiles en terre cuite, tuiles en béton, ardoises, lauze, bardeaux métalliques, par exemple).
Le document US 7 231 744 décrit un système de ventilation de toit métallique consistant à placer une deuxième couverture au dessus de la première, avec des entretoises entre les deux pour créer un passage d'air, et à pomper cet air pour une utilisation domestique, chauffage du bâtiment, ou industrielle, production d'électricité, par exemple. Une telle disposition, qui exige un doublage de la couverture du bâtiment, n'est envisageable que pour un bâtiment à couverture métallique et en aucun cas pour une couverture de toit traditionnelle. Un but de l'invention est de proposer un système de récupération des apports solaires sur une toiture traditionnelle en pente. Un autre but de l'invention est de proposer un système de récupération des apports 15 solaires qui respecte l'aspect extérieur d'une toiture traditionnelle. L'invention a pour objet un système de récupération des apports solaires, sur une toiture traditionnelle en pente constituée de chevrons, de liteaux et d'éléments de couverture, caractérisé en ce qu'il comporte, entre les chevrons et les liteaux, d'une part un écran de sous-toiture et des contre-liteaux superposés aux chevrons, d'autre 20 part un collecteur d'air préchauffé par les éléments de couverture. De préférence, l'écran de sous-toiture est disposé sur les chevrons et maintenu par les contre-liteaux. Avantageusement, le collecteur d'air est disposé sur l'écran de sous-toiture. De préférence, le collecteur d'air est d'une hauteur inférieure ou égale à celle des 25 contre-liteaux. Avantageusement, le collecteur d'air est constitué d'éléments modulaires, en forme de tubes creux, se raccordant les uns aux autres. De manière avantageuse, chaque élément modulaire présente sur ses faces, des ouvertures à section de passage réglable individuellement.
De préférence, le collecteur porte à une extrémité une pièce de raccordement à une gaine d'aspiration. De manière avantageuse, le collecteur est constitué de plusieurs corps de collecteur, réunis à une extrémité par une pièce commune de raccordement à la gaine.
De manière avantageuse, la pièce de raccordement comporte un clapet anti-retour. De préférence, la clapet anti-retour est piloté pour maîtriser le débit d'air chaud collecté. L'invention a aussi pour objet l'utilisation du système de récupération des apports solaires mentionné ci-dessus pour l'alimentation de l'équipement de valorisation 10 énergétique d'un bâtiment. De préférence, le système de récupération des apports solaires mentionné ci-dessus est utilisé pour l'alimentation de la source froide d'une pompe à chaleur. D'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, avec référence au dessin annexé, d'un 15 exemple de réalisation donné à titre illustratif et non limitatif. Sur les dessins : - la figure 1 représente une vue en perspective d'une toiture traditionnelle en pente organisée pour la mise en oeuvre du système de récupération des apports solaires, selon l'invention ; - la figure 2 représente un exemple de réalisation d'un collecteur d'air ; 20 - la figure 3 représente un autre exemple de réalisation d'un collecteur d'air. A titre d'exemple, la toiture traditionnelle en pente d'une maison individuelle est celle qui bénéficie le plus des apports solaires, en raison de sa grande surface et de son orientation favorable à l'ensoleillement. En condition favorable d'ensoleillement, la température des tuiles en terre cuite peut 25 être supérieure à la température de l'air extérieur, de plus de 10 °C l'hiver, et de plus de 30°C l'été. La couverture en terre cuite est une source de calories exploitable pour la performance énergétique du bâtiment.
La figure 1 représente schématiquement une toiture traditionnelle en pente organisée pour la mise en oeuvre du système de récupération des apports solaires, et dont la structure est décrite du bas vers le haut. Sur les chevrons 1 est disposé un écran 2 de sous-toiture, maintenu sur les chevrons 1 par des contre-liteaux 3 superposés aux chevrons 1, selon la ligne de pente de la toiture. Entre les chevrons 1 et sous l'écran 2 de sous-toiture est prévu un isolant, non représenté. Perpendiculairement aux contre-liteaux 3 sont fixés des liteaux 4 qui portent les éléments de couverture 5, tels que des tuiles et accessoires. Ainsi, entre l'écran 2 de sous-toiture et les éléments de couverture 5 se développe une lame d'air 6 dont l'épaisseur correspond à la hauteur des contre-liteaux 3 et des liteaux 4. Cette lame d'air 6 est préchauffée par les éléments de couverture 5. Sur l'écran 2 de sous-toiture est disposé un collecteur 7 d'air, portant à une extrémité une pièce 8 de raccordement à une gaine 9 d'aspiration, qui alimente l'équipement de valorisation énergétique du bâtiment. Le collecteur 7 est disposé perpendiculairement à la ligne de pente de la toiture. Dans l'exemple représenté, il est de forme parallélépipédique, et d'une hauteur inférieure ou égale à celle des contre-liteaux 3. Il est de préférence constitué d'éléments modulaires 10 de collecteur, se présentant sous forme de tubes creux, de préférence parallélépipédiques, se raccordant les uns aux autres pour constituer un collecteur de la longueur voulue (figure 2). Les éléments 10 de collecteur sont en matière plastique, composite ou métallique, par exemple. Sur leurs faces aval, amont et supérieure, ils présentent des ouvertures 11 à section de passage réglable individuellement, constituant ensemble un dispositif d'équilibrage et d'homogénéisation de l'aspiration de l'air préchauffé dans la lame d'air 6.
La face terminale 12 de l'élément 10 d'extrémité du collecteur 7 est fermée. La pièce de raccordement 8 à la gaine 9 est avantageusement équipée d'un clapet anti-retour, piloté ou non, par exemple un clapet en métal à mémoire de forme. Le clapet anti-retour permet de maîtriser le débit d'air chaud collecté et envoyé dans la gaine 9, et d'éviter toute perturbation de la ventilation naturelle sur le toit lorsqu'il n'y a pas d'aspiration. Le clapet piloté participe à la réalisation d'un système de gestion de l'énergie récupérée.
Selon un mode de réalisation particulier (figure 3), le collecteur 7 est constitué de deux corps 13, 14 de collecteur, réunis à une extrémité par une pièce de raccordement 8 commune, équipée d'un clapet anti-retour, et raccordée à une gaine 9 unique. Dans l'exemple de la figure 3, les deux corps 13, 14 de collecteur sont parallèles, mais ils peuvent être alignés, de part et d'autre de la pièce de raccordement 8. La structure modulaire du collecteur 7 permet d'ajuster sa longueur en fonction des points singuliers de la toiture, tels que cheminée, sortie de toit, fenêtre de toit, panneau solaire, par exemple.
Le collecteur 7 peut être installé à tout endroit de la toiture (faîtage, égout, plain carré) à la fois lors de la réalisation de la toiture, ou lors de sa rénovation. Lorsqu'il est installé sur plusieurs chevrons (figure 1) les contre-liteaux 3 sont interrompus sur la largeur du collecteur 7. Comme la hauteur du collecteur 7 est inférieure ou égale à celle des contre-liteaux, et que le collecteur présente des sections de passage d'air aussi bien sur les côtés aval et amont, la circulation de l'air préchauffé par les éléments de couverture est toujours assurée en l'absence d'aspiration par la gaine 9. En cas d'aspiration par la gaine 9, le réglage individuel de la section de passage des ouvertures 1l, aussi bien sur les côtés aval et amont que sur le dessus du collecteur 7 assure un équilibrage de la récupération de l'air préchauffé par les tuiles.
Il en résulte une récupération équilibrée et homogène de l'air situé dans la lame d'air 6 sous une toiture traditionnelle en pente. L'association en parallèle de plusieurs corps de collecteur permet d'optimiser la récupération des apports solaires. La lame d'air 6 qui circule entre l'écran 2 de sous-toiture et les éléments 5 de couverture est préchauffée par les apports solaires sur les éléments 5 de couverture. L'air prélevé par le collecteur 7 du système de récupération et transmis par la gaine 9, alimente tout au long de l'année, d'une part la source froide d'une pompe à chaleur utilisée pour le chauffage de l'eau chaude sanitaire (ballon thermodynamique) ou pour le chauffage du bâtiment (pompe à chaleur air/air, ventilation mécanique contrôlée à double flux, par exemple), d'autre part un système de stockage thermique permettant de restituer ultérieurement des calories aux équipements de valorisation des apports solaires précités, par exemple aux heures de forte demande en électricité. Le système de récupération des apports solaires permet de réduire les consommations énergétiques annuelles du bâtiment (jusqu'à 5 kWh/m2.an). Le système de récupération est apte à être intégré de manière simple et à faible coût dans une construction neuve ou en rénovation. Enfin, il présente l'avantage de préserver l'esthétisme de la toiture traditionnelle en pente. Il peut être envisagé d'installer des collecteurs en aval et en amont de panneaux photovoltaïques. Ces panneaux dont le but est de transformer l'énergie solaire en électricité s'échauffent de manière importante et constituent donc une source de calories intéressante à collecter.
Claims (1)
- REVENDICATIONS1/ Système de récupération des apports solaires, sur une toiture traditionnelle en pente constituée de chevrons (1), de liteaux (4) et d'éléments de couverture (5), caractérisé en ce qu'il comporte, entre les chevrons (1) et les liteaux, d'une part un écran (2) de sous-toiture et des contre-liteaux (3) superposés aux chevrons (1), d'autre part un collecteur (7) d'air préchauffé par les éléments (5) de couverture. 2/ Système de récupération selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'écran (2) de sous-toiture est disposé sur les chevrons (1) et maintenu par les contre-liteaux (3). 3/ Système de récupération selon la revendication 2 caractérisé en ce que le collecteur (7) d'air est disposé sur l'écran (2) de sous-toiture. 4/ Système de récupération selon la revendication 3 caractérisé en ce que le collecteur (7) d'air est d'une hauteur inférieure ou égale à celle des contre-liteaux (3). 5/ Système de récupération selon la revendication 4 caractérisé en ce que le collecteur (7) d'air est constitué d'éléments modulaires (10), en forme de tubes creux, se raccordant les uns aux autres. 6/ Système de récupération selon la revendication 5 caractérisé en ce que chaque élément modulaire (10) présente sur ses faces, des ouvertures (11) à section de 20 passage réglable individuellement. 7/ Système de récupération selon la revendication 1 caractérisé en ce que le collecteur (7) porte à une extrémité une pièce (8) de raccordement à une gaine (9) d'aspiration. 8/ Système de récupération selon la revendication 7 caractérisé en ce que le 25 collecteur (7) est constitué de plusieurs corps (13, 14) de collecteur, réunis à une extrémité par une pièce commune (8) de raccordement à la gaine (9). 9/ Système de récupération selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que la pièce (8) de raccordement comporte un clapet anti-retour. 10/ Système de récupération selon la revendication 9 caractérisé en ce que le clapet 30 anti-retour est piloté pour maîtriser le débit d'air chaud collecté. 611/ Utilisation du système de récupération des apports solaires selon l'une des revendications 1 à 9 pour l'alimentation de l'équipement de valorisation énergétique d'un bâtiment. 12/ Utilisation du système de récupération des apports solaires selon la revendication 5 11 pour l'alimentation de la source froide d'une pompe à chaleur.
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