FR3005145A1 - Dispositif de chauffage et/ou de rafraichissement a paroi ayant un capteur thermique solaire et un element de stockage d'energie thermique - Google Patents

Dispositif de chauffage et/ou de rafraichissement a paroi ayant un capteur thermique solaire et un element de stockage d'energie thermique Download PDF

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Abstract

Un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment comprend une paroi destinée à constituer une partie de mur ou de toit d'un bâtiment et à délimiter de part et d'autre de la paroi un environnement extérieur (EX) au bâtiment et un environnement intérieur (EI) du bâtiment. La paroi est constituée par un empilement comprenant un capteur thermique solaire (10) tourné du côté de l'environnement extérieur (EX) et délimitant un premier volume de circulation fluidique (V1) d'un premier flux de fluide caloporteur à travers le capteur thermique solaire, un élément de stockage d'énergie thermique (12), et un premier élément thermiquement isolant (11) interposé entre le capteur thermique solaire et l'élément de stockage d'énergie thermique.

Description

Dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement à paroi ayant un capteur thermique solaire et un élément de stockage d'énergie thermique 10 Domaine technique de l'invention L'invention concerne un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement 15 pour bâtiment, comprenant une paroi destinée à constituer une partie de mur ou de toit d'un bâtiment et à délimiter de part et d'autre de la paroi un environnement extérieur au bâtiment et un environnement intérieur du bâtiment. 20 L'invention a pour objet également un procédé de fonctionnement d'un tel dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment. État de la technique 25 Afin de valoriser l'énergie solaire, des concepts associant les propriétés d'inertie d'un mur et l'effet de serre au travers d'un vitrage ont été développés. Un premier concept est connu sous la dénomination de « mur capteur », 30 par exemple développé dans le document CN201575609. Dans le cas d'un mur capteur, le rayonnement solaire est valorisé par effet de serre en disposant un vitrage devant un mur en béton et en laissant entre les deux une lame d'air, formant un capteur thermique solaire. Le mur en béton est directement en contact avec la lame d'air et il est étanche à l'air. L'énergie est transmise par conduction à travers le mur depuis la lame d'air chauffée par effet de serre, puis par rayonnement et convection à l'air d'une pièce du bâtiment. Cette transmission se fait avec un déphasage pouvant atteindre 11 heures si l'épaisseur de béton du mur est de 40 cm. Ce déphasage permet de chauffer la pièce au moment où il n'y a plus de soleil.
Un deuxième concept est connu sous la dénomination de « mur Trombe ». Il s'agit d'un vitrage délimitant une lame d'air avec un mur, couramment en béton. Cela constitue également un capteur thermique solaire de la même manière que dans le cas d'un mur capteur, décrit précédemment. Par contre, à la différence du mur capteur, des ouvertures haute et basse sont réalisées dans le mur afin de créer une circulation d'air entre la lame d'air et l'air de la pièce à chauffer. L'air provenant de l'extérieur par l'ouverture basse et chauffé en remontant dans la lame d'air pénètre dans la pièce par l'ouverture haute durant un mode de fonctionnement associé à la période hivernale. Durant un mode de fonctionnement associé à la période estivale, de l'air intérieur est prélevé par l'ouverture haute. L'apport calorifique dans la lame d'air sert de thermosiphon en forçant les évacuations d'air chaud de la maison au niveau de l'ouverture basse vers l'extérieur. Le mur Trombe peut aussi être utilisé selon un mode de fonctionnement en circuit fermé dans lequel l'air prélevé dans la maison au niveau de l'ouverture inférieure est chauffé dans la lame d'air et est rejeté dans la maison par l'ouverture haute. 3005 145 3 En raison de pertes thermiques importantes du mur en direction du capteur thermique solaire, le mur capteur ou le mur Trombe restitue beaucoup moins d'énergie thermique que celle qu'il reçoit. Afin de limiter ces pertes, il faut classiquement prévoir une isolation thermique ou un 5 ombrage à l'extérieur du vitrage, du côté de l'environnement extérieur, ou mettre en oeuvre un double vitrage. Ceci est nécessaire pour éviter une surchauffe du mur en été la journée et pour éviter que le mur ne se refroidisse trop vite la nuit, notamment durant les périodes hivernales. 10 Ces problématiques connues sont contraignantes pour la mise en oeuvre du dispositif. Celui-ci s'avère alors coûteux, complexe à implémenter et à gérer au quotidien. Le document W08500212A1 décrit une variante du mur Trombe qui 15 améliore son efficacité. Il s'agit d'un panneau formé par un empilement avec un capteur thermique solaire dans lequel une lame d'air est emprisonnée et un réservoir d'énergie thermique traversé par l'air à chauffer. Le réservoir est agencé de sorte à constituer un échangeur thermique suivant la direction d'empilement favorisant autant que 20 possible les transferts thermiques ente la lame d'air et l'air à chauffer. Le flux caloporteur entrant dans le panneau et circulant à travers le réservoir est séparé en deux, de sorte qu'une partie de ce flux participe à la fonction d'échange thermique et de transfert thermique, en circulant dans des canaux délimités par des ailettes formées dans le réservoir. 25 Toutefois, cette solution ne répond pas aux problématiques listées ci- dessus. Un système utilisant un capteur thermique solaire et un stockage d'énergie thermique placés en série est décrit dans le document 30 FR2529999A1. Mais ce système est très volumineux et encombrant, et manque de souplesse d'utilisation car le flux de fluide caloporteur circulant dans le capteur thermique solaire traverse toujours le stockage d'énergie thermique. Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus.
Notamment, un objet de l'invention est de fournir un tel dispositif qui soit compact et peu volumineux, facile de mise en oeuvre, moins onéreux que les solutions existantes présentées ci-dessus, tout en étant facile à implémenter et à gérer au quotidien.
Ce but peut être atteint par un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment, comprenant une paroi destinée à constituer une partie de mur ou de toit d'un bâtiment et à délimiter de part et d'autre de la paroi un environnement extérieur au bâtiment et un environnement intérieur du bâtiment, la paroi étant constituée par un empilement comprenant : - un capteur thermique solaire tourné du côté de l'environnement extérieur et délimitant un premier volume de circulation fluidique d'un premier flux de fluide caloporteur à travers le capteur thermique solaire, - un élément de stockage d'énergie thermique, - un premier élément thermiquement isolant interposé entre le capteur thermique solaire et l'élément de stockage d'énergie thermique. L'élément de stockage peut comporter un matériau à changement de phase.
Le premier élément thermiquement isolant comprend de préférence des faces externe et interne opposées suivant la direction d'empilement et respectivement tournées vers le capteur thermique solaire et vers l'élément de stockage et la face externe du premier élément thermiquement isolant peut délimiter une partie du premier volume de circulation fluidique. Le capteur thermique solaire comprend préférentiellement une cloison transparente à au moins une partie des rayonnements du soleil provenant de l'environnement extérieur avec interposition d'un intervalle par rapport au premier élément thermiquement isolant de sorte à délimiter le premier volume de circulation fluidique, notamment sous la forme d'une lame d'air, entre la cloison transparente et le premier élément thermiquement isolant. L'élément de stockage peut délimiter un deuxième volume de circulation fluidique distinct du premier volume de circulation fluidique et assurant la circulation d'un deuxième flux d'un fluide caloporteur à travers l'élément de stockage, notamment de même nature que celui circulant à travers le capteur thermique solaire, le premier élément thermiquement isolant s'opposant aux transferts thermiques, suivant l'épaisseur de la paroi, entre le fluide caloporteur présent dans le deuxième volume de circulation fluidique et le capteur thermique solaire. L'élément de stockage comprend préférentiellement des éléments solides formés dans un matériau de stockage d'énergie thermique imperméable au fluide caloporteur circulant dans le deuxième volume de circulation fluidique et lesdits éléments solides délimitent entre eux le deuxième volume de circulation fluidique.
Le deuxième volume de circulation fluidique peut notamment comprendre une pluralité de passages tubulaires, notamment parallèles et verticaux, débouchant chacun à ses deux extrémités au niveau de l'épaisseur de l'élément de stockage.
Le dispositif peut comprendre un élément de circulation réalisant sélectivement : - une circulation forcée du premier flux, notamment de l'air, à travers le capteur thermique solaire uniquement, - une circulation forcée du deuxième flux, notamment de l'air, à travers l'élément de stockage uniquement, - une circulation forcée simultanée du premier flux à travers le capteur thermique solaire et du deuxième flux à travers l'élément de stockage. L'empilement comprend de préférence un deuxième élément thermiquement isolant, disposé entre l'élément de stockage et l'environnement intérieur d'une manière isolant thermiquement l'élément de stockage et le fluide caloporteur présent dans le deuxième volume de circulation fluidique par rapport à l'environnement intérieur. Le dispositif peut comprendre un collecteur fluidique, notamment délimité au moins en partie par l'élément de stockage, dans lequel le premier flux de fluide caloporteur ayant circulé à travers le capteur thermique solaire peut circuler avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur ou extérieur et dans lequel le deuxième flux de fluide caloporteur ayant circulé à travers l'élément de stockage peut circuler avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur ou extérieur. Il peut également comprendre : - au moins un premier élément fluidique permettant de prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur et/ou de rejeter du fluide caloporteur vers l'environnement extérieur, - au moins un deuxième élément fluidique permettant de prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement intérieur et/ou de rejeter du fluide caloporteur vers l'environnement intérieur, - un système de distribution régulant la circulation du fluide caloporteur prélevé par lesdits premier et deuxième éléments fluidiques à travers le capteur thermique solaire et/ou à travers l'élément de stockage, - et une unité de pilotage commandant le système de distribution en choisissant sélectivement parmi un ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement du dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement, le système de distribution étant configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend : - un premier mode dans lequel le fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur ou depuis l'environnement intérieur circule à travers le capteur thermique solaire uniquement, avant d'être rejeté dans l'environnement extérieur ou dans l'environnement intérieur, - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide 20 caloporteur prélevé (F9) depuis l'environnement extérieur circule à travers le capteur thermique solaire et à travers l'élément de stockage, avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur. Le système de distribution peut être configuré de sorte que dans le deuxième mode de fonctionnement, le fluide caloporteur prélevé depuis 25 l'environnement extérieur circule successivement à travers le capteur thermique solaire puis à travers l'élément de stockage, avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur. Le système de distribution peut être configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend un troisième mode dans lequel le fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur ou depuis l'environnement intérieur circule à travers l'élément de stockage uniquement, avant d'être rejeté dans l'autre environnement.
Le système de distribution peut être configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend un quatrième mode de fonctionnement dans lequel du fluide caloporteur circule en boucle à travers le capteur thermique solaire puis à travers l'élément de stockage.
Le système de distribution peut être configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend un cinquième mode de fonctionnement dans lequel du fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur circule à travers l'élément de stockage avant d'être rejeté dans l'environnement extérieur.
Le système de distribution peut être configuré de sorte que dans le cinquième mode, le fluide caloporteur ayant circulé à travers l'élément de stockage circule à travers le capteur thermique solaire avant d'être rejeté dans l'environnement extérieur. Le système de distribution peut être configuré de sorte que dans le quatrième mode et/ou le cinquième mode, du fluide caloporteur est prélevé depuis l'environnement extérieur et est rejeté dans l'environnement intérieur, notamment sans circuler ni à travers le capteur thermique solaire ni à travers l'élément de stockage. Un objet consiste également en un procédé de fonctionnement d'un tel dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment qui comprend une étape consistant à prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur et/ou depuis l'environnement intérieur, puis une étape de pilotage de la manière de distribuer et de faire circuler le fluide caloporteur prélevé entre l'élément de stockage et/ou le capteur thermique solaire, puis une étape consistant à rejeter le fluide caloporteur préalablement prélevé vers l'environnement extérieur et/ou vers l'environnement intérieur, ladite étape de pilotage étant réalisée de sorte à faire fonctionner le dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement dans un mode de fonctionnement sélectionné parmi ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement du dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la 15 description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de dispositif selon l'invention, 20 - la figure 2 est une vue en perspective de l'élément de stockage d'énergie thermique utilisé dans le dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique en coupe verticale suivant l'épaisseur transversale du dispositif des figures 1 et 2, - les figures 4 et 5 sont associées au fonctionnement du dispositif 25 lorsqu'il fonctionne dans une première variante d'un premier mode de fonctionnement, - les figures 6 et 7 sont associées au fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans une deuxième variante du premier mode de fonctionnement, - les figures 8 et 9 sont associées au fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans un deuxième mode de fonctionnement, - les figures 10 et 11 sont associées au fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans un troisième mode de fonctionnement, - les figures 12 et 13 sont associées au fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans un quatrième mode de fonctionnement, - les figures 14 et 15 sont associées au fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans un cinquième mode de fonctionnement.
Description de modes préférentiels de l'invention De manière générale, la description qui va suivre en référence aux figures 1 à 15 concerne un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment ainsi que son procédé de fonctionnement. Il s'agit notamment de faire fonctionner le dispositif selon un mode de fonctionnement sélectionné parmi une pluralité de modes de fonctionnement prédéterminés, qui seront détaillés plus loin. Principalement, la solution utilise un capteur thermique solaire 10, un élément de stockage d'énergie thermique 12, l'ensemble étant agencé de sorte à permettre une bonne protection solaire ou thermique et à présenter une bonne efficacité pour le chauffage en période hivernale et/ou pour le rafraîchissement en période estivale. En référence à la figure 1 par exemple, le dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement comprend une paroi destinée à constituer une partie de mur ou de toit d'un bâtiment et à délimiter de part et d'autre de la paroi un environnement extérieur noté « EX » au bâtiment et un environnement intérieur noté « El » du bâtiment. Autrement dit, la paroi est destinée à entrer dans la constitution d'une enveloppe extérieure du bâtiment.30 La paroi est de préférence sous la forme d'un panneau d'un seul tenant dont les éléments qui le composent sont fixés les uns aux autres, la paroi étant d'un seul tenant dans ce cas. Cette paroi peut éventuellement permettre une tenue structurelle de l'enveloppe extérieure du bâtiment.
Autrement dit, la paroi peut être porteuse, c'est-à-dire reprendre des efforts issus de la portance du bâtiment de sorte à éviter son effondrement. Toutefois, il reste qu'elle peut éventuellement être non-porteuse à la manière d'une fenêtre classique par exemple.
Le dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement peut permettre de réaliser une opération de chauffage de l'environnement intérieur El, notamment mais non exclusivement lorsque l'environnement intérieur El est plus chaud que l'environnement extérieur EX, grâce à la présence du capteur thermique solaire 10 notamment. Il peut permettre, alternativement ou en combinaison, de réaliser une opération de rafraîchissement de l'environnement intérieur El, notamment mais non exclusivement lorsque l'environnement intérieur El est plus froid que l'environnement extérieur EX. Il peut aussi permettre une opération de chauffage de l'environnement intérieur El, notamment mais non exclusivement lorsque l'environnement intérieur El est plus froid que l'environnement extérieur EX. Enfin, il peut aussi permettre une opération de rafraîchissement de l'environnement intérieur El, notamment mais non exclusivement lorsque l'environnement intérieur El est plus chaud que l'environnement extérieur EX.
La paroi est globalement plane dans un plan défini par les directions longitudinale X et verticale Z, et son épaisseur est comptée suivant la direction transversale Y. La direction longitudinale X correspond à la largeur de la paroi, la direction verticale Z correspond à la hauteur de la paroi. L'épaisseur de la paroi correspond à la dimension allant de l'environnement extérieur EX à l'environnement intérieur El ou réciproquement, selon la direction transversale Y. La paroi est constituée par un empilement réalisé suivant une direction d'empilement correspondant à l'épaisseur de la paroi, donc suivant la direction Y, qui comprend les éléments suivants en allant de l'environnement extérieur EX vers l'environnement intérieur El : - un capteur thermique solaire 10 qui délimite un premier volume de circulation fluidique V1 adapté à la circulation d'un premier flux de fluide caloporteur à travers l'capteur thermique solaire 10, - un premier élément thermiquement isolant 11, notamment sous la forme d'un panneau ou une couche en matériau thermiquement isolant, - un élément de stockage d'énergie thermique 12, le premier élément thermiquement isolant 11 s'opposant aux transferts thermiques, suivant l'épaisseur de la paroi, entre l'élément de stockage d'énergie thermique 12 et le fluide caloporteur présent dans le premier volume de circulation fluidique V1. Autrement dit, la paroi est constituée par un empilement comprenant : - un capteur thermique solaire 10 tourné du côté de l'environnement extérieur EX et délimitant un premier volume de circulation fluidique V1 d'un premier flux de fluide caloporteur à travers le capteur thermique solaire, - un élément de stockage d'énergie thermique 12, - un premier élément thermiquement isolant 11 interposé entre le capteur thermique solaire et l'élément de stockage d'énergie thermique. Le capteur thermique solaire 10 est capable de capter de la chaleur par apport de calories au premier flux depuis l'environnement extérieur EX, notamment par l'intermédiaire de rayonnements solaires incidents sur le capteur thermique solaire 10, et de transmettre tout ou partie de cette chaleur captée au fluide caloporteur qui circule dans le premier volume de circulation fluidique V1. Par exemple, un tel fonctionnement est envisagé durant les périodes diurnes en période hivernale.
Par ailleurs, le capteur thermique solaire 10 peut de préférence aussi constituer un élément refroidisseur ; il est en particulier capable de capter de la fraicheur par apport de frigories au premier flux depuis l'environnement extérieur EX et de transmettre tout ou partie de cette fraicheur captée au fluide caloporteur qui circule dans le premier volume de circulation fluidique V1 délimité dans le capteur thermique solaire 10. Ce captage de fraicheur peut se faire par conduction d'énergie thermique à travers la cloison transparente 14 puis par rayonnement et convection au fluide caloporteur présent dans le volume V1. Par exemple, un tel fonctionnement est envisagé durant les périodes nocturnes en période estivale. L'élément de stockage d'énergie thermique 12 peut comporter un matériau à changement de phase, tel que de la paraffine. L'utilisation du matériau à changement de phase permet d'avoir une bonne inertie thermique tout en limitant l'épaisseur de la paroi. Toutefois, toute autre nature de matériau peut être envisagée dès lors qu'elle remplit la fonction de stockage d'énergie thermique sous la forme de chaleur ou de fraicheur. Par exemple, il peut être formé par un bloc parallélépipédique dans une matière plastique, dont l'avantage est la légèreté et le coût assez faible, ou bien dans une matière métallique, de préférence à base d'aluminium. Dans la variante illustrée, le premier élément thermiquement isolant 11 est globalement parallélépipédique et plan dans un plan défini par les directions longitudinale X et verticale Z, et son épaisseur est comptée suivant la direction transversale Y. De même, l'élément de stockage d'énergie thermique 12 est de préférence monobloc (voir figure 2) et il est globalement plan dans un plan défini par les directions longitudinale X et verticale Z, et son épaisseur est comptée suivant la direction transversale Y.
Le premier élément thermiquement isolant 11 comprend des faces externe 11a et interne 11 b opposées suivant la direction d'empilement, i.e. suivant la direction Y, et respectivement tournées vers le capteur thermique solaire 10 et vers l'élément de stockage d'énergie thermique 12. Ceci permet de limiter l'encombrement et d'améliorer l'efficacité, la face externe 11a du premier élément thermiquement isolant 11 délimite une partie du premier volume de circulation fluidique V1 et la face interne llb du premier élément thermiquement isolant 11 est de préférence en contact avec l'élément de stockage 12 au niveau de sa face externe 12a.
Le premier élément thermiquement isolant 11 est pris en sandwich suivant la direction d'empilement, ici la direction transversale Y, entre d'une part le capteur thermique solaire 10 (tout en participant de préférence à la délimitation du premier volume de circulation fluidique V1 par l'intermédiaire de sa face externe 11b) et d'autre part une face externe 12a du capteur thermique solaire 12. Le capteur thermique solaire 10 comprend de préférence une cloison transparente 14 à au moins une partie des rayonnements du soleil provenant de l'environnement extérieur EX avec interposition d'un intervalle repéré « D» par rapport au premier élément thermiquement isolant 11 de sorte à délimiter le premier volume de circulation fluidique V1, notamment sous la forme d'une lame d'air, entre la cloison transparente 14 et le premier élément thermiquement isolant 11 au niveau de sa face externe 11a.30 L'élément de stockage d'énergie thermique 12 délimite de préférence un deuxième volume de circulation fluidique V2 distinct du premier volume de circulation fluidique V1. Ce deuxième volume de circulation V2 assure la circulation d'un deuxième flux d'un fluide caloporteur à travers l'élément de stockage d'énergie thermique 12. Il s'agit notamment d'un fluide caloporteur de même nature que celui circulant à travers le capteur thermique solaire 10, de sorte qu'une circulation en série, en parallèle, ou alternée, est sélectivement possible parmi les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2. Cette configuration présente ainsi l'avantage de pouvoir mettre en oeuvre différents modes de fonctionnement du dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement. Le dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement comprend un système de distribution fluidique avec par exemple une boite de distribution inférieure 17 et une boite de distribution supérieure 21. Un tel système de distribution comprend par exemple un premier clapet motorisé 15 et un deuxième clapet motorisé 20. L'intérieur de la boite de distribution inférieure 17 permet de mettre en communication fluidique les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2. Un tel système de distribution comprend par exemple aussi un collecteur fluidique 16 défini plus loin. L'intérieur de la boite de distribution supérieure 21 permet également de mettre en communication fluidique les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2, ainsi que le collecteur fluidique 16, en fonction de l'état des premier et deuxième clapets 15, 20. De préférence, le premier volume de circulation fluidique V1 s'étend sur toute la hauteur de la paroi suivant la direction verticale Z de sorte que ses extrémités supérieure et inférieure débouchent respectivement dans les boites de distribution supérieure 21 et inférieure 17.
Le dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement comprend aussi au moins un premier élément fluidique permettant de prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur EX et/ou de rejeter du fluide caloporteur vers l'environnement extérieur EX et au moins un deuxième élément fluidique permettant de prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement intérieur El et/ou de rejeter du fluide caloporteur vers l'environnement intérieur El. A cet effet, la boite de distribution inférieure 17 peut comprendre une ouverture extérieure repérée « OE » qui met en communication l'intérieur de la boite de distribution inférieure 17 avec l'environnement extérieur EX. De plus, la boite de distribution inférieure 17 peut comprendre une ouverture intérieure repérée « 01 » qui met en communication l'intérieur de la boite de distribution inférieure 17 avec l'environnement intérieur El.
Alternativement ou en combinaison, la boite de distribution supérieure 21 peut comprendre aussi une telle ouverture intérieure et/ou une telle ouverture extérieure.
II ressort de ce qui précède que le dispositif peut donc comporter les ouvertures choisies parmi les suivantes : - une ouverture intérieure haute disposée au niveau de la boite de distribution supérieure 21, - une ouverture extérieure haute disposée au niveau de la boite de distribution supérieure 21, - une ouverture intérieure basse disposée au niveau de la boite de distribution inférieure 17, - une ouverture extérieure basse disposée au niveau de la boite de distribution inférieure 17.30 Le premier clapet motorisé 15 est par exemple agencé au niveau de la boite de distribution supérieure 21, et varie entre : - un premier état dans lequel le premier volume de circulation fluidique V1 est en communication fluidique avec l'intérieur de la boite de distribution supérieure 21, - et un deuxième état dans lequel le premier volume de circulation fluidique V1 n'est pas en communication fluidique avec l'intérieur de la boite de distribution supérieure 21.
Dans un mode de réalisation possible, le deuxième état du premier clapet peut permettre de mettre en communication fluidique le premier volume de circulation fluidique V1 avec une ouverture extérieure haute agencée au niveau de la boite de distribution supérieure 21. Il s'agit d'une variante du premier mode de fonctionnement défini plus loin, cette 15 variante étant utilisée notamment durant la journée en périodes estivales. Le deuxième clapet motorisé 20 est par exemple agencé au niveau de la boite de distribution supérieure 21. Il varie entre : - un premier état dans lequel le deuxième volume de circulation fluidique V2 est en communication avec l'intérieur de la boite de distribution supérieure 21 et dans lequel le collecteur fluidique 16 n'est pas en communication fluidique avec l'intérieur de la boite de distribution supérieure 21, - un deuxième état dans lequel le deuxième volume de circulation fluidique V2 n'est pas en communication avec l'intérieur de la boite de distribution supérieure 21 et dans lequel le collecteur fluidique 16 est en communication fluidique avec l'intérieur de la boite de distribution supérieure 21, - et un troisième état dans lequel le deuxième volume de circulation fluidique V2 et le collecteur fluidique 16 sont tous deux en communication avec l'intérieur de la boite de distribution supérieure 21.
Alternativement, les premier et deuxième clapets motorisés 15, 20 pourraient être agencés au niveau de la boite de distribution inférieure 17. D'autre part, il est possible de prévoir un troisième clapet motorisé non représenté pour commander l'ouverture ou la fermeture de chaque ouverture intérieure 01 en direction de l'environnement intérieur El et/ou un quatrième clapet motorisé non représenté pour commander l'ouverture ou la fermeture de chaque ouverture extérieure OE en direction de l'environnement extérieur EX.
Il résulte des dispositions précédentes que dans le cas où le premier clapet motorisé 15 est dans son premier état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans son premier état, les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2 sont en communication fluidique par l'intermédiaire de la boite de distribution supérieure 21. Par contre, le collecteur fluidique 16 n'est pas en communication fluidique avec les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2 dans cette configuration des premier et deuxième clapets. Le flux de fluide caloporteur qui circule dans le premier volume V1 peut ensuite circuler dans le deuxième volume V2 ou inversement, suivant le sens de circulation imposé au fluide caloporteur par l'élément de circulation 19. Avantageusement, le premier élément thermiquement isolant 11 s'oppose aux transferts thermiques, suivant l'épaisseur de la paroi, donc suivant la direction transversale Y, entre le fluide caloporteur présent dans le deuxième volume de circulation fluidique V2 et le capteur thermique solaire 10. Contrairement à un mur capteur ou un mur Trombe où les transferts thermiques entre la lame d'air et l'élément de mur se pratiquent par rayonnement et convection, les transferts thermiques entre le capteur thermique solaire 10 et l'élément de stockage d'énergie thermique 12 du dispositif objet de l'invention se pratiquent très simplement et directement, soit en faisant circuler le même fluide caloporteur successivement dans le premier volume de circulation fluidique V1 à travers le capteur thermique solaire 10 puis dans le deuxième volume de circulation fluidique V2 à travers l'élément de stockage d'énergie thermique 12, soit en faisant circuler le même fluide caloporteur successivement dans le deuxième volume de circulation fluidique V2 à travers à travers l'élément de stockage d'énergie thermique 12 puis dans le premier volume de circulation fluidique V1 à travers le capteur thermique solaire 10. Dans le cas où le premier clapet motorisé 15 est dans son premier état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans son deuxième état, le premier volume de circulation fluidique V1 est en communication fluidique avec le collecteur fluidique 16 par l'intermédiaire de la boite de distribution supérieure 21. Par contre, le deuxième volume de circulation fluidique V2 n'est pas en communication fluidique avec le premier volume de circulation fluidique V1 et avec le collecteur fluidique 16. Le flux de fluide caloporteur qui circule dans le premier volume V1 peut ensuite circuler dans le collecteur fluidique 16 ou inversement, suivant le sens de circulation imposé au fluide caloporteur par l'élément de circulation 19. Contrairement à un mur capteur ou un mur Trombe où les transferts thermiques entre la lame d'air et l'environnement intérieur se pratiquent par convection et par rayonnement depuis l'élément de mur et par conduction à travers l'élément de mur, les transferts thermiques entre le capteur thermique solaire 10 et l'environnement intérieur El se pratiquent très simplement et directement, soit en faisant circuler le même fluide caloporteur successivement dans le premier volume de circulation fluidique V1 à travers le capteur thermique solaire 10 puis dans le collecteur fluidique 16, soit en faisant circuler le même fluide caloporteur successivement dans le collecteur fluidique 16 puis dans le premier volume de circulation fluidique V1 à travers le capteur thermique solaire 10.
Dans le cas où le premier clapet motorisé 15 est dans son deuxième état et le deuxième clapet motorisé 20 et dans son troisième état, le deuxième volume de circulation fluidique V2 est en communication fluidique avec le collecteur fluidique 16 par l'intermédiaire de la boite de distribution supérieure 21. Par contre, le premier volume de circulation fluidique n'est pas en communication fluidique avec le deuxième volume de circulation fluidique V2 et avec le collecteur fluidique 16. Le flux de fluide caloporteur qui circule dans le deuxième volume de circulation fluidique V2 peut ensuite circuler dans le collecteur fluidique 16 ou inversement, suivant le sens de circulation imposé au fluide caloporteur par l'élément de circulation 19. Contrairement à un mur capteur ou un mur Trombe où les transferts thermiques entre l'élément de mur et l'environnement intérieur se pratiquent par convection et par rayonnement au niveau de l'élément de mur, les transferts thermiques entre l'élément de stockage d'énergie thermique 12 et l'environnement intérieur El se pratiquent de manière simple et directe, soit en faisant circuler le même fluide caloporteur successivement dans le deuxième volume de circulation fluidique V2 à travers l'élément de stockage d'énergie thermique 12 puis dans le collecteur fluidique 16, soit en faisant circuler le même fluide caloporteur successivement dans le collecteur fluidique 16 puis dans le deuxième volume de circulation fluidique V2 à travers l'élément de stockage d'énergie thermique 12.30 Dans le cas où le premier clapet motorisé 15 est dans son premier état et le deuxième clapet motorisé 20 et dans son troisième état, les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2 et le collecteur fluidique 16 sont tous en communication fluidique par l'intermédiaire de la boite de distribution supérieure 21. L'organisation décrite précédemment permet que du fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement intérieur El au niveau de l'ouverture intérieure 01 et/ou depuis l'environnement extérieur EX au niveau de l'ouverture extérieure OE puisse passer de la boite de distribution inférieure 17 à la boite de distribution supérieure 21 en circulant à travers au moins un élément de circulation choisi parmi le premier volume de circulation fluidique V1, le deuxième volume de circulation fluidique V2 ou le collecteur fluidique 16. Puis, le fluide caloporteur peut être évacué vers l'environnement intérieur El ou vers l'environnement extérieur EX sous réserve que la boite de distribution supérieure 21 comprenne des ouvertures intérieure et/ou extérieure. Alternativement, le fluide caloporteur peut ensuite avantageusement passer de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17 en circulant à travers au moins un élément de circulation choisi parmi le premier volume de circulation fluidique V1, le deuxième volume de circulation fluidique V2 ou le collecteur fluidique 16, avant d'être évacué vers l'environnement intérieur El ou vers l'environnement extérieur EX au niveau des ouvertures intérieure 01 et/ou extérieure OE de la boite de distribution inférieure 17. L'élément de circulation permettant le passage du fluide caloporteur de la boite de distribution inférieure 17 à la boite de distribution supérieure 21 est différent de l'élément de circulation qui assure le passage du fluide caloporteur de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17. Le choix de l'élément de circulation dans un sens et dans l'autre est obtenu par un pilotage adapté des clapets du système de distribution, notamment des premier et deuxième clapets motorisés 15, 20. Ce pilotage réalisé par une unité de pilotage détaillée plus loin permet de sélectionner le mode de fonctionnement dans lequel on souhaite placer le dispositif de chauffage et/ou de rafraichissement parmi un ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement possibles, comme détaillé plus loin. Une organisation inversée peut être prévue en inversant le rôle joué par les boites de distribution inférieure 17 et supérieure 21.
Enfin dans le cas où le premier clapet motorisé 15 est dans son deuxième état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans son premier état ou dans son deuxième état, la circulation fluidique dans la boite de distribution supérieure 21 n'est pas présente et les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2 et le collecteur fluidique 16 ne sont pas en communication fluidique. Le fluide caloporteur destiné à circuler dans les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2 peut être un gaz, notamment de l'air dans le cas d'un bâtiment à vocation professionnelle ou d'habitation, à la manière d'un mur Trombe ou d'un mur capteur. Toutefois, le fluide caloporteur destiné à circuler dans les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2 pourrait alternativement être un liquide tel que de l'eau, à la manière d'un dispositif de chauffage solaire par exemple.
Avantageusement, pour conférer une bonne gestion du déphasage thermique entre les environnements extérieur EX et intérieur El, une bonne qualité du stockage thermique dans l'élément de stockage d'énergie thermique 12 et une bonne protection thermique de l'environnement intérieur El par rapport à l'élément de stockage d'énergie thermique 12, l'empilement formant la paroi peut comprendre un deuxième élément thermiquement isolant 13, disposé entre l'élément de stockage d'énergie thermique 12 et l'environnement intérieur El, de manière à isoler thermiquement l'élément de stockage d'énergie thermique 12 et le fluide caloporteur présent dans le deuxième volume de circulation fluidique V2 par rapport à l'environnement intérieur El.
L'élément de stockage d'énergie thermique 12 est donc alors pris en sandwich suivant la direction d'empilement de la paroi, i.e. selon la direction transversale Y, entre les premier et deuxième éléments thermiquement isolant 11, 13.
De préférence, le deuxième élément thermiquement isolant 13 est notamment sous la forme d'une couche ou d'un panneau de matériau thermiquement isolant, à l'image du premier élément thermiquement isolant 11. Le deuxième élément thermiquement isolant 13 est globalement par exemple parallélépipédique et plan dans un plan défini par les directions longitudinale X et verticale Z, et son épaisseur est comptée suivant la direction transversale Y. Le deuxième élément thermiquement isolant 13 comprend des faces externe 13a et interne 13b opposées suivant la direction d'empilement, i.e. suivant la direction Y, et respectivement tournées vers l'élément de stockage 12 et vers l'environnement intérieur El. De préférence afin de limiter l'encombrement et d'améliorer l'efficacité, la face externe 13a du deuxième élément thermiquement isolant 13 est en contact avec l'élément de stockage 12 au niveau de la face interne 12b de l'élément de stockage 12.
De préférence, l'inertie thermique de l'élément de stockage d'énergie thermique 12 est largement supérieure à l'inertie thermique des premier et deuxième éléments thermiquement isolant 11, 13.
Par ailleurs, une inertie thermique peut être caractérisée par plusieurs grandeurs comme l'effusivité thermique, la diffusivité thermique ou encore sa capacité thermique et un déphasage qui caractérise un temps de retour à l'équilibre. L'élément de stockage d'énergie thermique 12 présente avantageusement une forte inertie thermique de capacité thermique volumique, par exemple supérieure à 1000 kJ.m-3.K-1 et un déphasage avantageusement compris par exemple entre 6 heures et 12 heures. Autrement dit, il résulte de ce qui précède que la paroi peut notamment être formée par l'empilement suivant la direction Y comprenant 10 respectivement, en allant de l'environnement extérieur EX vers l'environnement intérieur El, les éléments suivants : - la cloison 14 transparente à au moins une partie des rayonnements du soleil provenant de l'environnement extérieur EX, - le premier élément thermiquement isolant 11, notamment sous la 15 forme d'un panneau ou d'une couche formée de particules ou d'une couche cohérente, avec interposition d'un intervalle D par rapport à la cloison transparente 14 de sorte à former le capteur thermique solaire 10 et à délimiter le premier volume de circulation fluidique V1, notamment sous la forme d'une lame d'air, 20 - l'élément de stockage 12, notamment formé par un bloc d'un seul tenant de matériau de stockage d'énergie thermique et délimitant le deuxième volume de circulation fluidique V2, - éventuellement le collecteur fluidique 16, - éventuellement le deuxième élément thermiquement isolant 13, 25 notamment sous la forme d'un panneau ou d'une couche formée de particules ou d'une couche cohérente. Les premier et deuxième éléments thermiquement isolant 11, 13 sont formés dans des matériaux identiques ou différents, suivant les besoins. 30 II s'agit de préférence de matériaux très performants en termes d'isolation thermique, par exemple de type isolant sous vide. Le matériau pour chacun des premier et deuxième éléments thermiquement isolant 11, 13 peut présenter par exemple une épaisseur de 35 mm, un coefficient lambda d'isolation thermique de l'ordre de 0,007 W/m.K et un coefficient de résistance thermique R de l'ordre de 5 K.W-1.
Par ailleurs, pour conférer une bonne gestion du déphasage thermique entre les environnements extérieur EX et intérieur El, une bonne qualité du stockage thermique dans l'élément de stockage 12 et une bonne protection thermique de l'environnement intérieur El par rapport à l'élément de stockage d'énergie thermique 12, le dispositif peut comporter des troisième et quatrième éléments thermiquement isolant non représentés disposés de part et d'autre de l'élément de stockage d'énergie thermique 12 suivant la direction longitudinale X et assurant que les faces verticales de l'élément de stockage d'énergie thermique 12 suivant son épaisseur, donc suivant Y, soient également isolées thermiquement, de la même manière que ses faces interne et externe 12a, 12b grâce aux éléments thermiquement isolant 11, 13. Ainsi, seules les faces supérieure et inférieure de l'élément de stockage d'énergie thermique 12, qui débouchent respectivement dans les boites de distribution supérieure 21 et inférieure 17, ne sont pas isolées thermiquement. Au contraire, elles sont dégagées, afin de permettre la circulation fluidique dans le deuxième volume V2 délimité par l'élément de stockage 12 et dans les boites de distribution supérieure 21 et inférieure 17.
Avantageusement, le premier volume de circulation fluidique V1 assure la circulation du premier flux de fluide caloporteur globalement dans au moins un premier plan P1 orienté dans les directions X et Z et perpendiculaire à la direction d'empilement, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction Y. De même, le deuxième volume de circulation fluidique V2 assure de préférence la circulation du deuxième flux de fluide caloporteur globalement dans au moins un deuxième plan P2 orienté dans les directions X et Z et perpendiculaire à la direction d'empilement, les premier et deuxième plans P1, P2 étant disposés de part et d'autre du premier élément thermiquement isolant 11 suivant la direction d'empilement. Dans un mode de réalisation, l'élément de stockage d'énergie thermique 12 comprend des éléments solides formés dans un matériau de stockage d'énergie thermique imperméable au fluide caloporteur circulant dans le deuxième volume de circulation fluidique V2 et ces éléments solides délimitent entre eux le deuxième volume de circulation fluidique V2. De la manière illustrée sur les figures, le deuxième volume de circulation fluidique V2 peut notamment comprendre une pluralité de passages tubulaires 18, notamment parallèles entre eux et tous orientés verticalement selon Z, délimités par les éléments solides et débouchant chacun à ses deux extrémités au niveau de l'épaisseur de l'élément de stockage 12. Plus précisément, l'extrémité supérieure de chaque passage tubulaire 18 débouche dans la boite de distribution supérieure 21 tandis que l'extrémité inférieure de chaque passage tubulaire 18 débouche dans la boite de distribution inférieure 17. La réunion de l'ensemble de ces passages tubulaires 18 a pour effet de constituer le deuxième volume de circulation fluidique V2 tel que défini précédemment. Ces passages 18, ou canaux, peuvent présenter une section de coupe, dans un plan (X, Y), ayant une forme circulaire ou rectangulaire et ils peuvent être répartis à l'intérieur de l'élément de stockage d'énergie thermique 12 avec une disposition régulière ou une disposition non uniforme et optimisée obtenue suite à une étude d'optimisation, dans le plan (X, Y). Le diamètre des passages tubulaires 18 sera notamment évalué, dans ce cas, grâce à cette étude d'optimisation, afin de garantir le meilleur échange entre le fluide caloporteur circulant dans le deuxième volume V2 et les éléments solides de l'élément de stockage 12 qui délimitent les passages tubulaires 18, avec le moins de pertes de charge possibles subies par le deuxième flux. A titre d'exemple donnant de bons résultats, la section de chaque passage 18 est un cercle ayant un diamètre de 3 cm environ.
En référence à la figure 1, le dispositif de chauffage et/ou de rafraichissement comprend également l'élément de circulation 19 évoqué précédemment, configuré de sorte à réaliser sélectivement : - une circulation forcée du premier flux, notamment de l'air, à travers le capteur thermique solaire 10 uniquement, - une circulation forcée du deuxième flux, notamment de l'air, à travers l'élément de stockage 12 uniquement, - une circulation forcée simultanée du premier flux à travers le capteur thermique solaire 10 et du deuxième flux à travers l'élément de stockage 12. L'élément de circulation 19 est par exemple agencé au niveau de la boite de distribution supérieure 21. La nature de l'élément de circulation 19 dépend directement de la nature du fluide caloporteur circulant dans les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V, V2. Il s'agit d'un élément de type ventilateur dans le cas d'une circulation aéraulique où le fluide est un gaz, notamment de l'air. Il peut s'agir d'un ventilateur de type à flux croisé ou « Crossflow » en terminologie anglo-saxonne. Il pourrait s'agir d'un élément de circulation liquide dans le cas d'un fluide caloporteur circulant dans les volumes V1 et V2 de nature liquide tel que de l'eau. Indifféremment, l'élément de circulation 19 pourrait être aménagé à tout autre emplacement du dispositif, par exemple au niveau de la boite de distribution inférieure 17.
Comme indiqué précédemment, le dispositif de chauffage et/ou de rafraichissement comprend un collecteur fluidique 16, notamment délimité au moins en partie par l'élément de stockage d'énergie thermique 12, dans lequel débouchent les premier et deuxième volumes de circulation fluidique V1, V2. Il a pour effet de multiplier avantageusement le nombre de modes de fonctionnement possibles du dispositif. Le premier flux de fluide caloporteur ayant circulé à travers le capteur thermique solaire 10 peut circuler dans le collecteur fluidique 16 avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur El ou extérieur EX. Le deuxième flux de fluide caloporteur ayant circulé à travers l'élément de stockage d'énergie thermique 12 peut également circuler dans le collecteur fluidique 16 avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur El ou extérieur EX. Le collecteur fluidique 16 est par exemple délimité par un canal formé dans l'élément de stockage12 dans sa face intérieure 12b, de préférence de manière centrée selon la direction longitudinale X. De préférence, ce canal s'étend sur toute la hauteur de l'élément de stockage 12 suivant la direction verticale Z de sorte que ses extrémités supérieure et inférieure débouchent respectivement dans les boites de distribution supérieure 21 et inférieure 17. Le collecteur fluidique 16 est également délimité en partie par la face externe 13a du deuxième élément thermiquement isolant 13. Le système de distribution régule ainsi la circulation du fluide caloporteur prélevé par les premier et deuxième éléments fluidiques, c'est-à-dire ici par ladite au moins une ouverture intérieure 01 et par ladite au moins une ouverture extérieure 0E, à travers le capteur thermique solaire 10 et/ou à travers l'élément de stockage d'énergie thermique 12. Le dispositif comprend une unité de pilotage non représentée commandant le système de distribution en choisissant sélectivement parmi un ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement du dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement. En particulier, l'unité de pilotage commande le premier clapet motorisé 15 afin de le placer sélectivement dans le premier état ou dans le deuxième état et il commande dans le même temps le deuxième clapet motorisé 20 afin de le placer sélectivement dans le premier état, dans le deuxième état ou dans le troisième état. La combinaison de ces deux commandes des clapets permet le choix sélectif du mode de fonctionnement dans lequel le dispositif de chauffage et/ou de rafraichissement est placé. Il ressort de ce qui précède que le fonctionnement du dispositif de 10 chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment, comprend de manière générale : - une étape consistant à prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur EX et/ou depuis l'environnement intérieur El, - puis une étape de pilotage de la manière de distribuer et de faire 15 circuler le fluide caloporteur prélevé entre l'élément de stockage d'énergie thermique 12 et/ou le capteur thermique solaire 10, - puis une étape consistant à rejeter le fluide caloporteur préalablement prélevé vers l'environnement extérieur EX et/ou vers l'environnement intérieur El, après avoir circulé à travers l'élément de 20 stockage d'énergie thermique 12 et/ou à travers le capteur thermique solaire 10. Cette étape de pilotage est réalisée de sorte à faire fonctionner le dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement dans un mode de 25 fonctionnement sélectionné parmi ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement du dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement. Avantageusement, le système de distribution est configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend : 30 - un premier mode dans lequel le fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur EX ou depuis l'environnement intérieur El 3005 14 5 30 circule à travers le capteur thermique solaire 10 uniquement, avant d'être rejeté dans l'environnement extérieur EX ou dans l'environnement intérieur El, - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide 5 caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur EX circule à travers le capteur thermique solaire 10 et à travers l'élément de stockage 12, avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur El, - un troisième mode dans lequel le fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur EX ou depuis l'environnement intérieur El circule à travers l'élément de stockage 12 uniquement, c'est-à-dire sans circuler à travers le capteur thermique solaire 10, avant d'être rejeté dans l'autre environnement, - un quatrième mode de fonctionnement dans lequel du fluide caloporteur circule en boucle à travers le capteur thermique solaire 10 puis à travers l'élément de stockage 12, - un cinquième mode de fonctionnement dans lequel du fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur EX circule à travers l'élément de stockage 12 avant d'être rejeté dans l'environnement extérieur EX.
Ainsi, l'élément de stockage 12 sert à stocker de la chaleur captée par le capteur thermique solaire 10 durant les périodes hivernales lorsque le dispositif fonctionne de sorte à réaliser un chauffage de l'environnement intérieur El et qu'il y a suffisamment d'apports solaires au niveau du capteur thermique solaire 10. Ceci permet de restituer ensuite cette chaleur stockée au moment où l'environnement intérieur El baissera en température. De même, l'élément de stockage 12 sert à stocker de la fraîcheur captée par le capteur thermique solaire 10, notamment une fraicheur nocturne, durant les périodes estivales, lorsque le dispositif fonctionne de sorte à réaliser un rafraîchissement de l'environnement intérieur El. Ceci permet de restituer ensuite cette fraicheur stockée au moment où l'environnement intérieur El montera en température. Les figures 4 et 5 illustrent le fonctionnement du dispositif lorsqu'il 5 fonctionne dans une première variante du premier mode de fonctionnement. Dans cette variante du premier mode de fonctionnement, le fluide caloporteur est prélevé (flèche F1) depuis l'environnement extérieur EX à 10 travers l'ouverture extérieure OE avant de circuler à travers le capteur thermique solaire 10 uniquement (flèche F2), c'est-à-dire sans circuler dans l'élément de stockage 12. Il est ensuite rejeté (flèche F4) dans l'environnement intérieur El. Le premier clapet motorisé 15 est dans le premier état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans le deuxième état 15 de sorte que le fluide caloporteur ayant préalablement circulé à travers le capteur thermique solaire 10 dans le premier volume V1 circule dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler dans le collecteur fluidique 16 (flèche F3) afin de rejoindre la boite de distribution inférieure 17, d'où il est évacué (flèche F4) vers l'environnement intérieur El à 20 travers l'ouverture intérieure 01. Autrement dit, le procédé de fonctionnement selon cette première variante de premier mode de fonctionnement comprend alors : - une étape consistant à prélever (flèche F1) du fluide caloporteur 25 depuis l'environnement extérieur EX, - puis une étape de circulation (flèche F2) du fluide caloporteur prélevé uniquement à travers le capteur thermique solaire 10, sans passer par l'élément de stockage 12, - puis une étape consistant à rejeter (flèche F4) le fluide caloporteur 30 préalablement prélevé vers l'environnement intérieur El, après avoir circulé à travers le capteur thermique solaire 10.
Il pourrait également être mis en oeuvre en prévoyant que le fluide ayant été prélevé dans une ouverture extérieure basse et ayant ensuite circulé dans le volume V1 à travers le capteur thermique solaire soit rejeté vers l'environnement intérieur au niveau d'une ouverture intérieure haute, sans circuler dans le collecteur fluidique qui est facultatif. Cette variante du premier mode de fonctionnement est notamment appliquée durant les phases hivernales, pour le chauffage de l'environnement intérieur El. La chaleur captée par le capteur thermique solaire 10 sous l'effet des rayonnements solaires est transmise au fluide caloporteur, lequel est ensuite rejeté dans l'environnement intérieur. Cette variante du premier mode de fonctionnement est aussi notamment appliquée durant les phases estivales, pour le rafraichissement de l'environnement intérieur El. La fraicheur captée par le capteur thermique solaire 10, notamment durant les périodes nocturnes, est transmise au fluide caloporteur, lequel est ensuite rejeté dans l'environnement intérieur El.
Les figures 6 et 7 illustrent le fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans une deuxième variante du premier mode de fonctionnement.
Dans cette autre variante du premier mode de fonctionnement, le fluide caloporteur est prélevé (flèche F5) depuis l'environnement intérieur El à travers l'ouverture intérieure 01 avant de circuler à travers le capteur thermique solaire 10 uniquement (flèche F7), c'est-à-dire sans circuler dans l'élément de stockage 12, avant d'être rejeté (flèche F8) dans l'environnement extérieur EX. Le premier clapet motorisé 15 est dans le premier état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans le deuxième état de sorte que le fluide caloporteur ayant préalablement circulé (flèche F6) à travers le collecteur fluidique 16 circule dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler (flèche F7) dans le capteur thermique solaire 10 dans le premier volume V1 afin de rejoindre la boite de distribution inférieure 17, d'où il est évacué (flèche F8) vers l'environnement extérieur EX à travers l'ouverture extérieure 0E. Autrement dit, le procédé de fonctionnement selon cette deuxième variante de premier mode de fonctionnement comprend alors : - une étape consistant à prélever (flèche F5) du fluide caloporteur depuis l'environnement intérieur El, - puis une étape de circulation (flèche F7) du fluide caloporteur prélevé uniquement à travers le capteur thermique solaire 10, sans passer par l'élément de stockage 12, - puis une étape consistant à rejeter (flèche F8) le fluide caloporteur préalablement prélevé vers l'environnement extérieur EX, après avoir circulé à travers le capteur thermique solaire 10. Cette variante du premier mode de fonctionnement est aussi notamment appliquée durant les phases estivales, pour le rafraichissement de l'environnement intérieur El. L'air est prélevé depuis l'environnement intérieur El à la manière d'un thermosiphon, grâce au chauffage du fluide caloporteur réalisé dans le capteur thermique solaire 10, avant d'être ensuite rejeté dans l'environnement extérieur EX. Cette circulation fluidique depuis l'environnement intérieur El vers l'environnement extérieur EX permet un rafraichissement de l'environnement intérieur El. Dans le cas d'un fluide tel que de l'air, l'apport calorifique dans la lame d'air délimitée entre la cloison 14 et le premier élément thermiquement isolant 11 sert de thermosiphon en forçant les évacuations d'air chaud de l'environnement intérieur El au niveau de l'ouverture extérieure OE vers l'environnement extérieur EX. Préférentiellement, le rejet du fluide vers l'environnement extérieur EX se fait au niveau d'une ouverture extérieure haute. Une troisième variante du premier mode de fonctionnement, non représentée, comprend : - une étape consistant à prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur EX, notamment au niveau d'une ouverture extérieure basse, - puis une étape de circulation du fluide caloporteur prélevé uniquement à travers le capteur thermique solaire 10 dans le volume V1, sans circuler à travers l'élément de stockage thermique 12, - puis une étape consistant à rejeter le fluide caloporteur préalablement prélevé vers l'environnement extérieur EX, notamment au niveau d'une ouverture extérieure haute, après avoir circulé à travers le capteur thermique solaire 10. Cette variante est utilisée notamment afin de réaliser un rafraichissement en journée l'été pour éviter les surchauffes dans la lame d'air du capteur thermique solaire 10.
Pour la mise en oeuvre du deuxième mode de fonctionnement, une première variante non représentée prévoit que le fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur EX circule en même temps à travers le capteur thermique solaire 10 et à travers l'élément de stockage 12, avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur El. Autrement dit, le système de distribution est configuré de sorte à réaliser une circulation en parallèle et simultanée du fluide prélevé à travers le capteur thermique solaire 10 et à travers l'élément de stockage 12 : une fraction du fluide prélevé depuis l'environnement extérieur EX circule à travers le capteur thermique solaire 10 pour passer de la boite de distribution inférieure 17 vers la boite de distribution supérieure 21 tandis que la fraction restante du fluide prélevé depuis l'environnement extérieur EX circule à travers l'élément de stockage 12 pour passer de la boite de distribution inférieure 17 vers la boite de distribution supérieure 21. Après avoir circulé dans le capteur thermique solaire 10 et dans l'élément de stockage 12, ces deux fractions sont réunies dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler à travers le collecteur fluidique 16 pour passer de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17. Puis, le fluide caloporteur est rejeté vers l'environnement intérieur El. Pour y parvenir, le premier clapet motorisé 15 est dans son premier état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans le troisième état. Les figures 8 et 9 illustrent le fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans une deuxième variante du deuxième mode de fonctionnement. Le système de distribution est configuré de sorte que le fluide caloporteur prélevé (flèche F9) depuis l'environnement extérieur EX circule successivement à travers le capteur thermique solaire 10 puis à travers l'élément de stockage 12, avant d'être rejeté (flèche F13) dans l'environnement intérieur El.
Dans cette variante du deuxième mode de fonctionnement, le fluide caloporteur est prélevé (flèche F9) depuis l'environnement extérieur EX au niveau de la boite de distribution inférieure 17 à travers l'ouverture extérieure OE avant de circuler uniquement à travers le capteur thermique solaire 10 (flèche F10) pour passer de la boite de distribution inférieure 17 à la boite de distribution supérieure 21. Après avoir circulé dans le capteur thermique solaire 10, le fluide débouche et circule (flèche F11) dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler (flèche F12) uniquement à travers l'élément de stockage 12 pour passer de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17.
Le fluide caloporteur ayant débouché dans la boite de distribution inférieure 17 est ensuite rejeté (flèche F13) vers l'environnement intérieur El. Le premier clapet motorisé 15 est dans le premier état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans le premier état de sorte que le fluide caloporteur ayant préalablement circulé à travers le capteur thermique solaire 10 dans le premier volume V1 circule (flèche F11) dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler dans l'élément de stockage 12 (flèche F12) afin de rejoindre la boite de distribution inférieure 17, d'où il est évacué (flèche F13) vers l'environnement intérieur El à travers l'ouverture intérieure 01.
Alternativement, dans le cas où l'ouverture intérieure n'est pas agencée au niveau de la boite de distribution inférieure 17 mais au contraire au niveau de la boite de distribution supérieure 21, le fluide ayant préalablement circulé à travers le capteur thermique solaire 10 puis à travers l'élément de stockage thermique 12 peut ensuite être prévu pour circuler à travers le collecteur fluidique 16 avant d'être rejeté vers l'environnement intérieur El au niveau d'une ouverture intérieure haute prévue au niveau de la boite de distribution supérieure 21. Autrement dit, le procédé de fonctionnement selon le deuxième mode de 20 fonctionnement comprend alors : - une étape consistant à prélever (flèche F9) du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur EX, - puis une étape de circulation (flèches F10 et F11) du fluide caloporteur prélevé à travers le capteur thermique solaire 10 et à travers 25 l'élément de stockage 12, que ce soit successivement en série ou simultanément en parallèle, - puis une étape consistant à rejeter (flèche F13) le fluide caloporteur préalablement prélevé vers l'environnement intérieur El, après avoir circulé à travers le capteur thermique solaire 10 et à travers 30 l'élément de stockage 12. 3005 14 5 37 La deuxième variante du deuxième mode de fonctionnement est notamment appliquée durant les phases hivernales, pour le chauffage de l'environnement intérieur El, lorsque l'énergie captée par le capteur thermique solaire 10 est supérieure aux besoins en énergie pour réaliser 5 le chauffage de l'environnement intérieur El. La chaleur captée par le capteur thermique solaire 10 sous l'effet des rayonnements solaires est transmise au fluide caloporteur, lequel circule ensuite dans l'élément de stockage 12 afin de stocker une partie de l'énergie captée, avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur El pour chauffer l'environnement 10 intérieur El. En passant dans l'élément de stockage 12, le fluide caloporteur transmet de l'énergie thermique à l'élément de stockage 12. Le fonctionnement est identique lorsqu'il s'agit de capter de la fraicheur par l'intermédiaire de le capteur thermique solaire 10, de stocker de la fraicheur dans l'élément de stockage 12 et de rafraichir l'environnement 15 intérieur El. Les figures 10 et 11 illustrent le fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans une variante du troisième mode de fonctionnement dans laquelle le fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement extérieur EX circule à travers l'élément de stockage 12 uniquement, sans circuler à travers le capteur thermique solaire 10, avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur El. Dans cette variante du troisième mode de fonctionnement, le fluide caloporteur est prélevé (flèche F14) depuis l'environnement extérieur EX au niveau de la boite de distribution inférieure 17 à travers l'ouverture extérieure OE avant de circuler (flèche F15) uniquement à travers l'élément de stockage 12 pour passer de la boite de distribution inférieure 17 à la boite de distribution supérieure 21. Après avoir circulé dans l'élément de stockage 12, le fluide débouche et circule (flèche F16) dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler (flèche F17) à travers le collecteur fluidique 16 pour passer de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17. Le fluide caloporteur ayant débouché dans la boite de distribution inférieure 17 est ensuite rejeté (flèche F18) vers l'environnement intérieur El. Le premier clapet motorisé 15 est dans le deuxième état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans le troisième état de sorte que le fluide caloporteur ayant préalablement circulé à travers l'élément de stockage 12 dans le deuxième volume V2 circule (flèche F16) dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler dans le collecteur 16 (flèche F17) afin de rejoindre la boite de distribution inférieure 17, d'où il est évacué (flèche F18) vers l'environnement intérieur El à travers l'ouverture intérieure 01. Une mise en oeuvre inversée du troisième mode de fonctionnement peut être envisagée, avec une circulation fluidique en sens inverse, dans laquelle le fluide caloporteur prélevé depuis l'environnement intérieur El circule à travers le collecteur 16 avant de rejoindre la boite de distribution supérieure 21. Puis, le fluide circule uniquement à travers l'élément de stockage 12, sans circuler à travers le capteur thermique solaire 10, pour passer de la boite de distribution supérieure 21 vers la boite de distribution inférieure 17, avant d'être rejeté dans l'environnement extérieur EX. Autrement dit, le procédé de fonctionnement selon le troisième mode de fonctionnement comprend : - une étape consistant à prélever (flèche F14) du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur EX ou depuis l'environnement intérieur El, - puis une étape de circulation (flèche F15) du fluide caloporteur prélevé uniquement à travers l'élément de stockage 12, sans circuler à travers le capteur thermique solaire 10, - puis une étape consistant à rejeter (flèche F18) le fluide caloporteur préalablement prélevé vers l'environnement intérieur El ou vers l'environnement extérieur EX, après avoir circulé à travers l'élément de stockage 12.
La variante illustrée du troisième mode de fonctionnement est notamment appliquée durant les phases hivernales, pour le chauffage de l'environnement intérieur El, afin de préchauffer l'air insufflé dans l'environnement intérieur lorsque les apports solaires au niveau du capteur thermique solaire 10 sont insuffisants. En passant dans l'élément de stockage 12, le fluide caloporteur prélève de l'énergie thermique à l'élément de stockage 12. Un fonctionnement identique peut être prévu lorsqu'il s'agit de stocker de la fraicheur dans l'élément de stockage 12 et de rafraichir l'environnement intérieur El. En particulier, en période estivale où il convient classiquement de rafraichir l'environnement intérieur El, il est possible de stocker de la fraicheur lorsqu'il fait froid dehors, par exemple durant la nuit. Cette fraicheur stockée pourra ensuite être restituée lorsque la température de l'environnement intérieur El aura tendance à augmenter.
Les figures 12 et 13 illustrent le fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans un exemple de quatrième mode de fonctionnement. Le fluide caloporteur circule (flèche F19) uniquement à travers le capteur thermique solaire 10 pour passer de la boite de distribution inférieure 17 à la boite de distribution supérieure 21. Après avoir circulé dans le capteur thermique solaire 10, le fluide débouche et circule (flèche F20) dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler (flèche F21) uniquement à travers l'élément de stockage 12 pour passer de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17. Le fluide caloporteur ayant débouché dans la boite de distribution inférieure 17 débouche et circule (flèche F22) à nouveau dans la boite de distribution inférieure 17, avant de retourner vers le capteur thermique solaire 10. Le premier clapet motorisé 15 est dans le premier état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans le premier état de sorte que le fluide caloporteur ayant préalablement circulé à travers le capteur thermique solaire 10 dans le premier volume V1 circule (flèche F20) dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler à travers l'élément de stockage 12 (flèche F21) dans le deuxième volume V2 afin de rejoindre la boite de distribution inférieure 17, d'où il est à nouveau conduit vers le capteur thermique solaire 10. Autrement dit, le procédé de fonctionnement selon le quatrième mode de fonctionnement comprend : - une étape consistant à prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur EX ou depuis l'environnement intérieur El, - puis une étape de circulation en boucle (flèches F19 à F22) du fluide caloporteur prélevé à travers l'élément de stockage 12 et à travers le capteur thermique solaire 10.
De préférence, il peut s'agir d'une boucle fermée, en ce sens que la boite de distribution inférieure 17 peut être équipée de moyens (non représentés) garantissant que le fluide caloporteur en cours de circulation en boucle à travers l'élément de stockage 12 et à travers le capteur thermique solaire 10 ne soit pas en communication fluidique avec l'environnement extérieur EX et avec l'environnement intérieur El, de sorte à être confiné à l'intérieur des volumes V1 et V2 durant la circulation en boucle. Une mise en oeuvre inversée du quatrième mode de fonctionnement peut être envisagée, avec une circulation fluidique en sens inverse, dans laquelle le fluide caloporteur circule uniquement à travers l'élément de stockage 12 pour passer de la boite de distribution inférieure 17 à la boite de distribution supérieure 21. Puis, le fluide circule uniquement à travers le capteur thermique solaire 10 pour passer de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17, avant de revenir à l'élément de stockage 12. Le quatrième mode de fonctionnement est notamment appliqué lorsqu'une montée en température très rapide de l'élément de stockage 12 est nécessaire dans le cas où le capteur thermique solaire 10 est dans sa configuration de fonctionnement dans laquelle il constitue un capteur thermique solaire. Il est aussi appliqué de préférence lorsqu'une diminution en température très rapide de l'élément de stockage 12 est nécessaire dans le cas où le capteur thermique solaire 10 est dans sa configuration de fonctionnement dans laquelle il capte de la fraicheur depuis l'environnement extérieur EX. Le système de distribution est de préférence configuré de sorte que dans le quatrième mode, du fluide caloporteur est prélevé depuis l'environnement extérieur EX et est rejeté dans l'environnement intérieur El, notamment sans circuler ni à travers le capteur thermique solaire 10 ni à travers l'élément de stockage 12. C'est ce que représente la flèche F23. Ceci permet par exemple d'assurer un renouvellement de l'air dans l'environnement intérieur El durant la montée rapide ou la diminution rapide de la température de l'élément de stockage 12.
Les figures 14 et 15 illustrent le fonctionnement du dispositif lorsqu'il fonctionne dans un exemple de cinquième mode de fonctionnement. Du fluide caloporteur prélevé (flèche F24) depuis l'environnement extérieur EX circule (flèche F25) uniquement à travers l'élément de stockage 12 pour passer de la boite de distribution inférieure 17 à la boite de distribution supérieure 21. Après avoir circulé dans l'élément de stockage 12, le fluide débouche et circule (flèche F26) dans la boite de distribution supérieure 21 avant d'être rejeté (flèche F28) dans l'environnement extérieur EX.
Le système de distribution est de préférence, de la manière illustrée, configuré de sorte que dans le cinquième mode, le fluide caloporteur ayant circulé (flèche F25) à travers l'élément de stockage 12 circule (flèche F27) à travers le capteur thermique solaire 10 avant d'être rejeté (F28) dans l'environnement extérieur EX. Cela n'exclut pas la possibilité de la mise en oeuvre d'une variante du cinquième mode de réalisation dans laquelle le fluide caloporteur ayant circulé à travers l'élément de stockage 12 circule non pas à travers le capteur thermique solaire 10 mais à travers le collecteur fluidique 16, avant d'être rejeté dans l'environnement extérieur EX. Dans la variante illustrée, après avoir circulé dans l'élément de stockage 12, le fluide débouche et circule (flèche F26) dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler (flèche F27) uniquement à travers le capteur thermique solaire 10 pour passer de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17. Le fluide caloporteur ayant débouché dans la boite de distribution inférieure 17 est rejeté (flèche F28) vers l'environnement extérieur EX. Le premier clapet motorisé 15 est dans le premier état et le deuxième clapet motorisé 20 est dans le premier état de sorte que le fluide caloporteur ayant préalablement circulé à travers l'élément de stockage 12 dans le deuxième volume V2 circule (flèche F26) dans la boite de distribution supérieure 21 avant de circuler (flèche F27) à travers le capteur thermique solaire 10 dans le premier volume V1 afin de rejoindre la boite de distribution inférieure 17, d'où il est rejeté (flèche F28) vers l'environnement extérieur EX.
Autrement dit, le procédé de fonctionnement selon le cinquième mode de fonctionnement comprend : - une étape consistant à prélever (F24) du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur EX, - puis une étape de circulation (flèche F25) du fluide caloporteur prélevé à travers l'élément de stockage 12, - puis une étape consistant à rejeter (flèche F28) le fluide caloporteur ayant circulé à travers l'élément de stockage 12 dans l'environnement extérieur EX. Le procédé peut comprendre une étape de circulation (flèche F27) du fluide caloporteur issu de l'élément de stockage 12 à travers le capteur thermique solaire 10, avant d'être rejeté vers l'environnement extérieur 15 EX. Une mise en oeuvre inversée du cinquième mode de fonctionnement peut être envisagée, avec une circulation fluidique en sens inverse, dans laquelle le fluide caloporteur circule uniquement à travers le capteur 20 thermique solaire 10 pour passer de la boite de distribution inférieure 17 à la boite de distribution supérieure 21. Puis, le fluide circule uniquement à travers l'élément de stockage 12 pour passer de la boite de distribution supérieure 21 à la boite de distribution inférieure 17, avant d'être rejeté dans l'environnement extérieur EX. 25 Le cinquième mode de fonctionnement est notamment appliqué en périodes estivales, lorsqu'il est nécessaire de réaliser une diminution de la quantité d'énergie thermique stockée dans l'élément de stockage 12. 30 Le système de distribution est de préférence configuré de sorte que dans le cinquième mode, du fluide caloporteur est prélevé (flèche F24) depuis l'environnement extérieur EX et est rejeté dans l'environnement intérieur El, notamment sans circuler ni à travers le capteur thermique solaire 10 ni à travers l'élément de stockage 12. C'est ce que représente la flèche F29. Ceci permet par exemple d'assurer un renouvellement de l'air dans l'environnement intérieur El durant le déstockage d'énergie thermique de l'élément de stockage 12. La stratégie de pilotage de la distribution fluidique au sein du dispositif et la stratégie de sélection du mode de fonctionnement à mettre en oeuvre parmi l'ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement sont définies en fonction de paramètres physiques. Le dispositif pourra comprendre tous les moyens d'acquisition ou de détermination de ces paramètres physiques, ces moyens étant capable de fournir le résultat de l'acquisition ou de la détermination à l'unité de pilotage. A titre d'exemple non limitatif, de tels paramètres physiques pourront comprendre la température réelle du fluide de l'environnement intérieur El, la température de consigne ou recherchée du fluide de l'environnement intérieur El, la température réelle et/ou anticipée du fluide de l'environnement extérieur EX, la température de l'élément de stockage 12, la capacité pour le capteur thermique solaire 10 à chauffer et/ou à refroidir le premier flux de fluide caloporteur, notamment en fonction des propriétés du rayonnement solaire, l'heure au sein de la journée, la période au sein de l'année (par été, hiver, printemps, automne) etc...
L'invention concerne aussi un support d'enregistrement de données lisible par un calculateur, sur lequel est enregistré un programme informatique comprenant des moyens de codes de programme informatique de mise en oeuvre du procédé. Elle concerne aussi un programme informatique comprenant un moyen de codes de programme informatique adapté à la réalisation d'un tel procédé lorsque le programme est exécuté par un calculateur. 3005 14 5 45 La solution précédemment décrite présente l'avantage d'une grande compacité en sus de son efficacité de chauffage et/ou de rafraîchissement. Elle permet un stockage d'énergie thermique et un 5 important déphasage. Elle permet de s'affranchir de la nécessité de systèmes de protection solaire (comme des stores par exemple) à l'extérieur de la paroi, car l'élément de stockage 12 est avantageusement isolé thermiquement grâce aux éléments 11, 13. Elle présente l'avantage supplémentaire de pouvoir mettre en oeuvre un bouclage entre le capteur 10 thermique solaire 10 et l'élément de stockage 12, afin de stocker rapidement la chaleur ou la fraîcheur. Enfin, elle permet de minimiser au maximum les pertes thermiques entre les environnements intérieur et extérieur El et EX. 15 Le déphasage est fonction de l'épaisseur des éléments thermiquement isolant 11, 13, du volume de l'élément de stockage 12 et de la surface de la face extérieure 12b de l'élément de stockage 12 tournée vers l'environnement extérieur EX. 20 La solution décrite précédemment est facile de mise en oeuvre et moins onéreuse que les solutions existantes précédemment décrites en regard de ses possibilités de performances supérieures. D'autre part, elle est facile à implémenter et à gérer au quotidien. 25 Plus précisément, elle présente les avantages supplémentaires suivants : - une bonne isolation de l'élément de stockage 12 permet d'assurer un plus grand déphasage de la chaleur ou de la fraîcheur, ce qui peut être très utile pour les maisons à basse consommation, - l'isolation du capteur thermique solaire 10 par rapport à l'élément 30 de stockage 12 grâce à l'élément thermiquement isolant 11 permet d'utiliser une cloison transparente 14 constituée par un simple vitrage tout en limitant les pertes vers l'environnement extérieur EX, - selon le mode de réalisation, le dispositif peut être structurel et remplacer une façade du bâtiment, - la proximité de l'élément de stockage 12 et du capteur thermique solaire 10 permet de réaliser des circuits aérauliques intéressants avec un minimum de pertes thermiques, - il est possible de diviser le dispositif en modules qui peuvent être liés en parallèle ou en série entre eux.
Il est précisé enfin que l'ensemble des modes de fonctionnement décrits précédemment ne sont pas nécessairement mis en oeuvre tous ensemble. Un dispositif donné peut être configuré de sorte à ne pouvoir mettre en oeuvre qu'une partie des cinq modes de fonctionnement.15

Claims (18)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment, comprenant une paroi destinée à constituer une partie de mur ou de toit d'un bâtiment et à délimiter de part et d'autre de la paroi un environnement extérieur (EX) au bâtiment et un environnement intérieur (El) du bâtiment, caractérisé en ce que la paroi est constituée par un empilement comprenant : - un capteur thermique solaire (10) tourné du côté de l'environnement extérieur (EX) et délimitant un premier volume de circulation fluidique (V1) d'un premier flux de fluide caloporteur à travers le capteur thermique solaire, - un élément de stockage d'énergie thermique (12), - un premier élément thermiquement isolant (11) interposé entre le capteur thermique solaire et l'élément de stockage d'énergie thermique.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de stockage (12) comporte un matériau à changement de phase.
  3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier élément thermiquement isolant (11) comprend des faces externe et interne (11a, 11b) opposées suivant la direction d'empilement (Y) et respectivement tournées vers le capteur thermique solaire (10) et vers l'élément de stockage (12) et en ce que la face externe (11a) du premier élément thermiquement isolant (11) délimite une partie du premier volume de circulation fluidique (V1).
  4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur thermique solaire (10) comprend une cloison (14) transparente à au moins une partie des rayonnements du soleilprovenant de l'environnement extérieur (EX) avec interposition d'un intervalle (D) par rapport au premier élément thermiquement isolant (11) de sorte à délimiter le premier volume de circulation fluidique (V1), notamment sous la forme d'une lame d'air, entre la cloison (14) et le premier élément thermiquement isolant (11).
  5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de stockage (12) délimite un deuxième volume de circulation fluidique (V2) distinct du premier volume de circulation fluidique (V1) et assurant la circulation d'un deuxième flux d'un fluide caloporteur à travers l'élément de stockage (12), notamment de même nature que celui circulant à travers le capteur thermique solaire (10), le premier élément thermiquement isolant (11) s'opposant aux transferts thermiques, suivant l'épaisseur de la paroi, entre le fluide caloporteur présent dans le deuxième volume de circulation fluidique (V2) et le capteur thermique solaire (10).
  6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de stockage (12) comprend des éléments solides formés dans un matériau de stockage d'énergie thermique imperméable au fluide caloporteur circulant dans le deuxième volume de circulation fluidique (V2) et en ce que lesdits éléments solides délimitent entre eux le deuxième volume de circulation fluidique (V2).
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième volume de circulation fluidique (V2) comprend une pluralité de passages tubulaires (18), notamment parallèles et verticaux, débouchant chacun à ses deux extrémités au niveau de l'épaisseur de l'élément de stockage (12).
  8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de circulation (19) réalisant sélectivement : - une circulation forcée du premier flux, notamment de l'air, à travers le capteur thermique solaire (10) uniquement, - une circulation forcée du deuxième flux, notamment de l'air, à travers l'élément de stockage (12) uniquement, - une circulation forcée simultanée du premier flux à travers le capteur thermique solaire (10) et du deuxième flux à travers l'élément de stockage (12).
  9. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'empilement comprend un deuxième élément thermiquement isolant (13), disposé entre l'élément de stockage (12) et l'environnement intérieur (El) d'une manière isolant thermiquement l'élément de stockage (12) et le fluide caloporteur présent dans le deuxième volume de circulation fluidique (V2) par rapport à l'environnement intérieur (El).
  10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un collecteur fluidique (16), notamment délimité au moins en partie par l'élément de stockage (12), dans lequel le premier flux de fluide caloporteur ayant circulé à travers le capteur thermique solaire (10) peut circuler avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur (El) ou extérieur (EX) et dans lequel le deuxième flux de fluide caloporteur ayant circulé à travers l'élément de stockage (12) peut circuler avant d'être rejeté dans l'environnement intérieur (El) ou extérieur (EX).
  11. 11. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend : 3005 14 5 50 - au moins un premier élément fluidique (0E) permettant de prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur (EX) et/ou de rejeter du fluide caloporteur vers l'environnement extérieur (EX), - au moins un deuxième élément fluidique (01) permettant de 5 prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement intérieur (El) et/ou de rejeter du fluide caloporteur vers l'environnement intérieur (El), - un système de distribution (15, 17, 20, 21) régulant la circulation du fluide caloporteur prélevé par lesdits premier et deuxième éléments fluidiques à travers le capteur thermique solaire (10) et/ou à travers 10 l'élément de stockage (12), - et une unité de pilotage commandant le système de distribution (15, 17, 20, 21) en choisissant sélectivement parmi un ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement du dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement, le système de distribution (15, 17, 20, 21) 15 étant configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend : - un premier mode dans lequel le fluide caloporteur prélevé (F1) depuis l'environnement extérieur (EX) ou depuis l'environnement intérieur (El) circule (F2) à travers le capteur thermique solaire (10) uniquement, 20 avant d'être rejeté (F4) dans l'environnement extérieur (EX) ou dans l'environnement intérieur (El), - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide caloporteur prélevé (F9) depuis l'environnement extérieur (EX) circule (F10, F12) à travers le capteur thermique solaire (10) et à travers 25 l'élément de stockage (12), avant d'être rejeté (F13) dans l'environnement intérieur (El).
  12. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce le système de distribution (15, 17, 20, 21) est configuré de sorte que dans le deuxième mode de fonctionnement, le fluide caloporteur prélevé (F9) depuis l'environnement extérieur (EX) circule (F10) successivement àtravers le capteur thermique solaire (10) puis (F12) à travers l'élément de stockage (12), avant d'être rejeté (F13) dans l'environnement intérieur (E I).
  13. 13. Dispositif selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le système de distribution (15, 17, 20, 21) est configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend un troisième mode dans lequel le fluide caloporteur prélevé (F14) depuis l'environnement extérieur (EX) ou depuis l'environnement intérieur (El) circule (F15) à travers l'élément de stockage (12) uniquement, avant d'être rejeté (F18) dans l'autre environnement.
  14. 14. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le système de distribution (15, 17, 20, 21) est configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend un quatrième mode de fonctionnement dans lequel du fluide caloporteur circule (F19-F21) en boucle à travers le capteur thermique solaire (10) puis à travers l'élément de stockage (12).
  15. 15. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le système de distribution (15, 17, 20, 21) est configuré de sorte que ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement comprend un cinquième mode de fonctionnement dans lequel du fluide caloporteur prélevé (F24) depuis l'environnement extérieur (EX) circule (F25) à travers l'élément de stockage (12) avant d'être rejeté (F28) dans l'environnement extérieur (EX).
  16. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le système de distribution (15, 17, 20, 21) est configuré de sorte que dans le cinquième mode, le fluide caloporteur ayant circulé (F25) à traversl'élément de stockage (12) circule (F27) à travers le capteur thermique solaire (10) avant d'être rejeté (F28) dans l'environnement extérieur (EX).
  17. 17. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le système de distribution (15, 17, 20, 21) est configuré de sorte que dans le quatrième mode et/ou le cinquième mode, du fluide caloporteur est prélevé (F23, F28) depuis l'environnement extérieur (EX) et est rejeté (F23, F29) dans l'environnement intérieur (El), notamment sans circuler ni à travers le capteur thermique solaire (10) ni à travers l'élément de stockage (12).
  18. 18. Procédé de fonctionnement d'un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement pour bâtiment selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, comprenant une étape consistant à prélever du fluide caloporteur depuis l'environnement extérieur (EX) et/ou depuis l'environnement intérieur (El), puis une étape de pilotage de la manière de distribuer et de faire circuler le fluide caloporteur prélevé entre l'élément de stockage (12) et/ou le capteur thermique solaire (10), puis une étape consistant à rejeter le fluide caloporteur préalablement prélevé vers l'environnement extérieur (EX) et/ou vers l'environnement intérieur (El), ladite étape de pilotage étant réalisée de sorte à faire fonctionner le dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement dans un mode de fonctionnement sélectionné parmi ledit ensemble prédéterminé de modes de fonctionnement du dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement.
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