FR3054588A1 - Facade ou couverture de batiment integrant au moins un element electro-reactif - Google Patents

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Abstract

Façade ou couverture de bâtiment, comportant au moins un élément électro-réactif (22) se superposant au moins partiellement à un vitrage et alimenté électriquement à partir au moins de l'énergie électrique produite par au moins un élément photovoltaïque (32) intégré à la façade ou à la couverture.

Description

(57) Façade ou couverture de bâtiment, comportant au moins un élément électro-réactif (22) se superposant au moins partiellement à un vitrage et alimenté électriquement à partir au moins de l'énergie électrique produite par au moins un élément photovoltaïque (32) intégré à la façade ou à la couverture.
FR 3 054 588 - A1
Figure FR3054588A1_D0001
Figure FR3054588A1_D0002
FAÇADE OU COUVERTURE DE BATIMENT
La présente invention concerne le domaine de la construction et de la rénovation de bâtiments à usage commercial ou d’habitation, et plus particulièrement les façades ou couvertures et les éléments de façade ou de couverture de tels bâtiments, tels que les fenêtres. Le terme « bâtiment » doit être compris avec une acceptation large et englobe les constructions fixes ainsi que les navires de croisière.
fi a déjà été proposé des vitrages électro-réactifs, permettant de faire varier le degré d’occultation en fonction par exemple du niveau d’ensoleillement. Ces vitrages sont dans certains cas alimentés par des éléments photovoltaïques intégrés au vitrage.
L’article PHOTOVOLTAIC-POWERED EC-WINDOWS (PV-EW) May 2000 NREL/CP-590-28116 mentionne ainsi l’intérêt de vitrages intelligents et la possibilité de superposer les éléments photovoltaïques à un vitrage électro-chromique ou de les disposer à côté sur le châssis de la fenêtre. Cette dernière solution complique la réalisation du châssis et peut nuire à l’esthétique du bâtiment. La superposition des éléments photovoltaïques au vitrage électro-chromique diminue la transmittance du vitrage électrochromique, ce qui n’est pas souhaitable pendant les périodes de faible ensoleillement.
US 6055089 divulgue un vitrage dans lequel au moins une partie de la lumière incidente traverse un élément électro-réactif de façon à assurer une certaine rétroaction pour tenir compte de l’ensoleillement Un tel vitrage est de construction complexe. De plus, l’élément photovoltaïque et l’élément électro-chromique étant disposés entre deux vitres scellées du vitrage, tout dysfonctionnement de l’un des éléments impose de remplacer la totalité du vitrage.
US 5384653 divulgue un vitrage intégrant un élément électro-réactif et des éléments photovoltaïques entre deux vitres scellées ensemble. Les éléments photovoltaïques sont par exemple disposés en bande en partie supérieure du vitrage. Une batterie est prévue pour être rechargée par les éléments photovoltaïques. Ce vitrage présente les mêmes inconvénients que ci-dessus.
US 5805330 décrit un vitrage électro-réactif comportant deux vitres entre lesquelles sont disposés des éléments photovoltaïques. Un milieu électro-chrome est présent entre les deux vitres dans un espace fermé par un joint.
Plus récemment, il a été proposé dans le brevet US 9081246 d’alimenter un vitrage électro-réactif d’une fenêtre à l’aide d’une transmission d’énergie sans fil. Un élément photovoltaïque intégré à la fenêtre peut fournir une énergie additionnelle. Un tel vitrage où l’énergie est apportée par radiofréquence par exemple reste de mise en œuvre difficile dans certains environnements.
US2007/0131270 divulgue une fenêtre comportant entre deux vitres un store portant des éléments photovoltaïques. Une telle fenêtre est de réalisation complexe, car les connexions électriques entre les éléments photovoltaïques doivent permettre la mobilité du store.
US6646196 décrit une fenêtre comportant un panneau photovoltaïque vertical disposé entre deux vitrages clairs gauche et droit. L’énergie électrique fournie par le panneau photovoltaïque peut être utilisée pour recharger une batterie au plomb. L’installation dans une école à des fins pédagogiques est préconisée. Une telle fenêtre ne comporte aucun mécanisme d’occultation de la lumière en cas d’ensoleillement excessif.
Par ailleurs, US8548391 décrit une installation photovoltaïque destinée à être installée sur le toit d’un bâtiment et comportant un système radio de liaison sans fil pour transmettre des informations concernant le fonctionnement de l’électronique de puissance associée à une chaîne d’éléments photovoltaïques. Cette installation peut inclure un ou plusieurs répéteurs radio pour étendre la portée des communications et compenser l’effet d’écran des panneaux. Ces répéteurs peuvent être alimentés chacun par une batterie ou par un petit panneau solaire.
Π demeure par conséquent un besoin pour perfectionner encore les fenêtres et autres éléments de façade ou de couverture, à vitrage électro-réactif, afin de bénéficier d’éléments de façade à la fois esthétiques, présentant un degré de transparence maximal relativement élevé, capables si cela est recherché de répondre aux normes les plus sévères sur le plan énergétique et phonique, de fonctionnement fiable et de coûts de fabrication et de pose compatibles avec une commercialisation à grande échelle.
L’invention a ainsi pour objet, selon un premier de ses aspects, un élément de façade ou de couverture, notamment fenêtre, comportant :
- Au moins un vitrage, ~ au moins un élément électro-réactif dont les propriétés optiques de transparence et/ou de filtrage de la lumière sont pilotables électriquement, superposé au moins partiellement au vitrage,
- au moins un panneau photovoltaïque déporté relativement au vitrage et fournissant au moins partiellement l’énergie électrique nécessaire à l’alimentation de l’élément électro-réactif.
Par « déporté » il faut comprendre que le panneau photovoltaïque ne se superpose pas au vitrage lorsque celui-ci est observé dans une direction perpendiculaire à son plan et n’est pas intégré entre des vitres du vitrage.
L’invention peut permettre de réaliser la fenêtre ou autre élément de façade de telle sorte que le vitrage et le panneau photovoltaïque constituent deux composants distincts pouvant être remplacés indépendamment l’un de l’autre en cas de besoin.
Le fait que le panneau photovoltaïque ne se superpose pas avec le vitrage permet de conserver un degré de transparence plus élevé au vitrage quand celui-ci est dans l’état non occulté. Cela supprime également tout problème d’interaction optique entre la lumière atteignant l’élément photovoltaïque et celle traversant l’élément électro-réactif et permet de réaliser plus facilement le vitrage et le panneau avec de bonnes performances thermiques.
La séparation des fonctions électro-réactive et photovoltaïque simplifie en outre la fabrication de la fenêtre, et notamment peut rendre plus aisé la réalisation de celleci avec une épaisseur de vitrage égale ou proche de celle des fenêtres conventionnelles.
Le panneau photovoltaïque étant déporté, cela offre une grande liberté sur le plan esthétique pour sa réalisation ; il peut ainsi aisément être réalisé sous la forme d’un élément contribuant à l’esthétique de la façade, par exemple en étant disposé sous forme d’allège ou d’imposte.
Il est possible de profiter de la présence d’une traverse séparant le vitrage et le panneau photovoltaïque pour cacher la connectique entre l’élément électro-réactif et le panneau photovoltaïque, ou entre tout composant électronique tel que batterie ou module de pilotage et le panneau photovoltaïque et/ou l’élément électro-réactif.
Elément électro-réactif
Par «élément électro-réactif » il faut comprendre un composant optique dont il est possible grâce à un stimulus électrique de faire varier de façon réversible les propriétés d’occultation ou de filtration de la lumière.
Par « occultation » il faut comprendre faire obstacle à la propagation de la lumière visible, en introduisant ou non un filtrage de la lumière pour certaines longueurs d’onde du visible, de l’infrarouge et/ou de l’ultraviolet. L’occultation peut être localement totale ou partielle. Lorsqu’elle est partielle, l’intensité lumineuse est atténuée à la traversée de l’élément. Lorsque localement l’occultation est totale, la lumière qui traverse l’élément électro-réactif dans son ensemble est alors celle qui passe entre les zones localement occultées. En jouant sur le ratio entre la surface occultée et la surface non occultée, il est possible de contrôler la quantité de lumière traversant globalement l’élément électroréactif.
Par « filtration » il faut comprendre une absorption sélective de la lumière pour certaines longueurs d’ondes. Par exemple, l’élément électro-réactif peut être agencé pour faire varier la transmittance dans une plage de rayonnement IR afin par exemple de bloquer le rayonnement IR en été et de le laisser passer en hiver, ou le laisser passer dans la journée et le bloquer le soir.
Il est possible de réaliser l’élément électro-réactif de façon à pouvoir piloter, le cas échéant, séparément les propriétés d’occultation et de filtration. Par exemple, l’élément électro-réactif comporte une structure d’occultation et une structure de filtration pilotable indépendamment de la structure d’occultation et superposée à cette dernière
De multiples technologies d’élément électro-réactif sont disponibles, notamment électro-chrome (EC), SPD(« Suspended Particle Device ») ou PDLC(« Polymer Dispersed Liquid cristal Devices »). L’élément électro-réactif est de préférence statique.
De préférence, l’élément électro-réactif est clair au repos et prend un état occulté lorsque stimulé électriquement. La consommation d’énergie peut n’avoir lieu que lors du changement d’état et/ou pour maintenir un état. Cela peut conduire à préférer la technologie EC à la technologie SPD qui est opaque au repos.
L’élément électro-réactif peut comporter une structure électro-active accolée à au moins une vitre, notamment une vitre en verre minéral ou organique. La fabrication de l’élément électro-réactif peut faire intervenir un procédé de fabrication avec une étape de lamination sur la vitre.
L’élément électro-réactif peut être disposé entre deux vitres. Cet élément est ainsi protégé efficacement vis-à-vis des agressions extérieures. Il peut comporter une structure électro-active noyée entre deux films de colle entre ces vitres. De préférence, les deux vitres entre lesquelles est disposé l’élément électro-réactif ne forment pas entre elles un double vitrage avec lame d’air.
La lame d’air est ainsi, de préférence, formée à l’aide d’au moins une vitre additionnelle. Le fait de disposer l’élément électro-réactif à l’extérieur du double vitrage simplifie la fabrication de ce dernier et évite des problématiques d’étanchéité de la lame d’air vis-à-vis de la sortie des connexions électriques.
De préférence, l’élément électro-réactif peut prendre un niveau d’occultation choisi parmi plusieurs niveaux discrets, notamment quatre niveaux. Le niveau d’occultation va par exemple de 1 à 60%.
L’élément électro-réactif peut ne comporter qu’une seule zone dont on peut faire varier le degré d’occultation et/ou de filtration. Cette zone peut recouvrir tout ou partie du vitrage.
En variante, l’élément électro-réactif présente au moins deux zones pouvant sélectivement changer de degré d’occultation, avec un degré d’occultation au sein de chaque zone homogène. Ainsi, il est possible par exemple d’avoir l’une des zones ayant un degré d’occultation différent de celui de l’autre zone. Une occultation par zone peut faciliter la réalisation d’un élément de façade ou de couverture assurant une transmittance globale pouvant être ajustée en fonction de l’ensoleillement, tout en ayant un vitrage conservant un aspect esthétique et préservant le confort visuel des personnes situées à l’intérieur du bâtiment. L’élément électro-réactif peut présenter plus de deux zones pouvant être sélectivement commandées, par exemple trois telles zones, lesquelles peuvent occuper l’ensemble du vitrage ou une partie seulement de celui-ci.
Lorsque l’élément électro-réactif est pilotable par zones, ces dernières peuvent avoir toutes formes; cependant, il est avantageux que ces zones s’étendent sur toute une dimension du vitrage, en particulier sa largeur. Ces zones peuvent notamment être chacune de forme rectangulaire.
Il est également intéressant que ces zones soient commandées avec un degré d’occultation variable selon un dégradé d’occultation allant du plus occulté vers le moins occulté en descendant. Cela permet de ménager une zone plus claire vers le bas du vitrage, là où généralement se porte le regard, ménageant ainsi le confort visuel.
Les moyens électroniques utilisés dans le pilotage de l’élément électro-réactif, tel qu’un module de commande intégré à l’élément de façade par exemple, sont ainsi avantageusement programmés pour convertir une demande d’occultation d’un certain niveau en entrée, en une commande des différentes zones de façon à générer un dégradé correspondant. Par exemple, ces moyens électroniques sont agencés pour que l’occultation et/ou la filtration s’effectuent en premier dans la zone du vitrage la plus haute, puis dans la zone immédiatement inférieure. Les moyens électroniques peuvent être agencés pour piloter le degré d’occultation et/ou de filtration des différentes zones en descendant ainsi jusqu’à la zone la plus basse ; la zone la plus haute peut être pilotée de façon à avoir un degré d’occultation et/ou de filtration plus important, tandis que les zones situées plus bas conservent un niveau d’occultation plus faible. Les moyens électroniques peuvent ainsi, à partir d’un certain stade d’occultation et/ou de filtration, effectuer le pilotage de façon à avoir une occultation et/ou filtration en dégradé. L’occultation en dégradé peut aussi se faire en faisant croître progressivement l’intensité d’occultation de toutes les zones simultanément.
En variante, l’élément électro-réactif est mobile relativement au vitrage, comportant par exemple un store, notamment à lamelles. L’orientation de ces dernières peut être commandée par un moteur électrique en fonction de l’occultation recherchée. D’autres technologies à éléments mobiles tels que des micro-lamelles peuvent encore être utilisées. L’élément électro-réactif peut comporter un store, notamment à lamelles, de préférence intégré au vitrage.
La sortie de la connectique raccordée à l’élément électro-réactif s’effectue de préférence sur la tranche.
Panneau photovoltaïque
Par « panneau photovoltai'que » il faut comprendre un panneau assurant la production de l’énergie électrique nécessaire à l’alimentation de l’élément électro-réactif pour faire varier ses propriétés d’occultation ou de filtration, cette énergie étant générée par la conversion de l’énergie lumineuse incidente en électricité.
Le panneau photovoltaïque comprend un ou plusieurs éléments photovoltaïques (encore appelés cellules) qui peuvent être de toute technologie photovoltaïque, notamment à base de silicium mono ou multi-cristallin ou organique.
Le panneau peut comprendre un ou plusieurs éléments photovoltaïques, selon un agencement en film continu ou en cellules discrètes.
Le panneau photovoltaïque peut être rigide ou souple, étant de préférence rigide.
De préférence le panneau photovoltaïque est plan, mais l’invention n’est pas limitée à une géométrie particulière et le panneau peut présenter une forme galbée, développable ou non.
Le panneau est de préférence vitré, avec une même vitre recouvrant l’ensemble des éléments photovoltaïques.
Le panneau peut être d’épaisseur constante. De préférence le panneau présente une forme de parallélépipède. Le facteur de forme du panneau, défini comme le rapport entre sa longueur et sa largeur, peut être compris entre 0,1 et 10, mieux 0,5 et 3.
Le panneau photovoltaïque appartient, selon le premier aspect de l’invention ci-dessus, à l’élément de façade ou de couverture, c’est-à-dire que l’élément de façade forme un tout au moment de sa pose sur la façade ou la ch arpente du bâtiment. Dans le cas où l’élément de façade est une fenêtre, le panneau photovoltaïque est ainsi porté par le châssis de la fenêtre au moment où celle-ci est posée.
Selon un deuxième aspect de l’invention, le panneau photovoltaïque est un élément distinct de l’élément de façade ou de couverture, étant par exemple intégré à un autre élément du bâtiment, notamment de façade ou de couverture, tel qu’un bardage, un garde-corps, un élément de canopée, un auvent, ou un pare soleil. Cet autre élément peut être vitré, et en particulier le panneau photovoltaïque peut comporter une vitre en définissant la surface extérieure, comme mentionné plus haut.
Le panneau photovoltaïque peut être plus ou moins transparent, voire opaque.
Lorsque le panneau photovoltaïque n’est pas opaque, ceci permet de réaliser une fenêtre qui laisse passer plus de lumière que si le panneau photovoltaïque était opaque, ce qui est bénéfique pour le confort des occupants des locaux éclairés par la fenêtre.
La non opacité du panneau photovoltaïque peut être obtenue en disposant des éléments photovoltaïques qui le composent de façon espacée, de manière à réaliser des ajours au sein du panneau photovoltaïque, par lesquels la lumière peut passer.
Le panneau photovoltaïque peut ainsi comporter des éléments photovoltaïques disposés sous la forme d’une trame, et par exemple des éléments photovoltaïques en bande, disposés parallèlement les uns aux autres et de façon espacée.
La non opacité du panneau photovoltaïque peut encore résulter au moins en partie de l’emploi d’éléments photovoltaïques intrinsèquement transparents, du fait de l’utilisation de composants non opaques.
Dans une variante de réalisation, le panneau photovoltaïque comporte une couche décorative entre le côté tourné vers l’extérieur de l’élément de façade et au moins un élément photovoltaïque.
Cette couche décorative, visible de l’extérieur, contribue à l’esthétique du panneau et plus généralement à celle de la façade lorsque le panneau est présent en façade. Cette couche décorative laisse passer de la lumière vers l’élément photovoltaïque de façon à ce que celui-ci puisse assurer sa fonction de production d’électricité. La couche décorative est par exemple une couche tramée, semi-transparente. En variante, la couche décorative est continue mais de transmittance choisie de façon à laisser passer au moins une partie du rayonnement qui est converti par l’élément photovoltaïque en électricité.
La couche décorative peut être une couche imprimée. L’impression peut avoir lieu sur une vitre du panneau et/ou sur un film intégré au panneau ou le recouvrant en surface.
La couche décorative peut encore être obtenue par métallisation, notamment sous vide.
La couche décorative peut être un aplat de couleur ou définir au moins un motif visible à l’œil nu.
La couche décorative peut éventuellement être réalisée de façon à filtrer une partie du spectre de l’énergie lumineuse incidente, par exemple filtrer le rayonnement non utile à la production d’électricité.
De préférence la couche décorative est réalisée de façon à masquer visuellement le ou les éléments photovoltaïques et donner un aspect homogène au panneau. L’aspect peut également viser imiter le bois ou la pierre
Lorsque le panneau photovoltaïque est intégré à un élément de façade tel qu’une fenêtre, la couleur de la couche décorative peut être choisie en accord avec celle du châssis, étant par exemple de la même couleur.
De préférence, le panneau photovoltaïque comporte un double vitrage, voire un triple vitrage, notamment lorsque l’on cherche à conserver une certaine transparence à ce panneau tout ayant des propriétés d’isolation phoniques et/ou thermiques. Par double ou triple vitrage, il faut comprendre un vitrage comportant au moins deux vitres espacées par une lame d’air ou définissant un espace rempli par tout autre gaz, sous pression atmosphérique ou réduite. Il peut être avantageux que les éléments photovoltaïques ne soient pas présents dans la lame d’air, pour éviter les problèmes d’étanchéité à la sortie des connectiques.
En variante, le panneau photovoltaïque peut comporter plutôt qu’un double vitrage une plaque thermiquement isolante, notamment lorsque le panneau est opaque.
Le panneau photovoltaïque peut intégrer tout ou partie du système électronique de pilotage de l’élément électro-réactif ainsi qu’une batterie permettant de stocker l’énergie produite par le panneau.
Le panneau peut comporter toute structure optique permettant de concentrer la lumière sur le ou les éléments photovoltaïques, telle qu’un réseau de microlentilles par exemple.
Le rendement électrique du panneau photovoltaïque est par exemple inférieur ou égal à 5% ; un rendement faible pouvant en fonction des technologies utilisées s’avérer nécessaire pour garder une certaine transparence du panneau, lorsque cela est souhaitable. Elément de façade
L’invention s’applique avantageusement à un élément de façade ou de couverture constituant une fenêtre du bâtiment.
De préférence, l’étendue du vitrage de l’élément de façade est supérieure à celle du panneau photovoltaïque, de façon à bénéficier d’un élément de façade de grande clarté.
De préférence, le vitrage de l’élément de façade intègre un double vitrage, voire un triple vitrage.
De préférence, notamment lorsque l’élément de façade est une fenêtre, on le réalise avec une traverse qui sépare le vitrage et le panneau photovoltaïque. Cette traverse constitue non seulement un moyen mécanique pour tenir le panneau et le vitrage mais contribue également à l’esthétique de l’élément de façade en rendant plus facilement acceptable le contraste visuel entre les aspects du panneau et du vitrage.
Un élément de façade selon l’invention peut comporter un seul vitrage ou plusieurs éléments de vitrage distincts les uns des autres, assemblés au sein de l’élément, ce qui est le cas par exemple pour un ouvrant à plusieurs vantaux.
De même, l’élément de façade peut comporter un ou plusieurs panneaux photovoltaïques, lesquels sont par exemple visuellement séparés les uns des autres. Par exemple, l’élément de façade est une fenêtre qui ne comporte qu’un seul panneau photovoltaïque en allège ou en variante, en imposte. Dans une variante, l’élément de façade est une fenêtre qui comporte deux panneaux photovoltaïques, l’un en allège, l’autre en imposte.
L’élément de façade peut comporter tout élément ornemental conventionnel tel que par exemple des croisillons.
La façade ou couverture peut comporter au moins une batterie pour stocker de l’énergie générée par l’élément photovoltaïque.
Π est particulièrement avantageux que l’élément de façade comporte une batterie pour stocker l’énergie générée par le panneau photovoltaïque. Cette batterie est par exemple de type NiMH, et sa capacité est par exemple supérieure ou égale à 2 Wh. Cela permet de piloter l’élément électro-réactif hors des périodes d’ensoleillement. De préférence, l’élément de façade comporte un connecteur externe permettant de la recharger. Le rechargement peut encore s’effectuer, le cas échéant, par couplage inductif.
La batterie peut être logée, lorsque l’élément de façade est une fenêtre, dans le châssis de cette fenêtre.
La batterie est de préférence logée dans un boîtier accessible depuis l’intérieur du bâtiment sans démontage de l’élément de façade. Ce boîtier est par exemple disposé au niveau du panneau photovoltaïque, étant par exemple présent en partie basse de l’élément de façade lorsque le panneau photovoltaïque est disposé en allège.
Le montage de la batterie se fait de préférence sans création de ponts thermiques.
De préférence, l’accès à la batterie est possible sans démontage de l’élément de façade ; par enlèvement d’une trappe ou d’un cache, avec ou sans outil tels qu’un tournevis.
Il est également avantageux que l’élément de façade comporte un module de commande sans fil de l’élément électro-réactif, par exemple intégré au châssis dans le cas d’un élément de façade constituant une fenêtre, ou logé dans un boîtier solidaire de l’élément de façade et accessible depuis l’intérieur du bâtiment. Ce boîtier peut notamment être situé en partie basse de la fenêtre, étant par exemple adjacent à la traverse basse de la fenêtre. La batterie et le module de commande peuvent être situés dans un même boîtier.
L’élément de façade peut intégrer un convertisseur agencé pour amener la tension produite par le panneau photovoltaïque à un niveau compatible avec la charge de la batterie.
Π est avantageux d’utiliser le panneau photovoltaïque comme capteur d’ensoleillement, notamment pour assurer si cela est recherché un pilotage automatique de l’élément électro-réactif en fonction de l’ensoleillement. L’utilisation pour chaque élément de façade du panneau photovoltaïque de cet élément de façade pour piloter l’élément électro-réactif permet de contrôler l’occultation et/ou la filtration avec une faible granulométrie et ainsi de pouvoir tenir compte d’effets d’ombres portées par exemple.
Le cas échéant, le module de commande de chaque élément de façade est réalisé de façon à pouvoir définir un élément maître et un ou plusieurs éléments esclaves. Le panneau photovoltaïque de l’élément maître peut être utilisé comme capteur d’ensoleillement et les éléments électro-réactifs du ou des éléments de façade esclaves sont pilotés en fonction de l’information transmise par l’élément maître.
Les modules de commande des éléments de façade peuvent être agencés pour communiquer entre eux par une liaison sans fil.
Tous les éléments de façade peuvent comporter un module de commande identique. En variante, la façade est par exemple réalisée avec des éléments de façade disposant de modules de commande plus élaborés, utilisés comme maîtres, et de modules de commande plus simples, utilisés comme esclaves.
De préférence, l’élément de façade comporte un module de commande qui est pilotable par un terminal mobile tel qu’un smartphone ou une tablette. Ce module de commande est alimenté électriquement par le panneau photovoltaïque.
Le module de commande peut encore être piloté par un dispositif de commande centralisée assurant la régulation thermique du bâtiment.
Il peut être avantageux que l’élément de façade comporte un connecteur permettant d’utiliser un surplus d’énergie du panneau photovoltaïque pour d’autres fonctions du bâtiment ou pour renvoyer de l’énergie vers le réseau électrique.
L’électricité produite par le panneau photovoltaïque peut encore être utilisée pour alimenter divers capteurs tels que capteur de luminosité, de mouvement, de présence, de pollution, ou pour commander une serrure électrique ou un lecteur de badge
Dans un exemple de mise en œuvre, l’élément de façade peut comporter un relais hertzien alimenté au moins partiellement par le panneau photovoltaïque. Un tel relais comporte un récepteur pour recevoir un signal radiofréquence et un émetteur pour le retransmettre, par exemple à une fréquence et/ou avec un codage différent. Cela peut permettre par exemple de relayer la transmission d’informations radiofréquence, entre des objets connectés par exemple. Une possibilité est ainsi d’équiper au moins certains éléments de façade du bâtiment de tels relais hertziens de façon à permettre le pilotage sans fil de tous les éléments de façade à partir d’un émetteur unique, appartenant par exemple à une centrale de régulation du bâtiment
L’émetteur et/ou le récepteur du relais hertzien peuvent, le cas échéant, partager certains composants du module de commande, en particulier ceux de l’étage radiofréquence permettant d’émettre et de recevoir des instructions relatives au fonctionnement de l’élément électro-réactif. La fonction de relais hertzien peut alors être réalisée de façon plus économique.
Le cas échéant, le module de commande comporte un processeur qui gère à la fois le fonctionnement de l’élément électro-réactif et celui du relais hertzien.
Dans un exemple de mise en œuvre de l’invention, l’élément de façade comporte au moins un dispositif électronique tel qu’un écran ou autre dispositif lumineux, intégré à l’élément de façade, notamment au vitrage, et alimenté par le panneau photovoltaïque.
Cet écran est utilisé par exemple pour afficher des informations relatives au fonctionnement de l’élément de façade telles que par exemple le degré d’occultation, l’énergie électrique produite, le niveau de charge de la batterie, ou un code d’erreur.
L’écran peut aussi être utilisé, en variante ou additionnellement, pour afficher au moins une information relative à l’environnement, telle que par exemple la température actuelle, de consigne, l’hygrométrie, les prévisions météorologiques ou de transport et plus généralement toute information utile.
Le dispositif lumineux peut être utilisé pour changer l’aspect de la façade ou du local sur lequel donne le vitrage, en émettant une couleur donnée.
Le terme écran couvre tout dispositif d’affichage ou émetteur de lumière. La technologie d’écran peut être de type LED, OLED ou cristaux liquides, entre autres.
L’invention n’est pas limitée à une forme particulière pour le vitrage. Celui-ci fait toutefois de préférence entre 0,2 et 10 m de hauteur.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un élément de façade ou de couverture, notamment une fenêtre, comportant un vitrage, un élément électro-réactif se superposant au moins partiellement au vitrage, et au moins un panneau photovoltaïque alimentant un module de commande de l’élément électro-réactif, le vitrage et le panneau photovoltaïque étant séparés par une traverse d’un châssis de l’élément de façade. Cette traverse peut comporter des connexions électriques vers l’élément électro-réactif et/ou le panneau photovoltaïque. L’élément de façade peut comporter, de préférence sur son côté intérieur, un boîtier logeant le module de commande et/ou une batterie stockant de l’énergie produite par le panneau. Ce dernier peut être disposé en allège ou en imposte sur l’élément de façade.
Façade
L’invention a encore pour objet une façade d’un bâtiment comportant au moins un élément de façade selon le premier aspect de l’invention, tel que défini plus haut.
L’invention a encore pour objet selon un autre aspect, indépendamment ou en combinaison avec le premier aspect ci-dessus, une façade ou couverture comportant au moins un élément électro-réactif se superposant au moins partiellement à un vitrage et alimenté électriquement à partir au moins de l’énergie électrique produite par au moins un élément photovoltaïque intégré à la façade ou couverture.
L’élément photovoltaïque peut être intégré à un élément de façade ou de couverture. En particulier, l’élément photovoltaïque peut être intégré à un bardage, un garde-corps, un élément de canopée, un auvent, ou un pare soleil. L’élément photovoltaïque peut être intégré à un élément de bardage. L’élément photovoltaïque peut être intégré à un panneau photovoltaïque distinct du vitrage précité
Selon cet autre aspect, l’invention offre une grande liberté pour intégrer les éléments photovoltaïques à la façade, et ces éléments photovoltaïques ou les panneaux qui les intègrent éventuellement peuvent être utilisés comme éléments esthétiques tout en contribuant à alimenter électriquement au moins les éléments électro-actifs.
Les panneaux photovoltaïques peuvent aussi contribuer à l’isolation thermique, voire phonique, de la façade.
L’utilisation de panneaux photovoltaïques distribués sur la façade peut être avantageuse également pour simplifier les raccordements électriques, un panneau photovoltaïque étant par exemple utilisé pour alimenter deux éléments électro-réactifs associés à deux fenêtres entres lesquelles est placé le panneau ; on utilise par exemple un panneau formant élément de bardage disposé entre deux fenêtres pour alimenter les éléments électro-réactifs de ces dernières. On peut aussi utiliser un panneau photovoltaïque disposé en allège pour alimenter électriquement deux fenêtres se superposant verticalement.
Toutes les caractéristiques de l’invention selon son premier aspect peuvent s’appliquer à ce deuxième aspect de l’invention, où le panneau photovoltaïque n’appartient pas nécessairement à l’élément de façade comportant le vitrage.
Procédés
L’invention a encore pour objet des procédés mettant notamment en œuvre un élément de façade selon le premier aspect de l’invention ou une façade selon le deuxième aspect de l’invention.
L’invention a ainsi encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé pour contribuer à assurer la régulation thermique d’un bâtiment comportant au moins un élément de façade, notamment une fenêtre, pourvu d’un vitrage auquel se superpose au moins partiellement un élément électro-réactif dont on peut piloter les propriétés d’occultation et/ou de filtration, dans lequel on utilise l’énergie électrique produite par au moins un panneau photovoltaïque intégré au bâtiment pour alimenter électriquement l’élément électro-réactif afin de modifier ses propriétés d’occultation et/ou de filtration.
Ce panneau photovoltaïque peut être intégré ou non à l’élément de façade selon que l’on cherche à tirer profit du premier aspect de l’invention présenté plus haut ou non. Ce panneau photovoltaïque peut être intégré à un autre élément de façade tel qu’un bardage, un garde-corps, un pare soleil ou un auvent par exemple, comme mentionné plus haut.
Le panneau photovoltaïque peut être agencé de façon à laisser entrer de la lumière dans le bâtiment.
La régulation thermique peut s’effectuer de façon autonome avec un pilotage des éléments électro-réactifs selon une loi de commande prédéfinie. Cette loi peut permettre d’écrêter l’énergie solaire incidente lorsque celle-ci franchit un seuil prédéfini, fixé par exemple entre 30 et 50 W/m2. Ainsi, l’occultation peut être nulle par exemple si l’énergie solaire incidente est inférieure à une valeur donnée, par exemple 40 W/m2.
Dans un exemple de mise en œuvre, le surplus d’énergie électrique fournie par le ou les panneaux photovoltaïques est renvoyée sur le réseau ou utilisée pour d’autres fonctions telles que par exemple celle de relais hertzien ou d’alimentation d’écrans ou de dispositif lumineux visant à colorer la façade la nuit, par exemple.
L’invention a encore pour objet un procédé de gestion du degré d’occultation d’au moins un vitrage par un élément électro-réactif piloté par un module de commande alimenté au moins partiellement par un panneau photovoltaïque, dans lequel on utilise le panneau photovoltaïque comme capteur d’ensoleillement.
Le panneau peut être utilisé comme capteur à l’échelon d’un élément électroréactif associé à un élément de façade, ou en variante servir au pilotage d’un groupe d’éléments électro-réactifs associés à autant de vitrages.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé pour faire varier le degré d’occultation d’un vitrage d’un élément de façade, utilisant au moins un élément électro-réactif alimenté par au moins un panneau photo voltaïque, l’élément électro-réactif étant pilotable par zones, dans lequel on pilote l’occultation des différentes zones de façon à obtenir à un moment donné une occultation en dégradé avec un degré d’occultation plus élevé en haut qu’en bas. Le dégradé peut être limité à deux zones, le cas échéant.
Le vitrage peut être agencé de telle sorte qu’il conserve une zone qui n’est jamais occultée. En variante, tout le vitrage est occulté, par exemple à des niveaux variables d’une zone à l’autre.
Ecran
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un élément de façade ou de couverture, notamment fenêtre, comportant au moins un élément photovoltaïque et un écran alimenté électriquement au moins partiellement par l’électricité produite par l’élément photovoltaïque. De préférence, cet élément de façade ou de couverture comporte un élément électro-réactif alimenté au moins partiellement par l’élément photovoltaïque. L’écran peut recevoir des données à afficher concernant le fonctionnement de l’élément électro-réactif ou de l’élément photovoltaïque.
Relais Hertzien
Au moins l’un des éléments photovoltaïques alimente avantageusement un relais hertzien. Par « relais hertzien » on désigne tout dispositif électronique à émetteur/récepteur capable de recevoir un signal radio incident et d’émettre un signal radio à destination par exemple d’un autre relais hertzien ou d’une centrale de régulation climatique du bâtiment.
Le relais hertzien peut constituer un répéteur de signal radio, permettant des échanges d’informations avec les éléments de façade ou de couverture sans nécessiter de câblage pour transmettre l’information ou alimenter les relais. De plus, il est possible d’effectuer un pilotage fin et automatique des différents éléments électro-réactifs, pour tenir compte par exemple des variations d’ensoleillement sur la façade ou la toiture, liés par exemple à l’orientation vis-à-vis du soleil en fonction de l’heure du jour et/ou aux ombres portées, tout en repectant les besoins climatiques du bâtiment, grâce par exemple aux échanges d’informations avec une centrale de régulation climatique du bâtiment.
La fréquence est par exemple de l’ordre de quelques centaines de MHz ou de quelques GHz. De préférence, les signaux reçus et transmis sont numériques. Les signaux sont par exemple de type Wifi ou Zigbee.
Ainsi, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, l’invention a encore pour objet une façade ou couverture de bâtiment, comportant au moins un élément photovoltaïque intégré à la façade ou à la couverture et au moins un relais hertzien alimenté au moins en partie par l’électricité produite par l’élément photovoltaïque. On profite de la présence de l’élément photovoltaïque intégré à la façade ou à la couverture pour alimenter le relais hertzien ; on évite ainsi d’avoir à prévoir des moyens d’alimentation électrique spécifiques, ce qui simplifie l’installation du relais et préserve l’esthétique du bâtiment. De plus, le relais hertzien peut être réalisé si on le souhaite de façon à recevoir une information concernant le niveau d’éclairement de l’élément photovoltaïque, afin de transmettre cette information à une centrale de régulation thermique du bâtiment. On utilise alors le relais hertzien dans une double fonction, de répéteur radio permettant d’étendre la portée des échanges de données entre divers objets connectés du bâtiment, et de transmetteur d’informations liées à l’éclairement des éléments photovoltaïques, ce qui peut renseigner sur les flux thermiques incidents en divers points du bâtiment.
La façade ou couverture peut comporter un vitrage et au moins un élément électro-réactif se superposant au moins partiellement au vitrage.
Le relais hertzien peut avantageusement être agencé pour recevoir et retransmettre au moins une information concernant le pilotage à distance de l’élément électro-réactif. Cela peut permettre de contrôler très facilement un ensemble d’éléments électro-réactifs de façon centralisée depuis une centrale de régulation thermique du bâtiment par exemple, sans avoir à gérer des problèmes de câblage électrique puisque les relais sont autonomes sur le plan énergétique de même que les éléments électro-réactifs. Ce pilotage s’effectue avantageusement en tenant compte de l’éclairement local grâce à l’utilisation des éléments photovoltaïques comme capteurs d’ensoleillement, et l’on peut de cette façon contrôler finement les flux thermiques incidents dans le bâtiment. On peut notamment éviter d’obscurcir inutilement un vitrage non ensoleillé en raison par exemple de son exposition et/ou d’un phénomène d’ombre portée.
La façade ou couverture peut comporter plusieurs éléments photovoltaïques et plusieurs relais hertziens alimentés au moins partiellement par ces éléments photovoltaïques, au moins l’un des relais hertzien recevant une information concernant le pilotage d’un élément électro-réactif et la retransmettant à un autre relais hertzien.
L’élément photo voltaïque est avantageusement utilisé comme capteur d’éclairement et une information concernant le niveau d’éclairement de l’élément photovoltaïque étant émise par le relais hertzien.
La façade ou couverture peut comporter plusieurs éléments photovoltaïques et plusieurs relais hertziens alimentés au moins partiellement par ces éléments photovoltaïques, au moins l’un des relais hertzien recevant une information concernant le niveau d’éclairement d’un élément photovoltaïque et la retransmettant à un autre relais hertzien.
Le pilotage des éléments électro-réactifs s’effectue de préférence au moins à partir d’informations concernant l’éclairement des éléments photovoltaïques.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un élément de façade ou de couverture, notamment pour la réalisation d’une façade ou d’une couverture telle que définie ci-dessus, comportant au moins un élément photovoltaïque et au moins un relais hertzien alimenté en électricité au moins partiellement par l’élément photovoltaïque. L’élément de façade ou de couverture peut comporter un vitrage et de préférence constitue une fenêtre.
L’élément de façade ou de couverture peut comporter module de commande de l’élément électro-réactif, le relais hertzien étant configuré pour permettre au module de commande d’échanger des données avec un terminal distant tel qu’un téléphone portable. Ce peut permettre à une personne située dans un local du bâtiment de prendre le contrôle de l’état de l’élément électro-réactif si l’on souhaite par exemple forcer son passage dans un état occulté ou clair pour des raisons diverses, par exemple liées à la présence de reflets sur des écrans d’ordinateurs. L’utilisation du relais hertzien dans cette fonction permet d’éviter l’utilisation d’un émetteur/récepteur spécifique et facilite la miniaturisation de l’électronique et son implantation dans un châssis de l’élément de façade ou de couverture, par exemple.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de pilotage d’éléments électro-réactifs d’une façade ou d’une couverture comportant plusieurs éléments électro-réactifs alimentés par des éléments photovoltaïques, dans lequel un signal de commande de la filtration et/ou de l’occultation des éléments électro-réactifs est transmis depuis une centrale de régulation climatique d’un bâtiment à un ou plusieurs des éléments électro-réactifs par l’intermédiaire d’un ou plusieurs relais hertzien alimentés par au moins l’un desdits éléments photovoltaïques.
Dans un tel procédé, un ou plusieurs desdits éléments photovoltaïques est avantageusement utilisé comme capteur d’ensoleillement et une information concernant l’ensoleillement des éléments photovoltaïques est transmise à la centrale de régulation par l’intermédiaire d’un ou plusieurs desdits relais hertziens, comme mentionné ci-dessus.
Le degré d’occultation et/ou de filtration des éléments électro-réactifs est de préférence ajusté automatiquement en fonction de l’information concernant l’ensoleillement, notamment pour diminuer le degré d’occultation et/ou de filtration des éléments électro-réactifs les moins ensoleillés. De préférence, les éléments électro-réactifs se superposent au moins partiellement aux éléments photovoltaïques ou les éléments photovoltaïques sont déportés par rapport aux éléments électro-réactifs, étant de préférence adjacents, notamment appartenant à un même élément de façade ou de couverture, en particulier une même fenêtre, l’élément photovoltaïque appartenant par exemple à un panneau photovoltaïque disposé en allège, comme expliqué plus haut.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
- La figure 1 représente, en vue de face, un exemple de fenêtre réalisée conformément au premier aspect de l’invention,
- la figure 2 représente de façon schématique et partielle les structures du vitrage électro-réactif et du panneau photovoltaïque de la fenêtre de la figure 1,
- les figures 3 et 4 sont des vues en perspective, schématiques et partielles, respectivement de la structure du vitrage électro-réactif et du panneau photo voltaïque,
- les figures 5 et 6 représentent des variantes d’éléments de façade selon l’invention, * la figure 7 est une vue analogue à la figure 3 illustrant une variante de réalisation de panneau photovoltaïque,
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 2 d’une autre variante de réalisation du panneau photovoltaïque,
- la figure 9 est une vue schématique d’un exemple de système électronique de pilotage de l’élément électro-réactif,
- les figures 10 et 11 représentent des variantes de réalisation de fenêtres selon l’invention,
- les figures 12A et 12B représentent des exemples de façades selon les premier et deuxième aspects de l’invention, et
- les figures 13A à 13E illustrent diverses possibilités d’agencements des panneaux photovoltaïques et des éléments de façade selon le deuxième aspect de l’invention.
La fenêtre 10 selon l’invention, représentée à la figure 1, comporte un vitrage électro-réactif 20 et un panneau photovoltaïque 30 associé, disposé en allège dans l’exemple considéré.
La fenêtre 10 comporte un châssis 11 qui est par exemple un châssis fixe ou mobile. Le terme « fenêtre » ne doit pas être compris de façon limitative et couvre des fenêtres installées aussi bien selon une pose dite « neuve en applique », qu’une pose de rénovation ou de réhabilitation.
La forme du châssis 11 peut être rectangulaire, comme illustré, l’invention n’étant toutefois pas limitée à une forme particulière de châssis, celui-ci pouvant être trapézoïdal, triangulaire ou cintré, entre autres formes. La fenêtre peut être, lorsque le châssis n’est pas fixe, à un vantail ou à plusieurs vantaux. Le cas échéant, la fenêtre constitue une porte-fenêtre.
Le châssis 11 de la fenêtre peut être métallique, notamment en aluminium ou en alliage d’aluminium, ou en plastique, notamment en PVC, voire en bois.
Le châssis 11 de la fenêtre 10 comporte le ferrage conventionnel, ainsi le cas échéant qu’un système de fermeture permettant de verrouiller la fenêtre. L’aspect du châssis peut être le même que celui des menuiseries conventionnelles.
La fenêtre 10 comporte dans l’exemple considéré une traverse 12 qui sépare le vitrage 20 du panneau photovoltaïque 30.
De son côté intérieur, la fenêtre 10 comporte dans l’exemple illustré un boîtier 15 qui loge une batterie ainsi qu’un module électronique de commande, comme cela sera précisé plus loin. Ce boîtier 15 est fixé dans l’exemple considéré en partie basse de la fenêtre, de façon attenante à la traverse inférieure 16.
Si l’on se reporte à la figure 2, on voit qu’aussi bien le vitrage 20 que le panneau photovoltaïque 30 comportent des doubles vitrages respectifs 21 et 31, lesquels assurent une isolation thermique et phonique. On a schématiquement représenté sur cette figure des joints de double vitrage 40, qui permettent de ménager des lames d’air 41. Les lames d’air 41 du panneau photovoltaïque 30 et du vitrage 20 ne communiquent pas. Les différentes vitres du vitrage 20 se superposent à au moins un élément électro-réactif 22 situé du côté extérieur du double vitrage 21, c’est-à-dire celui tourné vers l’extérieur du bâtiment qui reçoit la lumière incidente. Ce ou ces éléments électro-réactifs 22 sont protégés de l’extérieur par une vitre 23. De même, le panneau photovoltaïque 30 comporte un ou plusieurs éléments photovoltaïques 32 qui sont disposés du côté extérieur du double vitrage 31 et protégés de l’extérieur par au moins une vitre 33.
On a représenté autrement à la figure 3 la structure du vitrage 20. On voit que le double vitrage peut être formé entre deux vitres 24 et 25 dans un verre de 4 millimètres d’épaisseur par exemple, le ou les éléments électro-réactifs 22 étant disposés entre la vitre 25 et la vitre 23, laquelle est par exemple un verre de 4 millimètres d’épaisseur également.
Concernant le panneau photovoltaïque 30, on voit à l’examen de la figure 4 que le double vitrage peut être formé entre des vitres 34 et 35 constituées par exemple par du verre de 4 millimètres d’épaisseur.
Le ou les éléments photovoltaïques 32 peuvent être disposés entre la vitre 35 du double vitrage et la vitre externe 33, un film de colle 45 pouvant être intercalé entre le ou les éléments photovoltaïques 32 et chaque vitre 33 ou 35. L’épaisseur des vitres 33, 34 et 35 est par exemple de 4 millimètres. La colle est par exemple une colle PVB.
Le cas échéant, comme illustré à la figure 5, l’élément de façade peut être une fenêtre 10 comportant des meneaux 18 qui la divisent par exemple en trois parties verticales, égales ou non. Chaque partie verticale comporte un vitrage 20 pourvu d’un élément électro-réactif et un panneau photovoltaïque 30 disposé en allège. Line disposition en allège s’avère particulièrement avantageuse pour les pays à fort ensoleillement.
Les dimensions en hauteur et en largeur d’une fenêtre à un vitrage sont par exemple comprises entre 2,4 et 2,6 m pour la hauteur et entre 1,2 et 1,4 m pour la largeur ; la hauteur A et la largeur B du châssis d’une fenêtre 10 telle que représentée sur la figure 5 sont par exemple comprises entre 2,4 et 2,6 m pour la hauteur A et entre 3,5 et 4,5 m pour la largeur B.
Le ou les éléments électro-réactifs 22 sont par exemple ceux développés par la société SAGE GLASS. Ces éléments peuvent être fournis déjà associés à un vitrage.
Dans les variantes des figures 1 à 5 le panneau photovoltaïque 30 n’est pas complètement opaque, présentant une transmittance non nulle.
Le ou les éléments photovoltaïques sont par exemple ceux de technologie CIGS Ces éléments peuvent être disposés sous la forme d’une trame permettant de ménager entre eux des ajours laissant passer une partie de la lumière incidente. Les éléments photovoltaïques peuvent notamment être disposés comme illustré sous la forme de bandes parallèles espacées.
Dans la variante d’élément de façade illustrée à la figure 6, le panneau photovoltaïque n’est plus transparent mais opaque, comportant en outre au moins une couche décorative visible masquant l’aspect du ou des éléments photovoltaïques sousjacents. Le panneau 30 peut être sous forme d’allège, comme illustré, et la couche décorative peut donner au panneau le même aspect que celui d’un élément de bardage adjacent, par exemple.
Si l’on se reporte à la figure 7, on voit que le panneau 30 peut comporter un double vitrage ayant une vitre 35 qui est par exemple constituée d’un verre transparent de 4 millimètres d’épaisseur comme dans l’exemple de la figure 4, et d’une vitre externe 34 qui à la différence de l’exemple de la figure 4, peut être constituée par un verre opaque de 4 millimètres d’épaisseur. La couche décorative 58 peut être située au niveau des éléments photovoltaïques 32, superposée à ceux-ci et située entre les films de colle 45.
On peut réaliser, notamment lorsqu’il est opaque, le panneau photovoltaïque 30 de diverses autres manières et notamment, comme illustré à la figure 8, avec une plaque d’un matériau isolant 55 disposée derrière une vitre 56 contre laquelle reposent les éléments photovoltaïques 32. Un habillage 57 peut fermer le panneau 30 à l’arrière.
De préférence, le panneau photovoltaïque 30 suffit à apporter toute l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’élément de façade auquel il est intégré, c’est-à-dire l’énergie pour le changement d’état de l’élément électro-réactif et l’énergie pour le fonctionnement du module de commande. L’élément de façade peut ainsi, si on le souhaite, avoir un fonctionnement autonome.
Un système électronique 60, représenté schématiquement à la figure 9, est prévu pour assurer la gestion du fonctionnement de l’élément de façade.
Ce fonctionnement peut être totalement autonome au niveau de l’élément de façade, qui fonctionne alors selon une loi de commande prédéfinie dépendant de l’ensoleillement, mais de préférence, le système circuit électronique 60 est réalisé de telle sorte que l’élément de façade puisse fonctionner soit dans un mode totalement autonome où il écrête par exemple l’énergie solaire au-delà d’un certain seuil, soit dans un mode avec pilotage externe, ce pilotage étant soit manuel, soit assuré par un dispositif de commande centralisée du bâtiment.
Le système électronique 60 comporte une batterie 61 qui permet d’accumuler l’énergie électrique générée par le panneau photovoltaïque 30 pendant les périodes d’éclairement.
Le système électronique 60 comporte également un module de commande 62 qui gère les échanges entre le panneau photovoltaïque 30 et l’élément électro-réactif associé, et peut communiquer avec un dispositif externe 63 par une liaison sans fil, par exemple radiofréquences ou infrarouge.
Le système électronique 60 peut comporter un convertisseur 64 par exemple de type DC-DC entre la batterie 61 et le panneau photovoltaïque 30, de façon à adapter la tension délivrée par le ou les éléments photovoltaïques à celle de la batterie.
Le cas échéant, comme illustré, une lecture de courant et/ou de tension en 65 peut renseigner le module 62 sur le niveau de production du panneau 30. Une lecture de tension et/ou de courant en 66 peut également renseigner le module 62 sur le niveau de charge de la batterie 61 ainsi que, le cas échéant, sur l’intensité du courant débité par celleci. Le cas échéant, comme illustré, un étage 67 de conversion peut être prévu en aval de la batterie 61 afin d’adapter la tension de sortie à celle nécessitée par le module de commande 62 ainsi que par l’élément électro-réactif 22. Une lecture de tension et/ou de courant en 68 peut renseigner le module 62 sur l’état de fonctionnement de l’élément électro-réactif. Un circuit de commutation 69 peut être actionné par le module de commande 62 pour fournir l’énergie électrique nécessaire à l’élément électro-réactif 22 en fonction du degré d’occultation souhaité.
Le système électronique 60 peut comporter une interface de commande manuelle 70, le cas échéant. Cette interface de commande peut être réalisée de diverses façons, par exemple sous la forme d’un bouton à actionner ou d’une zone de commande tactile par détection capacitive par exemple. L’interface de commande manuelle peut permettre de piloter notamment le degré d’occultation du vitrage 20.
Le dispositif externe 63 peut être un terminal mobile tel qu’un téléphone mobile ou un smartphone, exécutant une application adaptée permettant notamment à l’utilisateur de régler le niveau d’occultation du vitrage 20 ainsi que de connaître, le cas échéant, l’état de charge de la batterie 61, le niveau d’occultation sélectionné et/ou de recevoir tout code d’erreur signalant un dysfonctionnement du système électronique. Le module de commande peut ainsi être agencé pour effectuer un retour d’information sur les différents paramètres de fonctionnement de l’élément de façade ainsi que pour définir des scénarios de fonctionnement en fonction d’informations provenant de divers capteurs.
Π peut être avantageux de doter l’élément de façade d’une fonction de relais hertzien, par exemple pour relayer de la transmission d’informations entre modules de commande d’éléments de façade et/ou entre un module de commande centralisée et plusieurs éléments de façade. Il peut s’agir encore de relayer des informations émises par d’autres objets connectés, appartenant au bâtiment ou non, par exemple des informations concernant des capteurs de température ou de consommation électrique ou renseignant sur la présence d’occupants.
Le système électronique 60 peut ainsi comporter un ensemble émetteur/ récepteur 73 permettant de capter un signal incident et de réémettre un signal correspondant après amplification à une fréquence différente éventuellement. Cet ensemble émetteur/récepteur peut fonctionner en répéteur UNB, Bluetooth, Wifi, Zigbee, Enocean,... et peut partager des composants RF utilisés pour le pilotage à distance de l’élément de façade ainsi que le module de commande 62 pour le décodage/codage de l’information retransmise, le cas échéant.
Le relais hertzien 73 peut être configuré pour transmettre à une centrale de régulation thermique du bâtiment des informations concernant l’état d’occultation et/ou de filtration de l’élément électro-réactif associé ainsi que le niveau d’ensoleillement local du panneau photovoltaïque associé et recevoir en retour de la centrale de régulation une instruction sur le niveau d’occultation et/ou de filtration à donner à l’élément électroréactif afin de respecter une loi de régulation thermique prédéfinie. La centrale de régulation thermique du bâtiment peut gérer tout l’ensemble du bâtiment ; en variante, le bâtiment comporte plusieurs centrales de régulation, associées par exemple à des portions respectives du bâtiment telles que certains bureaux, habitations ou étages. Le cas, échéant, on prévoit une centrale de régulation par pièce. De préférence, les éléments de façade ou de couverture sont programmables de façon à ce qu’on puisse les apparier à une centrale de régulation prédéfinie.
Le système électronique 60 peut si on le souhaite et si l’énergie fournie par le panneau photovoltaïque le permet alimenter d’autres équipements tels qu’un écran 75 utilisé par exemple pour afficher des informations concernant l’état de fonctionnement de l’élément de façade.
Le système électronique 60 peut encore être réalisé, le cas échéant, de façon à renvoyer un surplus d’énergie produite par le panneau 30 vers un bus de collecte 76 relié au réseau ou servant à alimenter d’autres équipements du bâtiment.
L’élément électro-réactif 22 peut avoir un degré d’occultation qui peut varier de façon continue entre deux niveaux extrêmes ou par paliers, en prenant au moins une ou plusieurs valeurs discrètes entre les niveaux d’occultation minimale et maximale.
Dans une variante, illustrée à la figure 10, on réalise l’élément de façade 10 de telle sorte que celui-ci dispose sur le vitrage 20 d’une pluralité de zones 81a à 81c dont on puisse faire varier le degré d’occultation séparément.
Au sein de chaque zone 81a à 81c, le niveau d’occultation est homogène, mais d’une zone à l’autre le degré d’occultation peut être différent
Chaque zone 81a à 81c s’étend par exemple sur toute la largeur du vitrage 20 et occupe par exemple, comme illustré, environ un tiers de la hauteur de celui-ci.
Cela peut permettre de faire varier l’occultation globale du vitrage d’une façon préservant au mieux le confort visuel, puisque l’on peut par exemple occulter avec un degré maximal la zone supérieure 81a tout en laissant la zone inférieure 81c peu ou non occultée. Sur cette figure, on a également illustré la possibilité de loger le module de commande 62 dans le châssis de la fenêtre, par exemple dans l’un des montants de celui-ci. Π peut être avantageux, le cas échéant, de disposer le module de commande et/ou la batterie à l’intérieur du châssis, dans une zone recouverte par un cache situé à la base de la poignée, voire dans ce cache lui-même. On peut encore disposer le module de commande et/ou la batterie dans un logement fermé par une pare-close. Π est encore possible, le cas échéant, de loger la batterie et/ou le module de commande dans le donnant de la fenêtre, et de prévoir des connecteurs électriques permettant les connexions entre les différents composants lorsque la fenêtre est fermée.
On peut, comme illustré à la figure 11, réaliser la fenêtre 10 de telle sorte que le vitrage 20 ne voit varier son degré d’occultation que dans une zone principale 82a, qui occupe par exemple la majeure partie du vitrage 20, tandis qu’une zone supérieure 82b non recouverte par l’élément électro-réactif conserve un degré de clarté maximal ou est recouverte d’un film présentant un degré d’occultation et/ou de filtration de la lumière constant.
On a représenté à la figure 12A une façade 3 d’un bâtiment comportant au moins une fenêtre 10 conforme au premier aspect de l’invention. Une telle façade peut comporter des vitrages conventionnels 100, non électro-réactifs, ainsi par exemple que des éléments de façade électro-réactifs 110, dont les propriétés d’occultation et/ou de filtration sont commandés électriquement grâce à l’énergie fournie par des panneaux photovoltaïques déportés, par exemple sous forme d’éléments de bardage 120 adjacents, comme illustré.
On a illustré à la figure 12B la possibilité pour la façade, conformément au deuxième aspect de l’invention, de comporter des éléments de façade 110 tels que des fenêtres, comportant des vitrages équipés d’éléments électro-réactifs, et des panneaux photovoltaïques 30 sous forme d’éléments de bardage, produisant au moins une partie de l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement des éléments électro-actifs.
Bien que dans l’exemple de la figure 12B les panneaux photovoltaïques servent d’éléments de bardage, on peut les réaliser sous d’autres formes telles que garde-corps, pare-soleil, auvent ou élément de canopée.
De préférence, comme illustré aux figures 13A à 13C, le panneau photovoltaïque reste adjacent à l’élément de façade qu’il alimente, étant par exemple sous la forme d’un élément de bardage parallèle au grand côté de l’élément de façade, ou sous la forme d’une allège ou d’une imposte.
D peut s’avérer avantageux, comme illustré aux figures 13D et 13 E, de partager l’énergie électrique produite par un panneau photovoltai'que 30 entre plusieurs éléments de façade 10 équipés chacun d’un élément électro-réactif.
Par exemple, on a représenté à la figure 13D un panneau photovoltaïque 30 formant élément de bardage disposé entre deux éléments de façade 10 adjacents, et sur la figure 13E un panneau photovoltaïque disposé entre deux éléments de façade 10 superposés verticalement.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits. On peut notamment donner aux vitrages 20 et aux panneaux 30 d’autres formes, non rectangulaires et/ou non planes.
Toutes technologies d’élément électro-réactif peut être utilisée, de même que toute technologie photovoltaïque.

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS
    1. Façade ou couverture de bâtiment, comportant au moins un élément électroréactif (22) se superposant au moins partiellement à un vitrage et alimenté électriquement à partir au moins de l’énergie électrique produite par au moins un élément photovoltaïque (32) intégré à la façade ou à la couverture.
  2. 2. Façade ou couverture selon la revendication 1, l’élément photovoltaïque étant intégré à un élément de façade ou de couverture (10 ; 12).
  3. 3. Façade ou couverture selon la revendication 2, l’élément photovoltaïque étant intégré à un bardage, un garde-corps, un élément de canopée, un auvent, ou un pare soleil.
  4. 4. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, l’élément photovoltaïque étant intégré à un élément de bardage (12).
  5. 5. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, l’élément photo voltaïque étant intégré à un panneau photo voltaïque (30) comportant une vitre en définissant la surface extérieure.
  6. 6. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’élément photovoltaïque étant intégré à un panneau photovoltaïque (30) comportant des éléments photovoltaïques espacés (32), notamment sous forme de trame.
  7. 7. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’élément électro-réactif (22) étant de type électro-chromique.
  8. 8. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, l’élément électro-réactif (32) étant du type SPD (« Suspended Particle Device »).
  9. 9. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, l’élément électro-réactif étant du type PDLC (« Polymer Dispersed Liquid Crystal »).
  10. 10. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, l’élément électro-réactif comportant un store, notamment à lamelles, de préférence intégré au vitrage
  11. 11. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’élément photovoltaïque étant intégré à un panneau photovoltaïque (30) comportant une couche décorative (58) entre le côté tourné vers l’extérieur et l’élément photovoltaïque (32) intégré au panneau.
  12. 12. Façade ou couverture selon la revendication 11, la couche décorative (58) étant semi-transparente.
  13. 13. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une batterie (61) pour stocker de l’énergie générée par l’élément photovoltaïque (30).
  14. 14. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un module de commande sans fil (62) de l’élément électro-réactif
  15. 15. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’élément électro-réactif comportant au moins deux zones (81a, 81b, 81c) pouvant être sélectivement occultées, le degré d’occultation au sein de chaque zone étant homogène, et de préférence l’élément électro-réactif comportant trois telles zones qui ensemble se supeiposent de préférence à l’ensemble du vitrage.
  16. 16. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’élément photovoltaïque étant utilisé comme capteur d’ensoleillement dans la gestion automatique de l’occultation du vitrage ou d’un système de contrôle commande servant à la régulation thermique du bâtiment.
  17. 17. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un relais hertzien (73) alimenté au moins partiellement par l’élément photovoltaïque.
  18. 18. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un dispositif électronique tel qu’un écran (75), intégré au vitrage et alimenté par l’élément photovoltai'que.
  19. 19. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications précédentes, le bâtiment étant une construction fixe.
  20. 20. Façade ou couverture selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, le bâtiment étant un navire de transport de passagers.
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