FR3057734B1 - GREENHOUSE, ONE OF THE ROOF OF WHICH IS EQUIPPED WITH PHOTOVOLTAIC PANELS - Google Patents
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Abstract
L'invention consiste en une serre photovoltaïque, comportant une structure supportant une toiture présentant une partie transparente dépourvue de panneaux photovoltaïques, le reste de ladite toiture étant munie de panneaux photovoltaïques. Ladite toiture présente une pente Sud inclinée d'un angle compris entre 15 et 25 degrés, et la façade Sud de la serre présente une hauteur h mesurée au niveau du bord sud de la première série de panneaux, telle que rapport h/l soit compris entre 0,8 et 1,2 fois tangente S, où : - 1 représente la largeur de la serre - S représente l'angle solaire au solstice d'hiver la toiture présentant au moins une bande longitudinale Sud, recouverte de panneaux, une alternance de bandes longitudinales au moins partiellement transparentes, de bandes longitudinales au moins partiellement recouvertes de panneaux et une bande longitudinale Nord, recouverte de panneaux s'étendant jusqu'au bord du toit.The invention consists of a photovoltaic greenhouse, comprising a structure supporting a roof having a transparent portion devoid of photovoltaic panels, the rest of said roof being provided with photovoltaic panels. Said roof has a south slope inclined at an angle of between 15 and 25 degrees, and the south facade of the greenhouse has a height h measured at the southern edge of the first series of panels, such as ratio h / l is included between 0.8 and 1.2 times tangent S, where: - 1 represents the width of the greenhouse - S represents the solar angle at the winter solstice the roof with at least one longitudinal south strip, covered with panels, an alternation at least partially transparent longitudinal strips, longitudinal strips at least partially covered with panels and a longitudinal north strip, covered with panels extending to the edge of the roof.
Description
Serre agricole à énergie positivePositive Energy Farmhouse
Domaine de 1'inventionField of the invention
La présente invention concerne le domaine des serres agricoles à énergie positive, constitué par une structure métallique recouverte d'un film ou de panneau transparent et comportant sur la partie supérieure des panneaux photovoltaïques.The present invention relates to the field of agricultural green positive energy, consisting of a metal structure covered with a film or transparent panel and having on the upper part of the photovoltaic panels.
De telles serres permettent de combiner, avec un même équipement, un espace de culture maraîchère sous serre et une unité de production électrique.Such greenhouses make it possible to combine, with the same equipment, a greenhouse vegetable growing space and an electrical production unit.
Bien entendu, de telles serres doivent optimiser deux contraintes apparemment contradictoires, à savoir : - la transmission à l'intérieur de la serre d'un éclairage suffisant pour permettre une croissance végétale dans des bonnes conditions, - la capture d'une partie aussi importante que possible de la lumière solaire pour maximiser la production d'énergie solaire.Of course, such greenhouses must optimize two seemingly contradictory constraints, namely: - the transmission inside the greenhouse of sufficient lighting to allow plant growth in good conditions, - the capture of such an important part as much as possible of sunlight to maximize solar energy production.
On a à cet effet proposé des couvertures de serres alternant des zones opaques, correspondant à des panneaux photovoltaïques, et des zones transparentes, permettant la pénétration de la lumière solaire à 1'intérieur de la serre.For this purpose we have proposed coverings of greenhouses alternating opaque areas, corresponding to photovoltaic panels, and transparent areas, allowing the penetration of sunlight into the greenhouse.
Etat de la technique.State of the art
On connaît dans l'état de la technique une serre photovoltaïque à efficacité améliorée décrite dans le brevet européen EP 2294910. Cette serre photovoltaïque comporte une structure destinée à supporter un toit ayant au moins une pente. Ce toit présente une partie totalement dépourvue de panneaux photovoltaïques afin de permettre aux rayons solaires panneaux photovoltaïques afin de permettre aux rayons solaires incidents d'irradier la surface inférieure de la serre, le reste dudit toit étant muni de panneaux photovoltaïques. Ces panneaux photovoltaïques ont une capacité d'absorption de rayons solaires incidents qui augmente à partir d'une valeur minimale à la limite avec la partie du toit dépourvue de panneaux photovoltaïques jusqu'à une valeur maximale sur le faîte dudit toit.A state-of-the-art photovoltaic greenhouse with improved efficiency described in European patent EP 2294910 is known in the state of the art. This photovoltaic greenhouse comprises a structure intended to support a roof having at least one slope. This roof has a portion completely devoid of photovoltaic panels to allow solar photovoltaic panels to allow the incident solar radiation to irradiate the lower surface of the greenhouse, the rest of said roof being provided with photovoltaic panels. These photovoltaic panels have an incident solar radiation absorption capacity which increases from a minimum value at the limit with the part of the roof devoid of photovoltaic panels up to a maximum value on the ridge of said roof.
La demande de brevet internationale WO2013179321 décrit également une serre photovoltaïque présentant une efficacité d'utilisation optimisée, qui se caractérise en ce qu'elle comprend un module de serre classique qui est conçu pour être connecté en continuité environnementale avec un module de serre photovoltaïque, l'inclinaison par rapport au sol du toit du module de serre photovoltaïque étant supérieure à l'inclinaison par rapport au sol du toit du module de serre classique.International patent application WO2013179321 also describes a photovoltaic greenhouse with optimized use efficiency, which is characterized in that it comprises a conventional greenhouse module which is designed to be connected in environmental continuity with a photovoltaic greenhouse module, slope of the roof of the photovoltaic greenhouse module being greater than the slope relative to the ground of the roof of the conventional greenhouse module.
Inconvénients de 1'art antérieurDisadvantages of prior art
Les solutions de l'art antérieur ne sont pas adaptées pour prendre en compte les variations importantes de l'énergie solaire en fonction des saisons. En effet, la variation de la hauteur angulaire du soleil varie tout au long de l'année, et donc la zone éclairée à l'intérieur de la zone varie en fonction de la saison et de la configuration des parties opaques de la toiture. A titre d'exemple, pour une serre installée en région parisienne où la latitude est de 49°, la hauteur de l'équateur céleste au-dessus de l'horizon est de 41° à midi, aux premiers jours du printemps et de l'automne, et varie de plus ou moins 23° en fonction de la saison pour atteindre 64° (41+23) au premier jour de l'été, et descendre à 18° (41-23) au premier jour de l'hiver.The solutions of the prior art are not adapted to take into account the significant variations in solar energy according to the seasons. Indeed, the variation of the angular height of the sun varies throughout the year, and therefore the illuminated area inside the area varies depending on the season and the configuration of the opaque parts of the roof. For example, for a greenhouse located in the Paris region where the latitude is 49 °, the height of the celestial equator above the horizon is 41 ° at noon, in the early days of spring and summer. fall, and varies from plus or minus 23 ° depending on the season to reach 64 ° (41 + 23) on the first day of summer, and down to 18 ° (41-23) on the first day of winter .
En outre, l'interaction avec l'atmosphère terrestre atténue l'énergie solaire lorsque l'angle diminue.In addition, interaction with the Earth's atmosphere attenuates solar energy as the angle decreases.
Dans les solutions de l'art antérieur, la configuration des panneaux photovoltaïques peut produire un ombrage particulièrement importante lorsque le soleil est bas, par exemple en hiver, alors qu'il serait utile de disposer d'une éclairage important, et au contraire fournir un éclairage brutal en été, lorsque le soleil est à sa hauteur maximale, alors qu'il serait judicieux d'atténuer l'énergie solaire pour éviter le séchage des plantes et une évaporation excessive.In the solutions of the prior art, the configuration of the photovoltaic panels can produce a particularly important shading when the sun is low, for example in winter, when it would be useful to have a significant lighting, and on the contrary provide a brutal lighting in summer, when the sun is at its maximum height, while it would be wise to attenuate the solar energy to prevent drying of plants and excessive evaporation.
Par ailleurs, les serres de l'art antérieur ne sont pas optimisées pour présenter une hauteur raisonnable, évitant des volumes intérieurs trop importants.Moreover, the greenhouses of the prior art are not optimized to have a reasonable height, avoiding excessive internal volumes.
Solution apportée par l'inventionSolution provided by the invention
Afin de répondre à cet inconvénient, l'invention concerne selon son acception la plus générale une serre photovoltaïque, comportant une structure destinée à supporter un toit présentant une partie transparente totalement dépourvue de panneaux photovoltaïques afin de permettre aux rayons solaires incidents d’irradier la surface intérieure de la serre, et le reste dudit toit étant muni de panneaux photovoltaïques, caractérisée en ce que ledit toit présente une pente orientée vers le sud et incliné d'un angle compris entre 15 et 25 degrés, et en ce que la façade sud de la serre présente une hauteur h mesurée au niveau du bord sud de la première série de panneau photovoltaïque, telle que rapport h/1 soit compris entre 0,8 et 1,2 fois tangente S, où : - 1 représente la largeur de la serre - S représente l'angle solaire au solstice d'hiverIn order to meet this drawback, the invention relates, in its most general sense, to a photovoltaic greenhouse, comprising a structure intended to support a roof having a transparent part totally devoid of photovoltaic panels in order to allow the incident solar rays to radiate the surface. interior of the greenhouse, and the remainder of said roof being provided with photovoltaic panels, characterized in that said roof has a slope oriented towards the south and inclined at an angle of between 15 and 25 degrees, and in that the south facade of the greenhouse has a height h measured at the southern edge of the first series of photovoltaic panel, such that h / 1 ratio is between 0.8 and 1.2 times tangent S, where: - 1 represents the width of the greenhouse - S represents the solar angle at the winter solstice
Et en ce que le toit présente au moins une bande longitudinale, du coté de la façade sud, recouverte de panneaux photovoltaïques, une alternance de bandes longitudinales au moins partiellement transparentes, et de bandes longitudinales au moins partiellement recouvertes de panneaux photovoltaïques et une bande longitudinale, du coté de la façade nord, recouverte de panneaux photovoltaïques s'étend jusqu'au bord du toit.And in that the roof has at least one longitudinal strip, on the side of the south facade, covered with photovoltaic panels, an alternation of longitudinal strips at least partially transparent, and longitudinal strips at least partially covered with photovoltaic panels and a longitudinal strip , on the side of the north facade, covered with photovoltaic panels extends to the edge of the roof.
Une telle configuration permet d'assurer un ensoleillement maximisé de la surface intérieure de la serre, lorsque le soleil est bas sur l'horizon, la lumière pénétrant principalement par la face transparente sud, et un ombrage plus important lorsque le soleil est haut sur l'horizon, en été. La bande longitudinale arrière permet par ailleurs de préserver une zone ombragée en été, permettant de disposer les équipements électriques et électroniques de gestion des panneaux photovoltaïques.Such a configuration makes it possible to ensure maximum sunshine of the inner surface of the greenhouse, when the sun is low on the horizon, the light penetrating mainly through the south transparent face, and greater shading when the sun is high on the horizon. horizon, in summer. The rear longitudinal band also makes it possible to preserve a shaded area in summer, making it possible to dispose of the electrical and electronic management equipment for the photovoltaic panels.
Avantageusement, la face sud au moins est recouverte d'un film transparent relevable.Advantageously, the south face at least is covered with a liftable transparent film.
Selon une variante, la serre selon l'invention présente une zone longitudinale ouverte entre la face nord et le toit, ladite zone étant revêtue d'un filet empêchant le passage des insectes.According to a variant, the greenhouse according to the invention has a longitudinal zone open between the north face and the roof, said zone being covered with a net preventing the passage of insects.
Selon une autre variante, ledit toit se prolonge au-delà de la façade nord par une surface longitudinale recouverte de panneaux photovoltaïques.According to another variant, said roof extends beyond the north facade by a longitudinal surface covered with photovoltaic panels.
De préférence, la hauteur de la façade Sud est inférieure à la hauteur de la façade Nord.Preferably, the height of the south facade is lower than the height of the north facade.
Selon une variante, la façade Nord est opaque.According to one variant, the north facade is opaque.
Selon une autre variante, certains des éléments transparents sont diffusants.According to another variant, some of the transparent elements are diffusing.
Description détaillée d'un exemple non limitatif de 1'inventionDetailed Description of a Non-Limiting Example of the Invention
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue en coupe transversale de la serre avec un éclairage solaire d'hiver - la figure 2 représente une vue en coupe transversale de la serre avec un éclairage solaire d'été - la figure 3 représente une vue en perspective d'une structure de serre selon une première variante de l'invention. - la figure 4 représente une vue en coupe transversale de la serre selon une variante de réalisation, avec un éclairage solaire d'hiver - la figure 5 représente une vue en coupe transversale de la serre selon une variante de réalisation, avec un éclairage solaire d'été - la figure 6 représente une vue en perspective d'une structure de serre selon l'invention.The present invention will be better understood on reading the detailed description of a nonlimiting example of the invention which follows, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents a cross-sectional view of the greenhouse with solar lighting winter - Figure 2 shows a cross-sectional view of the greenhouse with solar summer lighting - Figure 3 shows a perspective view of a greenhouse structure according to a first embodiment of the invention. FIG. 4 represents a cross-sectional view of the greenhouse according to a variant embodiment, with winter solar lighting; FIG. 5 represents a cross-sectional view of the greenhouse according to a variant embodiment, with a solar lighting; Figure 6 shows a perspective view of a greenhouse structure according to the invention.
La serre selon l'exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés est constitué par une structure métallique formée de poteaux verticaux (1 à 4) en acier galvanisé supportant des treillis métalliques (5, 6).The greenhouse according to the non-limiting embodiment illustrated by the accompanying drawings is constituted by a metal structure formed of vertical poles (1 to 4) made of galvanized steel supporting wire mesh (5, 6).
La façade exposée au sud et comprenant les poteaux (1, 3) présente une hauteur de 2,7 mètres. Elle est fermée par un film transparent déroulable permettant d'assurer une ventilation lorsque les conditions climatiques le justifient.The facade facing south and including the posts (1, 3) has a height of 2.7 meters. It is closed by a transparent roll-off film to ensure ventilation when the weather conditions warrant it.
La hauteur de la façade nord formée par les poteaux (2, 4) est de 6,8 mètres, pour une serre d'une largeur de 9, 6 mètres. La façade nord peut être transparente rigide ou souple, ou encore opaque, rigide ou souple.The height of the north facade formed by the posts (2, 4) is 6.8 meters, for a greenhouse of a width of 9, 6 meters. The north facade may be transparent rigid or flexible, or opaque, rigid or flexible.
Les treillis métalliques (5, 6) définissent une pente de toiture de 19,7° dans l'exemple décrit, et plus généralement entre 18° et 22°.The wire meshes (5, 6) define a roof slope of 19.7 ° in the example described, and more generally between 18 ° and 22 °.
Les façades latérales est et/ou ouest présentent des portes d'accès (7).The east and / or west side façades have access doors (7).
La toiture est formée, dans l'exemple décrit, par une alternance de bandes longitudinales transparentes ou diffusantes (20, 21) et de bandes (10 à 12) recouvertes de panneaux photovoltaïques. Chacune de ces bandes présente une largeur de 1,67 mètres.The roof is formed, in the example described, by an alternation of transparent or diffusing longitudinal strips (20, 21) and strips (10 to 12) covered with photovoltaic panels. Each of these strips has a width of 1.67 meters.
Optionnellement, ces bandes ne s'étendent pas sur toute la longueur de la serre, mais seulement sur une partie de la longueur, et peuvent former une alternance formant un toit en damier, où les zones transparentes et les zones opaques sont réparties sur la surface de la toiture.Optionally, these strips do not extend over the entire length of the greenhouse, but only over part of the length, and can form an alternation forming a checkerboard roof, where the transparent areas and the opaque areas are distributed on the surface. of the roof.
Les figures 1 et 2 montre l'évolution de la pénétration de l'éclairage solaire en fonction de la saison.Figures 1 and 2 show the evolution of the penetration of solar lighting according to the season.
Lorsque le soleil est bas sur l'horizon (figure 1), l'essentiel de la lumière pénètre par la façade sud transparente, et les panneaux photovoltaïques (10 à 12) captent l'énergie solaire sans faire d'ombrage trop important à l'intérieur de la serre.When the sun is low on the horizon (Figure 1), most of the light enters through the transparent south facade, and the photovoltaic panels (10 to 12) capture solar energy without shading too much to the sun. inside the greenhouse.
Lorsque le soleil est haut sur l'horizon (figure 2 ), la lumière pénètre par la façade sud transparente et par les bandes transparentes (20, 21) de la toiture, et les panneaux photovoltaïques (10 à 12) captent l'énergie solaire en réalisant un ombrage à l'intérieur de la serre réduisant ainsi l'échauffement.When the sun is high on the horizon (Figure 2), the light enters through the transparent south facade and the transparent strips (20, 21) of the roof, and the photovoltaic panels (10 to 12) capture solar energy shading inside the greenhouse to reduce heating.
Les équipements électriques et électroniques (30, 31) sont montés sur la paroi Nord dans la partie supérieure, bénéficiant d'un ombrage tant en hiver, en raison de l'incidence angulaire faible du soleil, qu'en été en raison de l'ombrage assuré par la bande opaque (12) s'étendant le long du bord nord de la toiture.The electrical and electronic equipment (30, 31) are mounted on the north wall in the upper part, enjoying shading both in winter, because of the low angular incidence of the sun, than in summer because of the shading provided by the opaque strip (12) extending along the northern edge of the roof.
Les figures 4 à 6 représentent une variante de réalisation où la toiture est prolongée, du coté nord, par une bande (40) revêtue de panneaux photovoltaïques. Cette bande additionnelle permet d'augmenter la production photoélectrique pour une serre donnée. La façade arrière présente une fente (41) ouverte, revêtue d'un filet pare-insectes favorisant l'aération et le refroidissement des panneaux photovoltaïques pour une meilleure productivité.Figures 4 to 6 show an alternative embodiment where the roof is extended, on the north side, by a strip (40) coated with photovoltaic panels. This additional band makes it possible to increase the photoelectric production for a given greenhouse. The rear facade has an open slot (41), coated with an insect-proof net for aeration and cooling photovoltaic panels for better productivity.
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