FR3105425A1 - Dispositif de contrôle de la qualité de l’air autonome en énergie - Google Patents

Dispositif de contrôle de la qualité de l’air autonome en énergie Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un dispositif de contrôle de la qualité de l’air, autonome en énergie, comprenant : - un boitier comportant une entrée d’air et une sortie d’air, et dont au moins une paroi est constituée au moins en partie par un panneau photovoltaïque, - au moins un capteur, disposé dans le boitier et apte à mesurer la qualité de l’air, - un système de ventilation pour faire transiter l’air extérieur à l’intérieur du boitier, entre l’entrée d’air et la sortie d’air, Le dispositif est configuré de sorte que l’air puisse transiter dans le boitier selon deux chemins de circulation distincts, en étant en contact avec le capteur : - un premier chemin de circulation selon lequel l’air transite le long de la face arrière du panneau photovoltaïque, - un deuxième chemin de circulation selon lequel l’air transite à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1a

Description

Dispositif de contrôle de la qualité de l’air autonome en énergie
Le domaine de la présente invention concerne les équipements dédiés au contrôle de la qualité de l’air.
Plus spécifiquement, l’invention concerne un dispositif de contrôle de la qualité de l’air autonome en énergie.
Plus particulièrement, l’invention concerne un tel dispositif comprenant au moins un panneau photovoltaïque constitutif d’une paroi du boîtier du dispositif.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Un dispositif de contrôle de la qualité de l’air désigne un ensemble comprenant une ou plusieurs sondes utilisée(s) pour mesurer la concentration dans l’air de différents gaz et solides (CO2, particules, NO2, COV, etc.), un système de ventilation permettant de générer un flux d’air continu à proximité des sondes, une partie électronique permettant la transformation analogique-numérique des mesures et une partie électronique de transmission des données.
Les sondes, le système de ventilation et les parties électroniques de transformation et de transmission des données nécessitent d’être alimentées en énergie de façon continue, afin que les résultats des mesures soient en permanence convertis, enregistrés et transférés pour stockage sur un serveur.
Pour cela, les dispositifs de contrôle de la qualité de l’air sont classiquement branchés sur une prise de courant d’un réseau électrique ou sur un connecteur d’une source d’alimentation électrique (par exemple une batterie ou un port USB d’un ordinateur).
Toutefois, certaines mesures de qualité de l’air doivent être effectuées dans des lieux où aucune source d’alimentation électrique n’est accessible (par exemple en campagne, en montagne ou à l’écart des villes), dans des situations où il n’est pas techniquement possible de connecter le dispositif au réseau ou encore dans le cas où la campagne de mesure de la qualité d’air est une démarche privée, indépendante des services techniques - généralement municipaux - gérant les réseaux électriques.
Dans ce cas, le dispositif de contrôle de la qualité de l’air doit nécessairement être autonome en énergie.
Ainsi, il est connu d’associer le dispositif de contrôle de la qualité de l’air à un panneau photovoltaïque raccordé à une batterie de stockage de l’énergie permettant l’alimentation des différents éléments du dispositif.
En particulier, il a été proposé que le panneau photovoltaïque soit directement fixé, par exemple collé ou vissé, à l’extérieur d’une paroi du boîtier du dispositif de contrôle de la qualité d’air afin, notamment, de réduire l’encombrement total du dispositif.
Pour obtenir les meilleures performances du panneau photovoltaïque, il peut être nécessaire de gérer la température des cellules solaires le composant; les dispositifs selon l’état de la technique requièrent donc parfois des moyens de contrôle et de dissipation de la chaleur associés audit panneau.
De plus, lorsque le dispositif de contrôle de la qualité de l’air est utilisé dans un environnement froid, il peut être nécessaire de maintenir les différents éléments dudit dispositif (notamment la ou les sonde(s)) dans une certaine gamme de température, pour garantir son fonctionnement et sa précision. Des moyens de chauffage sont donc parfois ajoutés dans le dispositif.
Tous ces moyens supplémentaires, permettant une optimisation du fonctionnement du dispositif de contrôle de la qualité de l’air, sont générateurs d’encombrement et de coûts additionnels.
OBJET DE L’INVENTION
La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients précités. Elle concerne en particulier un dispositif de contrôle de la qualité de l’air comprenant un boîtier, contenant notamment l’ensemble des composants électroniques du dispositif, le boîtier présentant au moins une paroi constituée par un panneau photovoltaïque dont la face arrière, susceptible de chauffer en fonctionnement, est orientée vers l’intérieur du boîtier.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air, comprenant par ailleurs un système de ventilation générant un flux d’air continu, est configuré de sorte que l’air transite à travers le boîtier selon deux chemins de circulation distincts:
- un premier chemin de circulation d’air, généré le long de la face arrière du panneau photovoltaïque et permettant de le refroidir,
- un second chemin de circulation d’air, généré à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque et laissant la chaleur du panneau photovoltaïque se diffuser dans le boîtier, en particulier vers les composants électroniques.
L’effet de synergie entre le panneau photovoltaïque, le système de ventilation et les composants électroniques du dispositif s’exprime en termes d’échanges de température entreles différents éléments et repose sur :
  • d’une part, la capacité qu’a le panneau photovoltaïque à générer de la chaleur lorsqu’il fonctionne et la nécessité de maintenir les composants électroniques internes au dispositif à une température minimum contrôlée durant les périodes froides,
  • d’autre part, la présence d’un flux d’air continu, grâce au système de ventilation, dans le dispositif et la nécessité de rafraichir le panneau photovoltaïque durant les périodes chaudes.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION
L’invention concerne un dispositif de contrôle de la qualité de l’air, autonome en énergie, comprenant:
- un boitier comportant au moins une entrée d’air et au moins une sortie d’air, et présentant une pluralité de parois dont au moins une est constituée au moins en partie par un panneau photovoltaïque, la face avant et la face arrière dudit panneau photovoltaïque étant respectivement orientées vers l’extérieur et vers l’intérieur du boitier,
- au moins un capteur, disposé dans le boitier et apte à mesurer la qualité de l’air,
- un système de ventilation pour faire transiter l’air extérieur à l’intérieur du boitier, entre l’entrée d’air et la sortie d’air,
- un contrôleur pour relier électriquement une batterie au panneau photovoltaïque et pour alimenter le capteur et le système de ventilation.
Le dispositif est configuré de sorte que l’air puisse transiter selon deux chemins de circulation distincts, en étant en contact avec le capteur:
- un premier chemin de circulation selon lequel l’air transite dans le boitier le long de la face arrière du panneau photovoltaïque, pour favoriser le refroidissement de ladite face arrière,
- un deuxième chemin de circulation selon lequel l’air transite dans le boitier à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque, pour favoriser le réchauffement du capteur du fait de l’émission de chaleur par la face arrière du panneau photovoltaïque.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon l’invention améliore donc les dispositifs autonomes de l’art antérieur en exploitant d’une part la capacité du panneau photovoltaïque à générer de la chaleur et le besoin périodique des composants électroniques, en particulier du (au moins un) capteur, à être maintenus à une température optimale, et d’autre part la présence d’un flux d’air continu transitant dans le boîtier nécessaire aux mesures de qualité d’air et le besoin périodique de refroidir le panneau photovoltaïque pour en améliorer le rendement.
Une véritable synergie est ainsi créée entre les différents éléments du dispositif de contrôle de la qualité de l’air.
En fonction des saisons, de la température extérieure, de l’emplacement du dispositif de contrôle de la qualité de l’air, l’un ou l’autre des chemins de circulation de l’air peut être privilégié.
Lorsque les températures sont plutôt chaudes (printemps, été, îlots de chaleur urbains, etc.), le premier chemin de circulation d’air peut être privilégié de façon à faire passer le flux d’air, en contact avec le capteur d’air, au niveau de la face arrière du panneau photovoltaïque, et ainsi à la ventiler pour disperser la chaleur générée et la rafraichir dans le but d’augmenter le rendement du panneau photovoltaïque.
Lorsque les températures sont plutôt froides (automne, hiver, altitude, etc.), le second chemin de circulation d’air peut être privilégié de façon à faire passer le flux d’air, en contact avec le capteur d’air, à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque de façon à ne pas disperser la chaleur générée pour qu’elle soit utilisée pour tempérer les composants électroniques du dispositif de contrôle de la qualité de l’air, notamment le capteur d’air.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon l’invention est ainsi à la fois innovant de par l’exploitation des échanges de chaleurs entre ses composants, et très polyvalent puisqu’il peut être utilisé dans n’importe quelle condition météorologique et emplacement.
Il reste compact et relativement léger car le nombre de composants internes est limité: il n’est pas nécessaire de rajouter les systèmes supplémentaires de chauffage pour les périodes froides ou de ventilation pour les périodes chaudes que l’on peut trouver dans des installations de contrôle de la qualité de l’air de l’état de la technique, plus complexes et destinées à rester en place toute l’année.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, pouvant être prises seules ou selon toute combinaisontechniquement réalisable sont décrites ci-après.
Le système de ventilation est disposé dans le boitier, au niveau de la sortie d’air, et conçu pour créer une dépression d’air à l’intérieur du boitier, par aspiration, pour générer le transit d’air extérieur de l’entrée d’air vers la sortie d’air.
Le positionnement du ventilateur au niveau de la sortie d’air du boîtier est une première alternative permettant de créer un flux d’air continu par aspiration de manière efficace.
Le boitier comprend une première entrée d’air et une deuxième entrée d’air, aptes à être alternativement obturées, la position de la première entrée d’air et la position de la deuxième entrée d’air, par rapport à la sortie d’air et au panneau photovoltaïque, définissant respectivement le premier chemin de circulation et le deuxième chemin de circulation de l’air dans le boitier.
Ainsi, les deux chemins de circulation d’air sont définis simplement grâce au choix de la localisation des entrées d’air par rapport à la sortie d’air et au panneau photovoltaïque et alternativement générés par l’obturation de l’une ou l’autre des entrées d’air.
Le système de ventilation est disposé dans le boitier, au niveau de l’entrée d’air, et conçu pour créer une surpression d’air à l’intérieur du boitier, par insufflation, pour générer le transit d’air extérieur de l’entrée d’air vers la sortie d’air.
Le positionnement du ventilateur au niveau de l’entrée d’air du boîtier est une seconde alternative permettant de créer un flux d’air continu par insufflation de manière efficace.
Le boitier comprend une première sortie d’air et une deuxième sortie d’air, aptes à être alternativement obturées, la position de la première sortie d’air et la position de la deuxième sortie d’air, par rapport à l’entrée d’air et au panneau photovoltaïque, définissant respectivement le premier chemin de circulation et le deuxième chemin de circulation de l’air dans le boitier.
Ainsi, les deux chemins de circulation d’air sont définis simplement grâce au choix de la localisation des sorties d’air par rapport à l’entrée d’air et au panneau photovoltaïque et alternativement générés par l’obturation de l’une ou l’autre des sorties d’air.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air comprend des moyens de barrage, disposés dans le boitier, dont la translation et/ou l’inclinaison est(sont) apte(s) à définir les premier et deuxième chemins de circulation de l’air dans le boitier.
Les moyens de barrage offrent une solution mécanique simple pour manipuler le flux d’air et le faire facilement emprunter un chemin de circulation d’air ou un autre.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air comprend la batterie; le contrôleur et ladite batterie sont disposées dans le boitier.
Ceci permet d’obtenir un dispositif de contrôle de la qualité de l’air compact, au sein duquel tous les éléments sont regroupés, et de maintenir ces derniers en milieu étanche.
Le boitier présente une forme de tétraèdre, de prisme droit, de pyramide, de pavé droit, de cylindre, de cône ou de demi-sphère.
Ces formes de boîtier représentent différentes alternatives au design du dispositif de contrôle de la qualité de l’air.
Le boitier présente une forme polyédrique et la paroi du boitier constituée au moins en partie par un panneau photovoltaïque forme un angle compris entre 10° et 70° avec un plan de référence horizontal, préférentiellement l’angle est de 25°.
Une telle inclinaison du panneau photovoltaïque lui permet de recevoir un maximum de rayons lumineux et d’augmenter la durée de son exposition au soleil au cours de la journée, afin d’optimiser le fonctionnement du panneau photovoltaïque et d’augmenter son rendement.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air comprend des moyens de rotation, pour tourner sur lui-même lorsqu’il est fixé à un support.
Ainsi, l’orientation du panneau photovoltaïque du dispositif de contrôle de la qualité de l’air peut être en permanence manuellement ou automatiquement ajustée en fonction de la course du soleil de manière à recevoir un maximum de rayons lumineux pour améliorer le rendement du panneau photovoltaïque.
L’invention concerne également un panneau de signalisation comprenant un dispositif de contrôle de la qualité de l’air tel que décrit précédemment, et présentant une indication signalétique sur la face avant du panneau photovoltaïque.
Un tel panneau de signalisation remplit le triple usage de signalétique classique, de production d’énergie et de mesure de la qualité de l’air, sans que ces deux dernières fonctions ne soient visibles de l’extérieur.
L’invention concerne également un panneau de signalisation comprenant un dispositif de contrôle de la qualité de l’air tel que décrit précédemment, et présentant une indication signalétique sur une face extérieure d’une paroi du boitier, autre que celle constituée au moins en partie par le panneau photovoltaïque.
Un tel panneau de signalisation remplit le triple usage de signalétique classique, de production d’énergie et de mesure de la qualité de l’air, ces deux dernières fonctions étant cette fois visibles depuis l’extérieur puisque le panneau photovoltaïque est dissocié de la signalétique.
L’avantage est que le panneau photovoltaïque peut ainsi être orienté vers le Sud, de façon à recevoir un maximum de rayons lumineux, indépendamment de l’orientation de la signalétique.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles:
Les figures 1a et 1b illustrent schématiquement les deux chemins de circulation de l’air dans le dispositif de contrôle de la qualité de l’air lorsque le ventilateur est positionné en sortie du boîtier, respectivement lorsque la réglette est configurée pour laisser passer le flux d’air le long de la face arrière du panneau photovoltaïque(figure 1a) et lorsque la réglette est configurée pour laisser passer le flux d’air à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque (figure 1b);
Les figures 2a et 2b illustrent schématiquement les deux chemins de circulation de l’air dans le dispositif de contrôle de la qualité de l’air lorsque le ventilateur est positionné en entrée du boîtier, respectivement lorsque la réglette est configurée pour laisser passer le flux d’air le long de la face arrière du panneau photovoltaïque (figure 2a) et lorsque la réglette est configurée pour laisser passer le flux d’air à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque (figure 2b);
Les figures 3a et 3b illustrent schématiquement les deux chemins de circulation de l’air dans le dispositif de contrôle de la qualité de l’air lorsque le ventilateur est positionné en sortie du boîtier, respectivement lorsque l’élémentde barrage est configuré pour faire passer le flux d’air le long de la face arrière du panneau photovoltaïque (figure 3a) et lorsque l’élément de barrage est configuré pour faire passer le flux d’air à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque (figure 3b);
La figure 4 est une vue en trois dimensions d’un exemple d’un élément de barrage selon l’invention;
Les figures 5a à 5e présentent différentes formes envisageables pour le boîtier du dispositif de contrôle de la qualité d’air dont une paroi est constituée au moins en partie d’un panneau photovoltaïque, en particulier la forme pyramidale à base carrée (figure 5a), la forme pyramidale à base triangulaire (figure 5b), le pavé droit (figure 5c), la forme cylindrique (figure 5d), la forme sphérique (figure 5e).
La présente invention concerne un dispositif de contrôle de la qualité de l’air, autonome en énergie, grâce à la présence d’un panneau photovoltaïque formant tout ou partie d’une paroi du dispositif.
Lesfigures 1a à 3billustrent le dispositif de contrôle de la qualité de l’air de manière schématique.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air comprend un boîtier 10, en forme de parallélépipède, présentant une pluralité de parois dont l’une est constituée d’un panneau photovoltaïque 20.
Le panneau photovoltaïque 20 constitue la paroi, c’est-à-dire que les deux faces, avant et arrière, du panneau photovoltaïque 20 sont orientées respectivement vers l’extérieur et vers l’intérieur du boîtier 10.
Selon l’invention la face arrière du panneau photovoltaïque 20 est donc directement en contact avec l’espace intérieur du boîtier, tandis que la face avant du panneau photovoltaïque 20 est directement en contact avec l’air extérieur.
Il n’y a donc aucune paroi entre la face arrière du panneau photovoltaïque 20 et l’espace intérieur du boîtier 10.
Sur lesfigures 1a à 3b, une seule paroi est constituée d’un panneau photovoltaïque 20.
Toutefois, selon l’invention plusieurs parois peuvent être constituées de panneaux photovoltaïques 20, par exemple au moins deux. Les panneaux photovoltaïques 20 présentant des orientations différentes par rapport au soleil, ils reçoivent à tour de rôle un maximum de rayons lumineux suivant la course du soleil, ce qui permet d’augmenter le rendement et l’autonomie énergétique du dispositif.
Sur lesfigures 1a à 3b, l’intégralité de la paroi est constituée par le panneau photovoltaïque.
Toutefois, selon l’invention le(s) panneau(x) photovoltaïque(s) peu(ven)t recouvrir une portion plus ou moins grande de la (des) paroi(s).
A l’intérieur du boîtier sont montés au moins une sonde ou capteur 11 dont le rôle est de mesurer la concentration dans l’air d’au moins un gaz (CO2, NO2, COV, O3, etc.) ou solide (particules) représentatif de la qualité de l’air, une batterie 12 et un contrôleur 13.
Le contrôleur 13 est un dispositif électronique reliant électriquement la batterie 12 et le panneau photovoltaïque 20. Il permet de récupérer le courant électrique généré par le panneau photovoltaïque 20, et de le traiter (stabilisation et écrètement) avant de l’envoyer pour stockage vers la batterie 12. La batterie 12 libère en permanence l’électricité nécessaire au fonctionnement du capteur 11 et s’assure de son fonctionnement lorsque les conditions météo ne sont pas suffisantes pour que le panneau photovoltaïque produise de l’énergie.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air comprend d’autres éléments nécessaires à son fonctionnement, comme un module électronique permettant la transformation analogique-numérique et le stockage des mesures et un module électronique de transmission (filaire ou non) des données, qui ne sont pas représentés mais qui sont mis en œuvre de manière connue selon l’art antérieur.
Ces modules électroniques de transformation et stockage et de transmission des données sont également alimentés par la batterie 12, via le contrôleur 13, de la même façon que le capteur 11.
Un système de ventilation 14 (appelé ventilateur 14), également alimenté par le contrôleur 13 ou la batterie 12, est aussi prévu à l’intérieur du boîtier 10 et permet de faire transiter l’air depuis l’extérieur du boîtier vers l’intérieur du boîtier.
Pour cela, le boîtier 10 est équipé d’au moins une entrée d’air 101, 102 et d’au moins une sortie d’air 103, 104, par lesquelles l’air entre et sort du boîtier 10 respectivement sous l’action du ventilateur 14.
Le trajet emprunté par l’air entre une entrée d’air 101, 102 et une sortie d’air 103, 104 définit un chemin de circulation d’air.
Selon l’invention, le dispositif de contrôle de la qualité de l’air 1 comprend des moyens pour faire transiter l’air à l’intérieur du boîtier 10 selon deux chemins de circulation distincts.
Ces deux chemins de circulation permettent à l’air de transiter à proximité du capteur 11, l’air étant renouvelé en continu depuis l’extérieur du boîtier de façon à ce que les concentrations de gaz et solides soient mesurées dans l’air provenant de l’extérieur du boîtier 10 et non dans l’air stagnant à l’intérieur du boîtier 10.
Selon le premier chemin de circulation, l’air transite dans le boîtier 10 le long de la face arrière du panneau photovoltaïque 20, ce qui permet de refroidir le panneau photovoltaïque 20 grâce au flux d’air plus frais en provenance de l’extérieur, et ainsi augmenter le rendement du panneau photovoltaïque 20.
Le premier chemin de circulation d’air est de préférence mis en œuvre dans le cas de températures extérieures chaudes (par exemple la saison printemps-été ou dans des îlots de chaleur ubains) et pourrait être mis automatiquement en œuvre dès que les températures extérieures dépassent un certain seuil, par exemple supérieur à 30°C.
Selon le second chemin de circulation, l’air transite dans le boîtier 10 à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque 20, ce qui permet de faire profiter les éléments sensibles au froid (capteur, module électronique, etc.) de la chaleur produite par le panneau photovoltaïque 20 sans que le flux d’air ne disperse cette chaleur.
Le second chemin de circulation d’air est de préférence mis en œuvre dans le cas de températures extérieures froides (par exemple la saison automne-hiver ou en altitude) et pourrait être mis automatiquement en œuvre dès que les températures extérieures passent sous un certain seuil, par exemple inférieur à 5°C.
Entre les périodes de températures froides et chaudes, par exemple entre 5°C et 30°C, l’un ou l’autre des chemins de circulation d’air peut être utilisé de manière indifférenciée, sans que cela ait une incidence sur le bon fonctionnement du panneau photovoltaïque et des composants électroniques.
Différentes configurations de boîtiers ainsi que les deux chemins de circulation de l’air sont explicités à suivre en lien avec lesfigures 1a à 3b.
Lesfigures 1a et 1billustrent un boîtier 10 comprenant deux entrées d’air 101, 102 et une sortie d’air 103.
Le ventilateur 14 est monté au niveau de la sortie d’air 103, c’est-à-dire que l’air transite en sortie de boîtier 10 par le ventilateur 14, et permet en fonctionnement de créer une dépression d’air à l’intérieur du boîtier 10 par aspiration de l’air, pour générer le transit de l’air depuis l’entrée d’air 101, 102 vers la sortie d’air 103.
Le dispositif de contrôle de la qualité de l’air 1 comprend des moyens de barrage sous la forme d’une réglette 30 montée sous le boîtier 10 permettant à la fois d’obturer une des entrées d’air et d’ouvrir l’autre des entrées d’air. Pour cela, la réglette 30 comprend deux orifices 31, 32 ménagés dans la réglette 30 de telle façon qu’un seul des orifices 31, 32 puisse être superposé à une entrée d’air 101, 102 à la fois.
La réglette 30 est apte à être déplacée (manuellement ou automatiquement) longitudinalement, c’est-à-dire translatée dans le sens de la longueur du boîtier 10, afin de venir alternativement obstruer l’une ou l’autre des entrées d’air 101, 102.
La réglette pourrait également être montée à l’intérieur du boîtier 10 ou prendre une autre forme tant qu’elle continue à remplir le rôle défini ci-dessus.
Lafigure 1 aillustre le cas où la réglette 30 est positionnée de façon à obstruer l’entrée d’air 101 ménagée à distance du panneau photovoltaïque 20 et de façon à découvrir l’entrée 102 ménagée à proximité du panneau photovoltaïque 20, via la superposition d’un premier orifice 32 de la réglette 30.
L’air en provenance de l’extérieur entre dans le boîtier par l’entrée d’air 102 et sort du boitier par la sortie d’air 103, sous l’action du ventilateur 14, définissant une première configuration de circulation d’air C1.
Cette première configuration (ou chemin) de circulation d’air C1 permet de faire transiter l’air dans le boîtier 10 à proximité de la face arrière du panneau photovoltaïque 20: le flux d’air continu permet de ventiler l’arrière du panneau photovoltaïque 20 où est générée de la chaleur, et la dissiper.
Ainsi, le panneau photovoltaïque 20 est refroidi en continu. Au-delà d’une certaine température (autour de 30°C), on observe une diminution conséquente du rendement du panneau photovoltaïque 20. Le fait de ventiler sa face arrière permet de gagner en rendement, et de fait, d’utiliser une taille de panneau photovoltaïque plus petite, donc moins impactante visuellement.
Lafigure 1 billustre le cas où la réglette 30 est positionnée de façon à obstruer l’entrée d’air 102 ménagée à proximité du panneau photovoltaïque 20 et de façon à découvrir l’entrée d’air 101 ménagée à distance du panneau photovoltaïque 20, via la superposition d’un second orifice 31 de la réglette 30.
L’air en provenance de l’extérieur n’a d’autre option que d’entrer dans le boîtier par l’entrée d’air 101 et de sortir du boitier par la sortie d’air 103, sous l’action du ventilateur 14, définissant une seconde configuration de circulation d’air C2.
Cette seconde configuration (ou chemin) de circulation d’air C2 permet de faire transiter l’air dans le boîtier 10 à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque 20: il se forme alors dans la zone proche du panneau photovoltaïque 20, comprenant le capteur 11, la batterie 12 et le contrôleur 13, une poche de chaleur générée par le fonctionnement thermique naturel du panneau photovoltaïque 20.
Cette poche de chaleur permet de maintenir les composants électroniques, dont le capteur 11, sensibles aux températures froides à une température ambiante optimale (entre 5° et 30°) pour leur bon fonctionnement. En dessous d’une certaine température (autour de 5°C), on observe une altération des signaux et la présence de bruit dans les résultats des mesures de qualité d’air.
Lesfigures 2 a et 2 billustrent un boîtier 10 comprenant une entrée d’air 101 et deux sorties d’air 103, 104.
Le ventilateur 14 est monté au niveau de l’entrée d’air 101, c’est-à-dire que l’air transite en entrée de boîtier 10 par le ventilateur 14, et permet en fonctionnement de créer une surpression d’air à l’intérieur du boîtier 10 par insufflation de l’air, pour générer le transit de l’air depuis l’entrée d’air 101 vers la sortie d’air 102, 103.
La réglette 30 est montée au-dessus du boîtier 10 et est apte à être déplacée (manuellement ou automatiquement) longitudinalement afin de venir alternativement obstruer l’une ou l’autre des sorties d’air 103, 104.
La réglette pourrait également être montée à l’intérieur du boîtier 10 ou prendre une autre forme tant qu’elle continue à remplir le rôle défini ci-dessus.
Cesfigures 2a et 2billustrent les deux configurations (ou chemins) de circulation de l’air C3, C4, définies lorsque la réglette vient respectivement obstruer la sortie d’air 103 positionnée à distance du panneau photovoltaïque 20 et la sortie d’air 104 positionnée à proximité du panneau photovoltaïque 20.
La première configuration de circulation d’air C3 permet de refroidir l’arrière du panneau photovoltaïque 20, tandis que la seconde configuration de circulation d’air C4 permet de maintenir les composants à l’intérieur du boîtier 10 à une température ambiante optimale, générée par le panneau photovoltaïque 20.
Des moyens de barrage alternatifs à la réglette 30 peuvent être utilisés afin de définir les deux chemins de circulation d’air.
En particulier, lafigure 4 présente des moyens de barrage sous la forme d’une plaque rectangulaire 40 dont la largeur L équivaut à la largeur du boîtier 10 et dont la longueur l équivaut à un pourcentage de la longueur du boîtier 10, plus précisément de 50% à 95% de la longueur du boîtier, préférentiellement 80%.
La plaque 40 est mobile en rotation selon un axe de rotation 41 central et montée sur la paroi du boîtier 10 opposée au panneau photovoltaïque 20, à une hauteur permettant sa libre rotation.
Comme illustré surles figures 3a et 3b, le boîtier présente une entrée d’air 101 et une sortie d’air 103 placées sensiblement à distance du panneau photovoltaïque 20, afin que le flux d’air circule naturellement à distance du panneau photovoltaïque 20, le capteur 11 étant à proximité de la sortie d’air 103.
La plaque 40 peut prendre deux positions définissant respectivement le premier et le second chemins de circulation de l’air (C5, C6): une première position dans laquelle elle fait barrage à la circulation de l’air et l’oblige à dévier et une seconde position dans laquelle elle ne fait pas barrage à la circulation de l’air. La plaque 40 est manuellement ou automatiquement inclinée de 90° entre la première et la seconde positions.
Dans une première position, dite «position de barrage», illustrée enfigure 3 a, la plaque 40 s’étend dans un plan parallèle aux parois de fond et de dessus du boîtier 10 dans lesquelles sont aménagées respectivement l’entrée 101 et la sortie 103 d’air, et se trouve jointive avec les parois latérales du boîtier 20 compte tenu de ses dimensions.
Ainsi, la plaque 40 fait barrage au flux d’air C5 dans la zone à distance du panneau photovoltaïque 20, c’est-à-dire sur la zone correspondant à la longueur de la plaque 40, et force l’air à dévier et à circuler à proximité de la face arrière du panneau photovoltaïque 20.
Dans une seconde position, illustrée enfigure 3 b, la plaque 40 s’étend dans un plan perpendiculaire aux parois de fond et de dessus du boîtier 10 dans lesquelles sont aménagées respectivement l’entrée 101 et la sortie 103 d’air, et se trouve par conséquent dans le même plan que la circulation de l’air.
Ainsi, la plaque 40 ne fait pas barrage au flux d’air C6 circulant en provenance de l’entrée d’air 101 et en direction de la sortie d’air 103, qui passe naturellement à distance du panneau photovoltaïque 20.
La plaque 40 peut prendre tout autre forme(circulaire, carré, triangulaire, etc.), correspondant à la forme du boîtier 10, à partir du moment où elle présente une longueur constituant 50% à 95% de la longueur totale du boîtier 10, de préférence 80%, de façon à laisser passer l’air lorsque la plaque 40 est en position de barrage.
Quelle que soit la forme de plaque 40 utilisée, elle doit être montée dans un plan de rotation perpendiculaire au panneau photovoltaïque 20, à l’opposé du panneau photovoltaïque, de façon à laisser passer l’air le long du panneau photovoltaïque 20 lorsque la plaque 40 est en position de barrage.
Le ventilateur 14 est représenté monté au niveau de la sortie d’air 103 mais pourrait également être monté au niveau de l’entrée d’air 101, sans influence sur le fonctionnement des moyens de barrage 40.
D’autres dispositifs de barrage peuvent être envisagées dans le cadre de l’invention, tant que le rôle d’orientation à façon des flux d’air décrit ci-dessus est rempli.
Lesfigures 5a à 5eillustrent différentes formes de boîtier: forme de pyramide à base carrée (figure 5a), forme de pyramide à base triangulaire (figure 5b), forme de pavé droit plus ou moins étroit (figure 5c), forme cylindrique (figure 5d), forme sphérique (figure 5e). Les exemples illustrés sont uniquement présentés à titre d’exemple et ne sont nullement limitatifs en termes de formes, proportions, positionnement du ou des panneaux photovoltaïques, etc.
Toute autre forme de boîtier 10 est compatible avec l’invention, dans la mesure de sa faisabilité technique.
Il est préférable que la paroi constituée d’un panneau photovoltaïque 20 soit inclinée selon un angle compris entre 10° et 70°, de préférence 25°, par rapport à un plan de référence horizontal. De cette manière, la paroi constituée d’un panneau photovoltaïque 20 est orientée pour recevoir un maximum de rayons du soleil selon l’angle le plus favorable et efficace (c’est-à-dire de façon à ce que les rayons solaires viennent frapper le plus perpendiculairement possible le panneau photovoltaïque 20).
Ce plan de référence horizontal peut être soit une paroi du boîtier 10 destinée à être fixée en position horizontale (par exemple lorsque le boîtier 10 présente une forme pyramidale, la paroi horizontale étant la base de la pyramide), soit une paroi d’une structure de fixation destinée à être montée en position horizontale, le cas échéant.
Ce dernier cas se présente lorsque le boîtier 10 présente une forme polyédrique autre qu’une forme pyramidale (par exemple une forme de pavé droit): le boîtier 10 doit alors être incliné de façon à orienter correctement le panneau photovoltaïque 20 et pour être fixé, sur un mât par exemple, doit être monté sur une structure de fixation présentant une paroi horizontale et une paroi à angle réglable venant se fixer sur une des parois du boîtier 10 (autre que la paroi constituée du panneau photovoltaïque).
Dans d’autres cas, le plan de référence horizontal peut être un plan horizontal imaginaire, correspondant à un angle de 0°.
Si plusieurs parois sont constituées d’un panneau photovoltaïque 20, au moins une des parois est de préférence inclinée à un angle compris entre 10° et 70°, de préférence 25°, par rapport au plan de référence horizontal.
Dans le cas d’un boîtier 10 de forme cylindrique, le plan incliné par rapport au plan horizontal sera formé de la succession des génératrices qui forment le panneau photovoltaique 20.
Le panneau photovoltaïque 20 est préférentiellement basé sur une technique silicium ou une technologie en couche mince, par exemple à base d’alliages de cuivre, indium, sélénium (CIS), gallium (CIGS), ou de polymères organiques.
Selon un mode de réalisation particulier, le panneau photovoltaïque 20 présente une image (par exemple un motif de pierres, un paysage, etc.) ou une inscription (par exemple une signalétique, un plan, une publicité, etc.) sur sa face avant, de façon à faire passer un message ou à dissimuler l’aspect de panneau photovoltaïque, voire de faire se fondre le panneau photovoltaïque dans son environnement.
Ainsi, le panneau photovoltaïque 20 est camouflé, c’est-à-dire que personne ne sait qu’il s’agit d’un panneau photovoltaïque, et permet de diminuer l’impact visuel du dispositif de contrôle de la qualité de l’air.
Différentes techniques permettant de créer une image sur un panneau photovoltaïque sont connues et peuvent être utilisées dans le cadre de l’invention, comme par exemple les techniques d’impression ou l’utilisation de microlentilles.
Un tel dispositif de contrôle de la qualité de l’air mettant en œuvre un panneau photovoltaïque 20 camouflé peut par exemple être utilisé dans le cadre de la circulation routière: les panneaux de signalisation routiers affichant des informations comme la vitesse, les directions, les emplacements parking (etc.), peuvent être utilisés pour mesurer des informations de qualité de l’air.
Les conducteurs et passants, par exemple, verraient un panneau de signalisation «classique», alors qu’il serait équipé pour mesurer la qualité de l’air de manière autonome en énergie.
Dans ce mode de réalisation, le panneau photovoltaïque 20 est de préférence orienté vers le sud afin de recevoir un maximum de rayons solaires.
Ainsi, si le panneau de signalisation est destiné à être installé, par exemple sur le bord d’une route, de telle manière que la signalétique est orientée vers le sud (vers les usagers), alors un tel panneau photovoltaïque camouflé, servant de support à la signalétique, peut être utilisé.
Cependant, si le panneau de signalisation est destiné à être installé de telle manière que la signalétique n’est pas orientée vers le sud, il est préférable que le panneau photovoltaïque soit dissocié de la signalétique afin de pouvoir être orienté vers le sud. Dans ce cas, le panneau photovoltaïque et la signalétique seront mis en place sur deux faces distinctes du boitier du dispositif de contrôle de la qualité de l’air.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le dispositif de contrôle de la qualité de l’air peut comprendre des moyens de rotation lui permettant de tourner sur lui-même lorsqu’il est fixé à un support.
De cette façon, la paroi constituée d’un panneau photovoltaïque est apte à tourner en même temps que le dispositif de contrôle de la qualité d’air – par exemple automatiquement selon une programmation - de sorte que le panneau photovoltaïque 20 soit toujours orienté dans la direction dans laquelle il reçoit le plus de rayons lumineux, c’est-à-dire selon la course du soleil. Ceci permet d’augmenter son rendement de manière conséquente.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de mise en œuvre et exemples décrits, et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l’invention tel que défini par les revendications.

Claims (10)

  1. Dispositif de contrôle de la qualité de l’air, autonome en énergie, comprenant:
    - un boitier (10) comportant au moins une entrée d’air (101,102) et au moins une sortie d’air (103,104), et présentant une pluralité de parois dont au moins une est constituée au moins en partie par un panneau photovoltaïque (20), la face avant et la face arrière dudit panneau photovoltaïque (20) étant respectivement orientées vers l’extérieur et vers l’intérieur du boitier (10),
    - au moins un capteur (11), disposé dans le boitier et apte à mesurer la qualité de l’air,
    - un système de ventilation (14) pour faire transiter l’air extérieur à l’intérieur du boitier (10), entre l’entrée d’air et la sortie d’air,
    - un contrôleur (13) pour relier électriquement une batterie (12) au panneau photovoltaïque (20) et pour alimenter le capteur (11) et le système de ventilation (14),
    le dispositif étant configuré de sorte que l’air puisse transiter selon deux chemins de circulation distincts, en étant en contact avec le capteur (11):
    - un premier chemin de circulation (C1,C3,C5) selon lequel l’air transite dans le boitier (10) le long de la face arrière du panneau photovoltaïque (20), pour favoriser le refroidissement de ladite face arrière,
    - un deuxième chemin de circulation (C2,C4,C6) selon lequel l’air transite dans le boitier (10) à distance de la face arrière du panneau photovoltaïque (20), pour favoriser le réchauffement du capteur (11) du fait de l’émission de chaleur par la face arrière du panneau photovoltaïque (20).
  2. Dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon la revendication précédente, dans lequel le système de ventilation (14) est disposé dans le boitier (10), au niveau de la sortie d’air (103), et conçu pour créer une dépression d’air à l’intérieur du boitier (10), par aspiration, pour générer le transit d’air extérieur de l’entrée d’air (101,102) vers la sortie d’air (103).
  3. Dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon la revendication précédente, dans lequel le boitier (10) comprend une première entrée d’air (101) et une deuxième entrée d’air (102), aptes à être alternativement obturées, la position de la première entrée d’air (101) et la position de la deuxième entrée d’air (102), par rapport à la sortie d’air (103) et au panneau photovoltaïque (20), définissant respectivement le premier chemin de circulation (C1) et le deuxième chemin de circulation (C2) de l’air dans le boitier (10).
  4. Dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon la revendication 1, dans lequel le système de ventilation (14) est disposé dans le boitier (10), au niveau de l’entrée d’air (101), et conçu pour créer une surpression d’air à l’intérieur du boitier (10), par insufflation, pour générer le transit d’air extérieur de l’entrée d’air (101) vers la sortie d’air (103,104).
  5. Dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon la revendication précédente, dans lequel le boitier (10) comprend une première sortie d’air (103) et une deuxième sortie d’air (104), aptes à être alternativement obturées, la position de la première sortie d’air (103) et la position de la deuxième sortie d’air (104), par rapport à l’entrée d’air (101) et au panneau photovoltaïque (20), définissant respectivement le premier chemin de circulation (C3) et le deuxième chemin de circulation (C4) de l’air dans le boitier (10).
  6. Dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon l’une des revendications précédentes, comprenant des moyens de barrage (40), disposés dans le boitier (10), et dont la translation et/ou l’inclinaison est(sont) apte(s) à définir les premier (C5) et deuxième (C6) chemins de circulation de l’air dans le boitier (10).
  7. Dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le boitier (10) présente une forme polyédrique et la paroi du boitier (10) constituée au moins en partie par un panneau photovoltaïque (20) forme un angle compris entre 10° et 70° avec un plan de référence horizontal, préférentiellement l’angle est de 25°.
  8. Dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon l’une des revendications précédentes, comprenant des moyens de rotation, pour tourner sur lui-même lorsqu’il est fixé à un support.
  9. Panneau de signalisation comprenant un dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon l’une des revendications précédentes, et présentant une indication signalétique sur la face avant du panneau photovoltaïque (20).
  10. Panneau de signalisation comprenant un dispositif de contrôle de la qualité de l’air selon l’une des revendications 1 à 8, et présentant une indication signalétique sur une face extérieure d’une paroi du boitier (10), autre que celle constituée au moins en partie par le panneau photovoltaïque (20).
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