FR2882426A1 - Capteur solaire hybride thermique (liquide et gaz de facon alternative) et photovoltaique - Google Patents

Abstract

Capteur solaire hybride thermique(eau ou air selon les besoins) et photovoltaïque. Le système produit de l'électricité, et soit de l'air chaud, soit de l'eau chaude selon les besoins avec une même surface de capteur. Un conduit d'alimentation en eau (6) débouche dans ce dernier par un orifice pratiqué dans le profilé du caisson(2) au bas du capteur. L'eau remplit peu à peu la deuxième chambre(20) et arrive jusqu'au profilé en U (9) dans lequel elle se déverse par gravité sur toute la longueur de ce profilé en U(9) d'où elle est évacuée par gravité. Pour utiliser l'air comme fluide caloriporteur sur la même surface de capteurs, le système comporte deux chambres supplémentaires l'une pour l'entrée d'air (31) et l'autre pour la sortie d'air (32) sous le panneau de cellules photovoltaïques(24). La communication entre la chambres(31) et (32) et la chambre(20) a lieu par l'espace ménagé(8) entre le profilé en U(9) et le profilé externe(30). Plus exactement, la chambre d'arrivée d'air(31) ne communique que sur la moitié droite du capteur pour faire entrer l'air, tandis que la chambre (32) ne communique avec la chambre(20) où se trouve l'absorbeur(17) que par la moitié gauche, pour faire sortir l'air du capteur. Ainsi le circuit est toujours ouvert ce qui élimine tout risque de surpression et le circuit d'eau n'a pas besoin de vase d'expansion.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de captage du

rayonnement solaire capable de convertir simultanément une petite fraction de ce rayonnement en énergie électrique et le reste de ce rayonnement en énergie thermique mettant ainsi à disposition de l'électricité et de la chaleur en même temps et en utilisant la même surface de panneau solaire.

L'énergie thermique produite est transférée à un fluide caloriporteur, gazeux ou liquide. Le dispositif, selon l'invention, permet de remplacer le fluide caloriporteur liquide par le fluide caloriporteur gazeux et vice-versa selon les besoins en quelques minutes. Le dispositif est applicable notamment mais non exclusivement: - au chauffage d'eau (sanitaire ou de chauffage central ou de piscine ou autre) - au chauffage de locaux ou au séchage par production d'air chaud. Chauffage par air chaud en hiver de deux façons: 1)préchauffage de l'air froid de ventilation et ceci même la nuit en hiver en récupérant une partie de la chaleur qui se perd par le toit par exemple. 2) L'ensoleillement étant plus faible en hiver et en demi-saisonn, on peut choisir pour certains jours d'utiliser de façon optimale l'énergie: par exemple soit utiliser l'énergie disponible d'une journée d'hiver pour augmenter la température de l'eau chaude de 4 C soit augmenter de 10 la température de l'air du local avec cette même éneieie de la journée. Il est également possible de n'utiliser les capteurs pour chauffer l'eau que durant les heures d'ensoleillement maximum et d'utiliser les capteurs pour chauffer l'air durant les heures de moindre ensoleillement(le matin et en milieu d'aprèsmidi par exemple). En partageant en deux circuits la même surface de capteurs, il est possible de disposer des deux formes d'utilisation: eau chaude et air chaud selon les besoins ou tout en eau chaude ou bien tout en air chaud.

- à d'autres formes d'utilisation du rayonnement solaire notamment la production d'électricité par des cellules photovoltaïques.

-au rafraîchissement de locaux en apportant l'énergie thermique nécessaire soit sous forme d'air chaud à un dispositif mettant en oeuvre par exemple la technologe à dessiccation (DEC: dessicant cooling) laquelle utilise directement l'air chaud, soit sous forme d'eau chaude. De plus le dispositif, selon l'invention, apporte une partie au moins de l'énergie électrique nécessaire notamment à la circulation de l'air. Il y a une forte corrélation entre le niveau de besoin en froid et la quantité d'énergie mise à disposition par le système pour satisfaire ce type de besoin. De plus, la division de la surface totale de capteurs en deux circuits d'eau différents, permet d'adapter encore plus finement le système aux besoins: par exemple climatisation en été et simultanément chauffage de l'eau de la piscine.

- au blocage de la partie la plus chaude du rayonnement solaire, le rayonnement infrarouge, en jouant le rôle d'écran thermique, tout en restant quasi transparent au 5 rayonnement visible et en récupérant l'énergie dans un fluide caloriporteur.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Parmi les différents types de capteurs solaires plans fixes connus, un type de capteur constitué de deux parois parallèles entre lesquelles circule un fluide caloriporteur est connu depuis plus de vingt ans (exemple EP0022389). Cette famille de capteurs présente un avantage indéniable en terme de rendement par rapport aux capteurs plans actuellement sur le marché. Ces derniers sont basés sur la circulation d'un fluide caloriporteur dans des conduites cylindriques mises en contact avec la plaque de l'absorbeur pour que le transfert d'énergie entre la plaque de l'absorbeur et le liquide caloriporteur ait lieu par conduction à travers la surface de contact. Cependant la plaque de l'absorbeur est par ailleurs également en contact avec l'air sur la plus grande partie de sa surface et les pertes d'énergie par convection sont importantes et augmentent en fonction de l'augmentation de la différence de température entre celle de l'absc b ur et celle de l'air extérieur au capteur. Dans le type de capteur faisant circuler un fluide caloriporteur entre deux plaques, même dans la variante la plus simple(FIG 1), la surface non exposée au rayonnement solaire de l'absorbeur (19) est totalement en contact avec le fluide caloriporteur, d'où une plus grande proportion d'énergie transférée de l'absorbeur au fluide caloriporteur. De nombreuses solutions basées sur ce type de capteur sont connues, par exemple FR2836210, W002090839, WO0177590 ou concernant le même type de capteur avec une production hybride: électricité et énergie thermique au travers d'un fluide caloriporteur liquide ou gazeux par exemple US6472593, FR2727790. La possibilité de combiner une plaque de cellules photovoltaïques et une plaque métallique traitée pour absorber efficacement le rayonnement solaire, est dû au fait qu'une cellule photovoltaïque a une sensibilité au rayonnement solaire qui ne couvre pas la totalité de ce rayonnement mais une fraction seulement de ce rayonnement et la fraction du spectre du rayonnement solaire utilisée par la cellule photovoltaïque dépend du matériau semi-conducteur dont elle est constituée. Le matériau le plus utilisé actuellement étant le silicium, la fraction du spectre du rayonnement solaire utile à la cellule se situe en majorité en deça de 800 nm, la totalité du spectre solaire s'étalant entre 300 et 2500 nm. La fraction du spectre à laquelle la cellule photovoltaïque n'est pas sensible est soit transformée en chaleur soit transmise (la couche de cellules photovoltaïques y est transparente et n'en fait rien). Il y a toutefois une certaine incompatibilité entre les deux objectifs suivants: amener de l'eau à une température de plus de 50 C et produire de l'électricité avec des cellules photovoltaïques dont la performance diminue de 2,4% à chaque fois que la température augmente de 10 C. Dans le brevet US2004055631, l'auteur tente de résoudre ce problème en isolant les deux fonctions l'une de l'autre. Toutefois dans cette solution, le fluide caloriporteur ne circule pas entre deux plaques mais utilise des conduites cylindriques classiques d'où une moindre performance. D'autre part, la plaque de cellules photovoltaïques étant positionnée en premier face au rayonnement solaire, la partie du rayonnement solaire la plus chaude est responsable de l'échauffement des cellules photovoltaïques lorsqu'elle les traverse.

D'autres problèmes, non encore résolus à ce jour de façon satisfaisante, affectent ce type de capteur faisant circuler un fluide caloriporteur entre deux parois: 1) la fragilité de ce dispositif face aux pressions engendrées par la circulation du fluide caloporteur lorsque le fluide est un liquide et par la vapeur produite par transformation partielle de l'eau en vapeur lors de son échauffement dans le capteur. Un tel type de capteur faisant circuler un fluide caloriporteur entre deux plaques est placé en série dans le circuit fermé des capteurs par ailleurs constitué de conduites cylindriques. Contrairement à une conduite cylindrique, la résistance d'une conduite en forme d'enceinte plane à la pression n'est pas égale sur toute la surface interne. La partie centrale plane, éloignée des bords, est beauc6iop moins résistante surtout s'il s'agit d'une plaque en verre. En particulier en cas d'arrêt accidentel de la circulation du fluide caloriporteur, pour un capteur de 1 m2 ayant une épaisseur intérieure entre les plaques de 5 mm, la température atteinte au bout (le une heure par l'eau contenue entre les plaques, peut dépasser 150 C par ciel clair. Dans ces conditions la pression de la vapeur produite peut atteindre des valeurs considérables au far et à mesure que le temps d'exposition au rayonnement solaire augmente.

2) Dans le cas de l'emploi de plaques en verre comme plaque transparente, il existe de plus un risque de choc thermique, pouvant provoquer le bris du verre, lorsque la différence de température entre celle du fluide caloriporteur arrivant dans les capteurs et celle des plaques en verre est trop importante.

D'autres aspects dans l'utilisation de l'énergie solaire, envisagée de façon plus globale, imposent de nouvelles contraintes pour les capteurs: Premier aspect: Pour que l'énergie solaire puisse être une solution permettant de rép xidre aux besoins en énergie, le premier problème à résoudre est de mobiliser la surface nécessaire en quantité suffisante de captage de l'énergie solaire. Pour utiliser l'énergie solaire dans des immeubles, des maisons individuelles, des bâtiments agricoles ou industriels, les capteurs solaires sont fixés habituellement sur des bâtiments et rarement sur des supports isolés des bâtiments. Les surfaces mobilisables(exposées au sud et sans masque) des bâtiments pour utiliser l'énergie solaire sont rares et difficiles d'accès: toit, mur. Ce qui impose d'une part de rechercher un rendement au niveau des capteurs euxmêmes aussi performant que possible par rapport à l'énergie solaire qu'il reçoivent et d'autre part de produire un type de capteur simple et peu coûteux permettant d'utiliser le maximum de surfaces mobilisables(exposées au sud et sans masque) des bâtiments, y compris des surfaces devant rester transparentes à la partie visible du rayonnement solaire(surfaces très importantes, qui parfois représentent la totalité dk,s surfaces des murs dans les édifices du tertiaires notamment ou l'ensemble des parois extérieures dans les serres horticoles). Par exemple les baies vitrées, les véranda ou même les fenêtres.

- Deuxième aspect: Les besoins en énergie à satisfaire sont variés tout au long de l'année: si l'on vise une utilisation optimale de l'énergie solaire selon sa disponibilité tout au long de l'année et selon le type de besoin à satisfaire tout au long de l'année, et pour une surface de captage donnée, on est amené à envisager des solutions pour optimiser l'utilisation de la surface de captage disponible en faisant en sorte qu'elle permette de mettre à disposition plusieurs fonctionnalités en même temps ou alternativement, selon les applications et selon la période de la journée o,l -de l'année: - chauffage d'eau (sanitaire ou de chauffage central ou de piscine ou autre) - chauffage de locaux ou séchage par production d'air chaud.

- autres formes de chauffage utilisant l'énergie solaire.

- production d'électricité.

contribuer au rafraîchissement de locaux en périodes chaudes en apportant l'énergie nécessaire à des dispositifs assurant cette fonction.

Parmi les différentes formes d'énergie apportant une réponse aux différents besoins, certaines ne pourraient-elles pas être apportées par l'énergie solaire en utilisant une même surface de capteur, ce qui constitue une autre voie pour optimiser l'utilisation de l'énergie solaire pour une surface de captage donnée ? Des capteurs hybrides associant une plaque clé cellules photovoltaïques et une récupération de l'énergie sous forme thermique ont été proposés, sans toutefois apporter des solutions satisfaisantes lorsque le fluide caloriporteur est un liquide circulant entre deux plaques comme indiqué plus haut.

Enfin un dernier problème et non des moindres se pose aux capteurs thermiques produisant l'eau chaude sanitaire. Une des techniques les plus courantes surtout dans les grandes installations collectives pour lutter contre les infections microbiennes et en particulier la légionellose, consiste à provoquer un choc thermique en chauffant par le chauffage d'appoint. l'eau du réservoir d'eau chaude solaire au dessus de 60 C( 70 C) pendant une demi heure une fois par jour, tous les jours de l'année, afin d'éliminer les microbes. Cela n'enlève rien à l'apport de l'énergie solaire, puisque l'énergie dépensée par le chauffage d'appoint pour que l'eau atteigne 70 C est d'autant plus faible que l'apport par énergie solaire a été important. Cependant, dans les périodes durant lesquelles l'ensoleillement est faible, il peut être plus rentable de ne pas du tout chauffer l'eau du réservoir d'eau solaire et de laisser entièrement la production d'eau chaude à la charge du chauffage d'appoint, ce qui revient à ne porter à plus de 60 C que la moitié de volume d'eau (le chauffage d'appoint ayant également un réservoir de st,i.kage d'eau chaude). Il y a intérêt à trouver une solution pour utiliser de façon optimale l'énergie solaire lorsque l'ensoleillement est faible.

Description de l'invention

Le demandeur s'est fixé pour objectif de concevoir un capteur plan solaire dont le mode de fonctionnement est nouveau reposant sur une combinaison de moyens ayant pour but de constituer un capteur universel apportant les améliorations en rendement, en fiabilité, en coût de fabrication et en valorisation de l'énergie solaire par]a multiplication des formes d'énergie mises à disposition à partir du rayonnement solaire par une même surface de capteur, en incluant dans cette combinaison de moyens le procédé et le dispositif de transfert de l'énergie au fluide à distribuer.

L'amélioration principale consiste à augmenter le nombre de services rendus par les capteurs en multipliant les fonctionnalités qu'ils peuvent mettre à disposition: production d'eau chaude, production d'air chaud, production d'électricité à partir de l'énergie solaire et à partir. des mêmes surfaces de capteurs installés utilisés en même temps (exemple eau chaude et électricité photovoltaïque) ou alternativement (exemple production d'air chaud puis production d'eau chaude) par chacune des fonctionnalités. Ceci change la nature même de l'utilisation de l'énergie solaire: le fait de pouvoir produire de l'eau chaude et de l'électricité avec une même surface de capteurs et simultanément va permettre d'augmenter la surface de capteurs puisqu'il sera possible de revendre la production d'électricité sur le réseau national.(Soit la production en - 6 excès par rapport aux besoins privés, soit la totalité cle la production si on ne veut pas investir dans un système de stockage de l'énergie électrique).

Le fait de pouvoir produire de l'air chaud par exemple en hiver et en demi-saison pour réduire l'énergie de chauffage, (au lieu de produire de l'eau chaude sanitaire, qui comme indiqué plus haut. n'est pas rentable, si l'ensoleillement est faible, dans le cas où la technique de lutte contre les microbes dont la légionellose consiste à porter l'eau du réservoir solaire à plus de 60 C), ou en toute saison pour sécher le linge ou des produits agricoles, à partir de la même surface de capteurs contribue à rendre attractif l'installation solaire surtout si elle permet d'apporter l'énergie nécessaire à des dispositifs assurant quasiment la climatisation en été comme cela est déjà le cas dans des installations existantes.

Pour atteindre son but, le demandeur a eu l'idée de concevoir un capteur plan dont le module élémentaire permet d'utiliser l'énergie solaire pour produire de l'électricité et en même temps chauffer un fluide caloriporteur, soit un liquide par exemple de l'eau soit un gaz par exemple de l'air alternativement, le basculement entre les deux fluides ayant lieu selon une programmation automatique de la régulation ou par déclenchement manuel et ne prenant que quelques minutes.

Le module élémentaire selon l'invention est caractérisé en ce que: - le capteur est constitué d'un boîtier en tôle dont la surface est traitée pour résister aux intempéries. Dans un mode de réalisation préférentiel., le boîtier est de forme rectangulaire, la largeur étant très nettement inférieure à la longueur par exemple un mètre sur deux mètres, et l'épaisseur encore plus réduite par rapport aux deux autres dimensions.

- selon une variante de réalisation le capteur est, de préférence, destiné à être positionné couché horizontalement sur l'un des côtés de sa longueur, et incliné par rapport à la ligne d'horizon de 15 à 90 selon l'application et la latitude de l'installation et l'inclinaison du support existant. Dans la suite le bas désignera le flan sur lequel repose le capteur et le haut désignera la partie supérieure par rapport à la ligne d'horizon.

- le boîtier est ouvert sur sa face supérieure orientée au sud et il intègre sur ses flans et sur la partie arrière un matériau isolant. La partie supérieure du boîtier comporte des rebords recouvrant le matériau isolant de la partie supérieure du boîtier.

- le capteur comporte deux chambres recouvrant l'absorbeur et transparentes au rayonnement solaire lequel les traverse pour atteindre la surface de l'absorbeur. La première chambre(13) est délimitée par une plaque vitrée extérieure (15) d'une part et par une deuxième plaque transparente (14) du côté intérieur au capteur. La plaque de verre extérieure est fixée aux rebords du boîtier du capteur de préférence par un joint silicone haute température au autre moyen de fixation.

- la deuxième chambre est délimitée par la surface de l'absorbeur(17) et par la deuxième plaque transparente(14). Cette deuxième chambre est, par exemple, constituée d'un caisson plan fixé sur la partie arrière du boîtier par des pieds traversant la couche d'isolant(non représentés). Le caisson est par exemple constitué d'un cadre sous forme de profilés d'aluminium. Le profilé des flans droit, gauche et bas a la forme d'une marche d'escalier(29) tandis que le profilé du haut est constitué par l'assemblage de deux profilés(à l'intérieur(9) en forme de U renforcé et à l'extérieur(30) fixés l'un à l'autre par des visses traversant chacune un cylindre permettant de ménager un espace(8) entre les deux profilés. La plaque transparente(14), en verre par exemple, est fixée sur les rebords des profilés (29) et (30) par un joint silicone haute température, ou autre mode de fixation.

- L'absorbeur(17) est constitué d'une plaque de verre spécial absorbant le rayonnement infrarouge proche (entre 800 et 1400nm ou au delà) reposant sur des tiges, en métal par exemple(18) , formant un cadre autour de l'absorbeur. Le verre dont est constitué l'absorbeur(17) est par exemple une variante du verre de ST Gobain décrit dans le brevet EPO722427. Les tiges(18) permettent de délimiter une troisième chambre(25) entre l'absorbeur(17) et le fond du caisson(24). Cette troisième chambre(25) communiq 4 avec la deuxième chambre(20) par des passages dans les tiges (18) du haut et du bas du capteur. Le fond du caisson(24) est une plaque de cellules photovoltaïques recevant le rayonnement UV et visible du rayonnement solaire, recouverte par une couche de verre ou tout autre matériau transparent ayant un coefficient de transfert thermique aussi élevé que possible. La plaque de cellules photovoltaïques (24) est fixée par collage ou tout autre moyen de fixation aux profilés du caisson (12) pour fermer de façon étanche la troisième chambre(20). Les deux fils conducteurs(26) d'électricité sortant de la plaque de cellules photovoltaïque sont gainés d'un matériau isolant et sont connectés au câble du réseau longeant les conduites du circuit d'eau.

Le circuit eau L'originalité de l'invention réside également dans le circuit d'eau qui est caractérisé en ce qu'il comporte un conduit d'alimentation (6) desservant plusieurs capteurs sur lequel est raccordé le conduit d'alimentation individuel du capteur (3) qui débouche dans ce dernier par un orifice pratiqué dans la partie inférieure du profilé supportant le panneau de cellules photovoltaïques(24) et dans le bas du capteur. L'eau remplit la deuxième chambre(20) et la troisième chambre (25) et monte vers la partie supérieure. L'eau arrive jusqu'au profilé en U (9) dans lequel elle se déverse par gravité sur toute la longueur de ce profilé en U(9). Ce profilé en U(9) comporte un orifice débouchant sur le conduit d'évacuation(4) lequel permet à l'eau de rejoindre par gravité le collecteur d'évacuation(5) commun à plusieurs capteurs situés sur une même rangée.

Dans le haut de la deuxième chambre(20) l'air contenue dans celle-ci peut librement s'échapper par l'espace entre le profilé en U(9) et le profilé extérieur (30). Ainsi le circuit est toujours en communication avec la pression atmosphèrique, ce qui élimine tout risque de surpression. Ce circuit n'a pas besoin de vase d'expansion.

Au cours de sa montée vers le haut du capteur, l'eau se réchauffe au contact des surfaces supérieure et inférieure de l'absorbeur(17) et au contact de la surface supérieure de ia plaque de cellules photovoltaïque(24). De plus l'eau se réchauffe en absorbant le rayonnement solaire infrarouge au-delà de 1400nm et pour cela l'épaisseur d'eau totale des deuxième et troisième chambres (20) et (25) doit être de un centimètre d'eau. Le collecteur de rangée (5) rejoint un collecteur vertical d'évacuation qui conduit l'eau réchauffée par les capteurs dans un réservoir calorifugé(63) d'où elle s'écoule toujours par gravité jusqu'à la pompe (66) qui la refoule dans le réservoir de stockage (70) au travers d'un échangeur (68) dans lequel elle perd la chaleur emmagasinée puis elle est remontée vers les capteurs par la pompe et le cycle recommence. Selon l'invention, l'eau contenue dans les capteurs est vidangée tous les soirs dans un réservoir calorifugé dédié (63). Pour cela la régulation est programmée pour 1) arrêter la pompe (66) , 2) basculer la vanne deux voies (69) en position vidange. L'eau du capteur empruntcs):ors le conduit d'alimentation (3) puis le collecteur(6) pour se vider dans le réservoir calorifugé(63) l'écoulement ayant lieu par gravité. Si la température de l'eau du réservoir (63) est supérieure à un certain seuil à celle du réservoir de distribution(70) la régulation déclenche la pompe (66). L'eau du réservoir (63) circule alors dans l'échangeur(68) pour transférer sa chaleur à l'eau du réservoir de distribution (70). Dés que la différence de température est inférieure à un deuxième seuil par exemple 2 C, la régulation arrête la pompe(66). Ainsi le système ne présente aucune perte de chaleur par inertie, quelle que soit la quantité d'eau circulant dans les capteurs. Le lendemain matin, si les conditions de température le permettent, la régulation remet en route le circuit d'eau dans les capteurs: 1) la vanne deux voies est fermée, 2) la pompe (66) est déclenchée.

Un robinet(51) de réglage du débit d'eau est installé sur la conduite(5) d'alimentation en eau des capteurs d'une même rangée. Ce qui permet d'ajuster le débit d'eau alimentant chaque rangée en fonction du débit d'écoulement par gravité des capteurs de la rangée et de la pression du circuit d'alimentation au niveau de cette rangée en prenant une marge tenant compte des dépassements éventuels de la pression du circuit. Un robinet(52) situé au plus haut dans un ensemble de modules élémentaires, permet d'évacuer un excès de débit notamment lors de l'installation, lorsque le débit d'eau dans les différentes rangées de capteurs est en cours de réglage. L'évacuation de ce débit en excès emprunte un conduit spécifique(53) connecté au collecteur général d'évacuation(6).

Le circuit air Pour permettre l'utilisation de l'air comme fluide caloriporteur sur une même surface de capteurs selon l'invention, deux chambres supplémentaires l'une pour l'entrée d'air (31) et l'autre pour la sortie d'air (32) sont ajoutées sous la troisième chambre (25). La communication entre la chambre d'entré d'air (31) et les chambres (20) et (25) a lieu par l'espace ménagé(8) entre le profilé en U(9) et le profilé externe(30). Plus exactement, la chambre d'arrivée d'air(31) ne communique avec les chambres(20) et (24) par l'espace ménagé(8) que sur la moitié droite du capteur comme le montre la figure 7, tandis que la chambre(32) de sortie de l'air du capteur communique avec les chambres où se trouve l'absorbeur que par la moitié gauche du capteur.

Afin de répartir le flux d'air sur toute la surface de l'absorbeur(17) et pour créer un phénomène de turbulence favorisant l'échange de chaleur entre l'absorbeur(17) et l'air ou l'eau, des tiges(l 1) par exemple, en métal bon conducteur de chaleur, sont disposées verticalement sur la surface de l'absorbeur(figure 7). Ces tiges en contact avec l'absorbeur(17), permettent de le caler tout en laissant un jeu permettant sa dilatation.

Le dispositif permettant le soufflage et l'extraction d'air d'un ensemble de capteurs ainsi que la circulation d'air à l'intérieur de cet ensemble de capteurs est représenté danl1a figure 9. Une conduite d'arrivée d'air générale (47) débouche en bas à droite d'un ensemble de capteurs dans la chambre d'arrivée(31) du capteur qui se trouve au-dessus d'elle. L'extraction de l'air du même ensemble de capteurs emprunte une conduite(44) débouchant en haut et à gauche du même ensemble de capteurs, dans la chambre de sortie d'air(32) du capteur qui se trouve juste audessus d'elle. L'air est extrait par un ventilateur situé sur la conduite de sortie d'air des capteurs(44). L'arrivée d'air(47) dans les capteurs est de préférence relié à un filtre par lequel passe l'air extérieur frais à préchauffer pour le renouvellement de l'air du local.

Il y a incompatibilité de fonctionnement simultané du circuit d'eau et du circuit d'air sur une même surface de capteurs. C'est pourquoi des moyens de basculement de l'un vers l'autre des modes de fonctionnement sont contrôlés par la régulation: le basculement en circuit d'air par la régulation consiste: 1) à déclencher la vidange eau des capteurs comme indiqué - 10 - précédemment, 2) à déclencher la mise en route du ventilateur. L'opération inverse consiste à 1) arrêter le ventilateur, 2) déclencher la circulation d'eau comme indiquée plus haut.

L'air peut également et simultanément être soufflé dans les capteurs par un ventilateur par l'entrée (47) tout en étant extrait des mêmes capteurs par la sortie(44) grâce à un deuxième 5 ventilateur.

Les ventilateurs, la pompe et la régulation peuvent être alimentés en électricité par les plaques de cellules photovoltaïques rendant ainsi le système totalement autonome.

On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description illustrée par les 10 figures suivantes: - la figure 1 est un schéma à titre d'exemple de la variante la plus simple du capteur suivant une coupe BB de la figure 2a. En pointillé les conduits d'arrivée(6) et (3) et de sortie (4) et (5) du circuit d'eau dans le capteur. Le capteur comporte un boîtier(]) et à l'intérieur de ce boîtier un caisson(2) dont le profilé supérieur(9) est en forme de U. Une isolation(l9) du caisson (2) est assurée. Un conduit rigide d'air(8) assure la sortie d'air lors du remplissage et l'entrée d'air lors de la vidange du capteur. Des tiges en métal(11) assurent une répartition de l'eau sur toute la surface de l'absorbeur(7) lequel constitue la parois métallique supérieure du caisson.

- la figure 2a est une coupe suivant AA de la figure 1 montrant le circuit d'eau lorsque la pompe est en fonctionnement. La vitre(15) du boîtier(1) permet l'effet de serre. La chambre (13) dont l'épaisseur est de 28 mm constitue une couche isolant le caisson en limitant les pertes de chaleur par convection. L'absorbeur (7) est totalement en contact sur sa face inférieure(19) avec le fluide caloriporteur.

- la figure 2b représente à titre d'exemple l'état du capteur lorsque la pompe vient d'être arrêtée. Le conduit d'alimentation sert de conduit de vidange.

- la figure 3a représente en coupe suivant CC de la figure 3b, un exemple de capteur selon l'invention, comportant une plaque de cellules photovoltaïques(24). Afin que les cellules photovoltaïques fonctionnent à une température moindre, un absorbeur sélectif (17) est interposé juste au-dessus qui repose sur un cadre métallique(18) et sur des tiges métalliques (11) qui se trouvent dans la chambre(25) et dans lachambre(20) non représentées dans cette figure mais visualisées dans la figure 3b. Le profilé en U (9) sert à collecter l'eau qui s'y déverse par gravité dans la partie supérieure du capteur. Le profilé(29) est utilisé dans les flans bas, gauche et droit du caisson(2). Les fils conducteurs d'électricité(26) du panneau de cellules photovoltaïques sont connectés à un câble arrivant jusqu'au local technique.

- la figure 3b représente une coupe du capteur suivant AA de la figure 3a. Le cadre métallique(18) dans lequel est fixé l'absorbeur en verre sélectif spécial(17) comporte un jeu permettant de tenir compte de la dilatation latérale du métal et de l'absorbeur. Il en est de même des tiges(11) qui bloquent l'absorbeur tout en permettant la diffusion de l'eau et de l'air sur toute la surface de l'absorbeur.

- la figure 3c représente à titre d'exemple la forme du cadre(18) qui permet à l'eau et à l'air de circuler sur les deux surfaces de l'absorbeur(17). Les tiges(11) constituent un support de l'absorbeur(17) et un calage de l'absorbeur sur la partie supérieure de celui-ci.

- la figure 4 représente en coupe un capteur selon l'invention, permettant de rendre compatibles le circuit d'eau avec le circuit d'air grâce à un profilé supérieur en U(9) dans lequel circule l'eau, fixé à un profilé externe(30) par lequel l'air entre et sort de l'espace où se trouve l'absorbeur.

- la figure 5a représente à titre d'exemple une coupe d'un capteur à air ou eau comportant un panneau de cellules photovoltaïques. L'agencement des différents compartiments rend compatibles le circuit d'eau et le circuit d'air. Le profilé en U(9) sert de collecteur à l'eau qui s'y déverse par gravité. Il est connecté à un conduit d'évacuation(4) qui rejoint in collecteur(5) par lesquels l'eau s'écoule par gravité. Les chambres(31) et (32) sont les conduits d'arrivée et de sortie d'air des capteurs. L'espace ménagé entre le profilé(9) et le profilé(30) permet la communication entre la chambre contenant l'absorbeur et les chambres(31) et (32).

Voir figures 8a et 8b pour plus de détails sur cette communication.

- la figure 5b représente à titre d'exemple un capteur simple à air et à eau dont l'unique absorbeur(24) est un panneau de cellules photovoltaïques, qui ici assure les deux fonctions de conversion de l'énergie solaire en électricité et la fonction d'absorbeur convertissant le reste de l'énergie solaire en chaleur transférée au fluide caloriporteur, eau ou air.

- la figure 6a représente à titre d'exemple un capteur à air, à eau et PV en coupe suivant AA de la figure 6b. Les fils électriques(26) sortant du panneau PV(24) sont connes au câble électrique du réseau des capteurs dans le conduit d'air (32). L'absorbeur(17) repose sur un cadre(18). Le profilé en U(9) est percé pour le passage des visses qui le fixent au profilé(30). Les visses passent dans des cylindres dont le diamètre est plus grand que l'orifice par lequel passe la visse dans les deux profilés(9) et (30). Ainsi un espace est ménagé entre les deux profilés.

- la figure 6b représente le même capteur par une coupe suivant BB de la figure 6a. Les tiges(18) constituent un cadre pour l'absorbeur(17) et les tiges (11) permettent à la fois de répartir la circulation de l'air et de l'eau sur toute la surface de l'absorbeur et de caler ce dernier.

- 12 - - la figure 7 représente à titre d'exemple la circulation de l'air ou autre gaz sur la surface d'un absorbeur plan; l'air pénètre par la partie supérieure droite(31) dans le caisson en provenance de la chambre(31) représentée dans la figure 8b, et sort par la partie supérieure gauche(32) par laquelle il rejoint la chambre(32) représentée dans la figure 8a.

- la figure 8a représente à titre d'exemple la circulation de l'air sur la moitié gauche du capteur et montre la voie de communication entre la chambre(20) et la chambre(25) où se trouve l'absorbeur(17) et la chambre(32) par laquelle l'air est évacué des capteurs.

- la figure 8b représente à titre d'exemple la circulation de l'air sur la moitié droite du 10 capteur et montre la voie de communication entre la chambre(20) et la chambre(25) où se trouve 1'absorbeur(17) et la chambre(31) par laquelle l'air arrive dans les capteurs.

- la figure 9 représente à titre d'exemple une coupe d'un ensemble de capteurs élémentaires, selon l'invention, constituant un ensemble de caissons juxtaposés surmonté par une verrière(50) surplombant la surface supérieure des caissons de 28mm. A la périphérie de cette verrière(50) se trouve une couche d'isolant(48) ainsi que sous les caissons. La verrière est constituée par exemple de cadres en profilés d'aluminium(non représentés) de un mètre de haut sur cinquante centimètres de large fixés quatre par quatre au-dessus de chaque caisson. Ces cadres permettent de fixer par collage les plaques de verre de la verrière. L'alimenta*ion en eau de cet ensemble de caissons est véhiculée par les conduits(5). Au début de chaque rangée le conduit(5) comporte un robinet(51) de réglage du débit d'alimentation de cette rangée afin de l'ajuster au débit d'eau qui s'écoule par gravité des capteurs de la rangée. La sortie d'eau est assurée par le conduit(6). Un robinet supplémentaire(52) permet de régler l'excès de débit général vers le conduit d'évacuation(6) par un conduit spécifique(53).

Le circuit d'air, à titre d'exemple, pour cet ensemble de caissons est constitué par une entrée d'air(47) dans la chambre(31) du premier caisson de la première rangée. Les deux chambres(3 1) et (32) du premier caisson sont en communication avec les chambres correspondantes du deuxième caisson par une pièce en tôle qui s'emboîte de part et d'autre pour chaque chambre(31) et(32) latéralement(42). Le dernier caisson de la première rangée est également en communication avec le caisson situé au- dessus de lui sur la rangée de niveau supérieur(41). Il s'agit ici d'une communication verticale; la chambre(31) du caisson de la première rangée est en communication avec la chambre correspondante de la rangée située au dessus d'elle sur la moitié droite des deux caissons, alors que les chambre(32) des deux caissons communiquent entre elles sur la moitié gauche de ces mêmes deux caissons, chacune des deux - 13 - types de chambre ayant une pièce emboîtée de part el: d'autre(41). Le circuit d'air est ainsi organisé pour parcourir rangée par rangée(45) les surfaces des absorbeurs(46) jusqu'à la conduite de sortie de l'ensemble de caissons(44).

- la figure 10 représente à titre d'exemple, le système de transfert de l'énergie au circuit de distribution d'eau chaude(71). Le collecteur de rangée (5) rejoint un collecteur vertical d'évacuation qui conduit l'eau réchauffée par les capteurs dans un réservoir calorifugé(63) d'où elle s'écoule par un conduit(65) toujours par gravité jusqu'à la pompe (66) qui la refoule dans le réservoir de stockage (70) au travers d'un échangeur (68) dans lequel elle perd la chaleur emmagasinée puis elle est remontée vers les capteurs par la pompe et le cycle recommence. Le réservoir de stockage(70) est alimenté en eau froide du réseau par le conduit(67). L gis' tube(62) permet à l'air du réservoir(63) de sortir et d'entrer librement lorsque le réservoir se remplit ou se vide. Ce tube permet également de récupérer l'eau qui sort sous forme de vapeur en la condensant grâce à un échangeur(non représenté) raccordé au circuit d'eau froide du réseau. Dans le cas d'un capteur simple sans circuit d'air, le conduit d'air des capteurs(figure 2a/8) est raccordé à la partie supérieure du tube(62). Ainsi le système n'a qu'une seule voie de communication avec l'air extérieur par laquelle un filtre est mis et la vapeur d'eau est récupérée. Selon l'invention, l'eau contenue dans les capteurs est vidangée tous les soirs dans un réservoir calorifugé dédié (63). Pour cela la régulation est programmée pour 1) arrêter la pompe (66) , 2) basculer la vanne deux voies (69) en position vidange. L'eau du capteur emprunte alors le conduit d'alimentation (3) puis le collecteur(6) pour se vider dans le réservoir calorifugé(63) l'écoulement ayant lieu par gravité. Si la température de l'eau du réservoir (63) est supérieure à un certain seuil à celle du réservoir de distribution(70) la régulation déclenche la pompe (66). L'eau du réservoir (63) circule alors dans l'échangeur(68) pour transférer sa chaleur à l'eau du réservoir de distribution (70). Dés que la différence de température est inférieure à un deuxième seuil par exemple 2 C, la régulation arrête la pompe(66). Ainsi le système ne présente aucune perte de chaleur par inertie, quelle que soit la quantité d'eau circulant dans les capteurs. Le lendemain matin, si les conditions de température le permettent, la régulation remet en route le circuit d'eau dans les capteurs: 1) la vanne deux voies est fermée, 2) la pompe (66) est déclenchée.

La figure 10 montre un exemple d'installation dans laquelle il est possible d'arrêter totalement la production d'eau chaude sanitaire par les capteurs et de laisser entièrçment cette charge au chauffage d'appoint. Le réservoir d'eau chaude sanitaire(76) est de toute façon maintenu à 60 C toute l'année. Le réservoir d'eau solaire (70) est porté à plus de 60 C(70 C) - 14 - une fois par jour pour éliminer les microbes. Pour cela la pompe(73) fait circuler l'eau du réservoir(76) dans le réservoir(70). Si la production d'eau chaude solaire est arrêtée, l'eau contenue dans le réservoirsolaire(70) finit rapidement par se refroidir par les tirages d'eau et l'entrée de l'eau froide(67). Dés lors, il n'y a plus besoin de déclencher la procédure anti- légionellose pour ce réservoir solaire tant que la production d'eau chaude solaire est arrêtée. Ainsi en périodes d'ensoleillement faible, l'énergie solaire est utilisée pour la production d'air chaud pour le chauffage par air chaud, permettant d'utiliser de façon optimale l'énergie solaire disponible.

Si la surface totale des capteurs est divisée en deux circuits d'eau au niveau des capteurs(ensemble de capteurs (61) et ensemble de capteurs (78) par exemple, avec une vanne deux voies(79) qui isole le circuit des capteurs(78), il est possible de produire de l'air chaud avec les capteurs(78) et de l'eau chaude avec les capteurs(61) par exemple pour climati. i ou sécher en été et continuer à produire de l'eau chaude simultanément.

- la figure 11 représente à titre d'exemple, une variante de capteur à air, à eau et à PV, dans laquelle le panneau de cellules photovoltaïques est isolé, de l'absorbeur(17) absorbant les infrarouges, par une couche d'air. Ce type de capteur est destiné à un climat plutôt chaud dans lequel la température de l'eau en sortie des capteurs est fréquemment supérieure à 30 ou 40 C dans les capteurs. Il s'agit alors d'isoler le panneau de cellules photovoltaïques pour des raisons de performance de la production d'électricité.

Quelques exemples de modes de réalisation non limitatifs -1) un capteur simple à fluide liquide(fig. 1, 2a et 2b) : L'absorbeur(7) est une simple plaque de métal dont la surface orientée vers le rayonnement incident est traitée pour absorber sélectivement le rayonnement solaire. La surface inférieure(19) de cet absorbeur est totalement en contact avec le fluide caloriporteur liquide qui circule de bas en haut où il se déverse par gravité dans le profilé en U(9). Un tube rigide(8) permet la communication du circuit avec l'air ambiant en chaufferie, où il est raccordé au tube(62). Le tube(62) est réfrigéré par un serpentin en cuivre dans lequel circule l'eau du réseau arrivant dans le réservoir de stockage. Ainsi, en cas de surchauffe entraînant une évaporation d'eau du circuit, la vapeur est condensée et l'eau récupérée dans le réservoir(63) de la figure 10.

-2) un capteur à fluide liquide et PV(fig. 3a,3b,3c). Ce type de capteur intègre un panneau de cellules photovoltaïque sans circuit d'air(figure 3a et 3b) L'absorbeur(17) est un verre spécial absorbant les infrarouges.

- 3) un capteur à air et eau (fig 4, 5a). Ce capteur se distingue du capteur 1) par la 5 possibilité de remplacer le liquide caloriporteur par un gaz et vice-versa.

-4) un capteur à air, eau et PV (fig 5b), dont 1'absorbeur(24) est le panneau de cellules photovoltaïques.

- 5) un capteur à air, eau et PV (fig 11), dont l'absorbeur(17) est une plaque de verre absobant les infrarouges. Le panneau de cellules photovoltaïques(24) est isolé de l'absorbeur 10 pour des raisons de performance en région à climat chaud.

-6) un capteur solaire produisant de l'électricité et de l'énergie thermique par un fluide caloriporteur liquide ou gazeux (figures: 6a et 6b, 7,8a,8b) pour les régions à climat tempéré ou froid.

- 7) un capteur (non représenté) constitué par un caisson(2) de la figure 11, a:..nt l'absorbeur(17) est un verre absorbant les infrarouges, sans circuit d'air, ni PV. Seule l'eau circule. Ce type de capteur a pour but en même temps et de constituer un écran thermique, tout en restant transparent au rayonnement visible, et de récupérer l'énergie solaire sous forme thermique en utilisant le type de verre indiqué absorbant le rayonnement infrarouge, l'ensemble constituant soit un triple vitrage si l'on veut récupérer le maximum d'énergie solaire, soit un double vitrage si l'on veut privilégier le rôle d'écran solaire. Ce type de capteur est utilisable dans des baies vitrées, des vérandas ou dans les serres horticoles par exemple.

-8) un capteur (non représenté) consiste en une verrière simple vitrage prévue pour être posée horizontalement, constituée d'un verre absorbant le rayonnement infrarouge. La verrière est compartimentée en cadres constitués par un profilé en aluminium de un centimtre et demi d'épaisseur sur la partie supérieure de la verrière. L'ensemble des cadres communiquent horizontalement entre eux par des orifices selon un circuit permettant à l'eau de couvrir toute la surface de la verrière. Ce type de capteur peut être installé dans une serre horticole par exemple. La verrière occupe toute la surface de la serre au niveau de la structure supportant le toit à laquelle elle est fixée. Une épaisseur d'eau d'un centimètre circule horizontalement, répartie sur toute la surface de la verrière, alimentée par un conduit raccordé à une pompe et un réservoir calorifugé. Des caissons de type 7) peuvent également être installés sur les flans de la serre et raccordés à la pompe. L'eau des caissons latéraux s'écoule par gravité dans un petit réservoir situé sous le niveau du sol, à partir duquel une deuxième pompe ramène l'eau dans le grand réservoir. L'eau de la verrière s'écoule directement dans le grand réservoir par gravité.

La condensation de la vapeur d'eau a lieu sur les films plastique du toit et tombe sous forme de gouttelettes. Elle peut être recueillie dans des gouttières pour servir d'eau purifiée pour produire l'eau destinée à la culture hors sol par exemple. L'eau chaude accumulée dans le réservoir peur servir pour réchauffer la serre durant les périodes les plus froides de ia nuit en remettant la pompe en route.

La partie supérieure de la serre, située au-dessus de la verrière, doit être isolée de la partie basse où se trouvent les plantes, afin d'éviter la descente de l'air humide provenant de l'évaporation de l'eau du circuit. La tendance actuelle pour les serres est de confiner autant que possible le volume intérieur afin d'éviter les échanges avec le milieu extérieur dans le but d'éviter les maladies. Si le contrôle de la température est rendu possible par le présent système grâce à l'absorption du rayonnement infrarouge provenant du soleil et du sol de la serre par l'épaisseur d'eau d'une part (pour le rayonnement IR au-delà de 1400nm et par le verre absorbant les infrarouges proches d'autre part), cet objectif peut être atteint sans introduction d'air extérieur, les plantes respirant l'oxygène qu'elles ont produit durant la journe.

Le circuit d'eau ainsi installé peut permettre de chauffer la serre par un système de chauffage d'appoint en période froide, en chauffant l'eau du circuit et en faisant fonctionner la pompe.

Des piscines peuvent profiter de ce système pour à la fois purifier leur eau et la préchauffer, tout en laissant la lumière éclairer et chauffer le volume intérieur.

Les différents modes de réalisation de la présente invention tels qu'ils sont décrits dans le présent document ne sont donnés qu'à titre indicatif pour illustrer de façon aussi simple que possible les principes à la base de la présente invention afin que cette invention soit facilement comprise. De nombreuses autres mises en oeuvre, notamment celles qui étendent la, compatibilité du circuit d'eau et du circuit d'air non seulement au niveau de l'intégralité du capteur mais aussi au niveau des conduits jusqu'à un point de séparation des deux circuits qui peut être situé dans le local technique. Il est en effet toujours possible de récupérer la vapeur d'eau éventuellement dégagée dans un tel circuit commun en la condensant par un échangeur dans lequel circule l'eau froide du réseau. Bien des formes et agencements de l'absorbeur optimisant le transfert d'énergie aux deux fluides existent comme par exemple un découpage de l'absorbeur en plaquettes disposées en quinconce sur deux niveaux et d'autres agencements de tiges favorisant le transfert d'énergie entre l'absorbeur et les deux fluides.

Le capteur selon les différentes variantes de mise en oeuvre de l'invention, peut servir à titre d'exemple, dans les magasins de grandes surfaces, à réduire de façon importante l'énergie nécessaire à l'éclairage de jour, au chauffage, et à la climatisation. Des entrepôts peuvent être chauffés partiellement en hiver et rafraîchis en été. Dans ces deux derniers exemples, le circuit d'air peut être assuré par des conduites standards habituellement utilisées pour le chauffage et la climatisation par air, de section circulaire ou rectangulaire, connectées aux capteurs par leur partie supérieure. Des navires, des caravanes peuvent réduire leur consommation d'énergie issue de matières fossiles embarquées en utilisant un système leur apportant air chaud, eau chaude et électricité à partir de la même surface de capteur.

Ces autres mises en oeuvre d'un fluide caloriporteur entre deux plaques récupérant l'énergie solaire ne sauraient sortir pour autant du cadre de la présente invention, dans la mesure où des changements et des modifications divers apparaissent évidentes pour des personnes du métier.

Claims (3)

18 REVENDICATIONS

11] Caisson (2) caractérisé en ce que: 1. Le caisson est constitué de deux plaques parallèles de part et d'autre d'un cadre métallique, enfermant un espace entre elles.

2. Le cadre métallique comporte, sur son côté supérieur, un profilé en forme de U(9)(figure 2a) permettant à la fois la fixation de la plaque inférieure et l'évacuation 10 d'un liquide caloporteur.

3. Lorsqu'il y a lieu de vider le fluide caloporteur, celui-ci s'écoule par gravité par le dispositif d'alimentation situé sur le côté inférieur du cadre métallique.

4. Le caisson(2) permet de faire circuler de l'eau(ou un autre liquide transparent) sur les surfaces de l'absorbeur afin de la chauffer. Pour cela un conduit d'alimentation (6)(figure 2a) desservant plusieurs caissons traverse le caisson sur sa longueur. Sur ce conduit est raccordé le conduit d'alimentation individuel du caisson (3)(figure 2a) qui débouche dans ce dernier par un orifice pratiqué dans le profilé inférieur et dans le bas du caisson. L'eau remplit l'espace situé entre la plaque supérieurq 11-)(figure 8a) et la plaque inférieure(24) (figure 8a). L'eau arrive jusqu'à la partie supérieure du caisson(Figure 2a). Elle rencontre le profilé en U (9)(figure 2a) dans lequel elle se déverse par gravité sur toute la longueur de ce profilé en U(9). Ce profilé en U(9) comporte un orifice débouchant sur le conduit d'évacuation(4)(figure 2a) lequel permet à l'eau de rejoindre par gravité le collecteur d'évacuation(5)(figure 2a) commun à plusieurs caissons situés sur une même rangée.

5. Un dispositif d'évacuation et d'entrée d'air est situé sur la partie supérieure du cadre(8)(figure 2a), auquel est fixé le profilé en forme de U(9).

12] Caisson (2) selon la revendication [1] caractérisé en ce que: 1. Le dispositif permettant la sortie et l'entrée d'air, est un tube rigide(8) (figure 2a) qui rejoint le local technique. Ce tube permet la communication du circuit avec l'air ambiant en chaufferie, où il est réfrigéré pour condenser la vapeur éventuelle et en récupérer l'eau.

[3] Caisson (2) selon la revendication [1] caractérisé en ce que: 1. Le dispositif permettant la sortie et l'entrée d'air, est constitué par le flanc supérieur du cadre métallique lequel comporte un premier profilé en forme de U(9)(figure 5b) fixé à un deuxième profilé(30)(figure 5b) de sorte qu'un espace(8)(figure 5b) est ménagé entre les deux profilés.

2. Une chambre(32)(figure 5b) et une chambre(31)(figure 8b) communiquent avec l'espace situé entre la plaque supérieure(14)(figure 8a) et la plaque inférieure(24) (figure 8a) par l'espace(8) ménagé entre les profilés (9) et (30).

3. Plus précisément(figure 7), la chambre(31)(figure 8b) communique,.vec l'espace situé entre la plaque supérieure(14)(figure 8b) et la plaque inférieure(24) (figure 8b), sur la moitié droite du caisson(2) par le passage(8)(figure 8b).

4. Tandis que la chambre(32)(figure 8a) communique avec l'espace situé entre la plaque supérieure(14)(figure 8a) et la plaque inférieure(24) (figure 8a) par l'espace(8) ménagé entre les profilés (9) et (30)(figure 8a) sur la moitié gauche du caisson(2) par le passage(8) (figure 8a).

5. Des chicanes(11)(figure 7) sont disposées dans l'espace situé entre la plaque supérieure(14)(figure 8a) et la plaque inférieure(24) (figure 8a), pour répartir le flux d'air sur toutes les surfaces tout en créant un phénomène de turbulence favorisant le transfert d'énergie au gaz utilisé comme fluide caloporteur.

[4] Caisson (2) selon l'une quelconque des revendications [1] à [3] caractérisé en ce que: 1. Les deux plaques sont en verre.

2. La plaque de verre fixée au profilé en forme de U(9)(figure 2a) est constituée d'un verre absorbant le rayonnement infrarouge proche, et transmettant le rayonnement visible.

[5] Caisson (2) selon l'une quelconque des revendications [1] à [3] caractérisé en ce que: 1. Les deux plaques sont en métal.

2. La plaque supérieure est traitée pour absorber de façon sélective le rayonnement solaire.

161 Caisson (2) selon l'une quelconque des revendications [1] à [3] caractérisé en ce que: 1. Le caisson est constitué de trois plaques, la plaque supérieure(14) en verre transparent au rayonnement solaire, la plaque fixée au profilé en U(9) qui est un panneau de cellules photovoltaïques(24) et une troisième plaque(17) positionnée entre ces deux plaques, constituée d'un verre absorbant les infrarouges proches.

2. Le panneau de cellules photovoltaïques comporte une couche supérieure transparente et étanche comme du verre ou tout autre matériau dont le coefficient de transfert de chaleur est le plus grand possible.

3. La plaque de verre absorbant les infrarouges(17) est encadrée par un cadre (18) (figure 3c) permettant de ménager un espace entre le panneau de cellules photovoltaïque(24) et la plaque(17). Le cadre(18) (figure 3a) permet la circulation du fluide entre les deux espaces(20) et (25).

171 Caisson (2) selon l'une quelconque des revendications [1] à [3] caractérisé en ce que: 1. Le caisson est constitué de trois plaques(figure 3a), la plaque supérieure(14) en verre transparent au rayonnement solaire, la plaque(24) qui est un panneau de cellules photovoltaïques et une troisième plaque(17) fixée au profilé en U(9), positionnée entre ces deux plaques, constituée d'un verre absorbant les infrarouges n oches.

2. Le panneau de cellules photovoltaïques comporte une couche supérieure transparente et étanche comme du verre ou tout autre matériau dont le coefficient de transfert de chaleur est le plus grand possible.

3. La plaque de verre absorbant les infrarouges(17) est fixée au cadre du caisson et en particulier au profilé en U(9).

4. Un espace sépare le panneau de cellules photovoltaïques et la plaque absorbant le rayonnement infrarouge proche.

[8] Ensemble de caissons selon l'une quelconque des revendications [1] à [7] caractérisé en ce que: 1. Un ensemble de caissons(figure 9), est composé de caissons(2) juxtaposés protégés par une verrière(50) surplombant la surface des caissons exposée au rayonnement incident du soleil de 28mm.

2. Les caissons sont fixés par leur flanc supérieur et inférieur sur des profilés eux-mêmes fixés à la charpente du toit(non représenté) ou à un mur. A la périphérie de cette verrière(50) se trouve une couche d'isolant(48).

3. La verrière est constituée par exemple de cadres en profilés d'aluminium(non représentés) de un mètre de haut sur cinquante centimètres de large positionnés quatre par quatre au-dessus de chaque caisson, et fixés comme les caissons aux profilés haut et bas eux-mêmes fixés à la charpente ou au mur. Ces cadres permettent d'y fixer par collage, ou autre mode de fixation, les plaques de verre constituant la verrière.

4. L'alimentation en eau de cet ensemble de caissons est véhiculée par les conduits(5).

Au début de chaque rangée le conduit(5) comporte un robinet(51) de rtlage du débit d'alimentation de cette rangée afin de l'ajuster au débit d'eau qui s'écoule par gravité des caissons de la rangée. La sortie d'eau est assurée par le conduit(6). Un robinet supplémentaire(52) permet d'ajuster le débit d'alimentation général au débit d'écoulement des caissons en évacuant directement l'excès éventuel vers le conduit d'évacuation(6) par un conduit spécifique(53).

[9] Ensemble de caissons selon l'une quelconque des revendications [1] à [7] caractérisé en ce que: 1. Le circuit d'air pour cet ensemble de caissons est constitué par une entrée d'air(47) dans la chambre(31) du premier caisson de la première rangée. Les deux chambres(31) et (32) du premier caisson sont en communication aven les chambres correspondantes du deuxième caisson par une pièce en tôle qui s'emboîte de part et d'autre pour chaque chambre(31) et (32) latéralement(42).

2. Le dernier caisson de la première rangée est également en communication avec le caisson situé au-dessus de lui sur la rangée de niveau immédiatement supérieur (41).

Il s'agit ici d'une communication verticale: la chambre(31) du caisson de la première rangée est en communication avec la chambre correspondante de la rangée supérieure sur la moitié droite des deux caissons, alors que les chambres(32) des deux caissons communiquent entre elles sur la moitié gauche de ces mêmes deux caissons, rï chacune des deux types de chambre ayant une pièce en tôle emboîtée de part et d'autre(41).

3. Le circuit d'air est ainsi organisé pour parcourir rangée par rangée(45) les surfaces des absorbeurs(46) jusqu'à la conduite de sortie de l'ensemble de caissons(44) par lequel l'air est aspiré.

4. L'air peut également et simultanément être soufflé dans les caissons par un ventilateur par l'entrée (47) tout en étant extrait des mêmes caissons per la sortie(44) grâce à un deuxième ventilateur.

[10] Ensemble de caissons selon l'une quelconque des revendications [1] à [7] caractérisé en ce que: 1. L'ensemble de caissons comporte une isolation à l'arrière des caissons.

[11] Système de transfert de l'énergie solaire par le circuit d'eau des caissons selon l'une quelconque des revendications [1] à [10] au circuit de distribution d'eau chaude(71) caractérisé en ce que: 1. Le collecteur de rangée de caissons (5) (figure 10) rejoint un collecteur vertical d'évacuation qui conduit l'eau réchauffée par les caissons dans un réservoir calorifugé(63) d'où elle s'écoule par un conduit(65) toujours par gravité jusqu'à la pompe (66) qui la refoule dans le réservoir de stockage (70) au travers d'un échangeur (68) dans lequel elle perd la chaleur emmagasinée, puis elle est remontée vers les caissons par la pompe et le cycle recommence.

2. Le réservoir de stockage(70) est alimenté en eau froide du réseau par le conduit(67). Le tube(62) permet à l'air du réservoir(63) de sortir et d'entrer librement lorsque le réservoir se remplit ou se vide.

3. Le tube(62) permet également de récupérer l'eau qui sort sous forme de vapeur en la condensant grâce à un échangeur(non représenté) raccordé au circuit d'eau froide du réseau arrivant dans le réservoir de stockage(70). Ainsi, en cas de surchauf' entraînant une évaporation d'eau du circuit, la vapeur est condensée et l'eau récupérée dans le réservoir(63)(figurel0) . L'extrémité de ce tube comporte un filtre à air(non représenté).

4. L'eau contenue dans les caissons est vidangée tous les soirs dans un réservoir calorifugé dédié (63). Pour cela la régulation est programmée pour 1) arrêter la pompe (66) , 2) basculer la vanne deux voies (69) en position vidange. L'eau du caisson emprunte alors le conduit d'alimentation (3) puis le collecteur(6) pour se vider dans le réservoir calorifugé(63) l'écoulement ayant lieu par gravité.

5. Si pendant la nuit, la température de l'eau du réservoir (63) est supérieure à un certain seuil supérieur à la température du réservoir de distribution(70) par exemple 7 C, la régulation déclenche la pompe (66) sur une vitesse basse. L'eau du réservoir (63) circule alors dans l'échangeur(68) pour transférer sa chaleur à l'eau du réservoir de distribution (70). Dés que la différence de température est inférieure à un deuxième seuil par exemple 2 C, la régulation arrête la pompe(66). Ainsi le système ne présente aucune perte de chaleur par inertie, quelle que soit la quantité d'eau circulant dans les caissons.

6. Le lendemain matin, si les conditions de température le permettent, la régulation remet en route le circuit d'eau dans les capteurs: 1) la vanne deux voies(69) est fermée, 2) la pompe (66) est remise en route.

[12] Système de transfert de l'énergie solaire par le circuit d'eau des caissons selon la revendication [11] rattachée à la revendication [8] au circuit de distribution d'eau chaude(71) caractérisé en ce que: 1. Le conduit d'air(8) des caissons(figure 2a) est raccordé à la partie supérieure du tube(62). Ainsi le système n'a qu'une seule voie de communication avec l'air extérieur, par laquelle l'eau de la vapeur d'eau éventuelle est récupérée.

[13] Système de transfert de l'énergie solaire par le circuit d'eau des caisslins selon la revendication [11] au circuit de distribution d'eau chaude(71) caractérisé en ce que: 1. Le système de transfert est caractérisé en ce qu'il permet l'arrêt total de la production d'eau chaude solaire et de l'air chaud est produit. (figure 10) .

[14] Système de transfert de l'énergie solaire par le circuit d'eau des caissons selon l'une quelconque des revendications [1] à [12] au circuit de distribution d'eau chaude(71) caractérisé en ce que: 1. Si la surface totale des capteurs est divisée en deux circuits d'eau au niveau des capteurs(ensemble de caissons (61) et ensemble de caissons (78) ), avec une, -anne deux voies(79) qui isole le circuit des capteurs(78), il est possible de produire soit de l'air chaud avec les capteurs(78) et de l'eau chaude avec les capteurs(61) simultanément, soit uniquement de l'eau chaude, soit uniquement de l'air chaud.