Brevet FR2300302A1 — publié le 19760903

La présente invention a pour objet un collecteur solaire comprenant une couche absorbante, dans laquelle circule un fluide caloriporteur et qui est recouverte par un insolateur transparent pour l'énergie incidente et ayant des propriétés thermo-isolantes. On connait déjà des collecteurs solaires, utilisés pour chauffer l'eau domestique, qui comportent une partie absorbante en métal incluant un circuit de fluide caloriporteur. Ce type de collecteur présente de nombreux inconvénients: métaux d'un coût élevé pour éviter la corrosion, fabrication et manipulation difficile, source sonore due, en particulier, à la dilatation. Pour éviter ces inconvénients, et c'est le but de l'invention, on réalise un collecteur solaire ne comportant pas de parties métalliques; le fluide caloriporteur circule dans une couche plane constituée par des profilés creux, en matériel synthétique, dont le prix de revient est beaucoup plus bas que celui de cellules métalliques tout en éliminant radicalement les problèmes de corrosion; en choisissant une matière plastique convenable, on peut également obtenir une bonne absorption du rayonnement incident, supprimant ainsi les difficiles traitements de surface des éléments métalliques absorbants.L'insolateur est formé d'un assemblage d'éléments évidés en verre, liés par un mastic pour rendre l'ensemble étanche et rigide; les évidements peuvent être sous vide afin d'améliorer l'isolation thermique; on évite le bruit en construisant les éléments en verre et les profilés avec des matériaux ayant des coefficients de dilatation voisins. Dans ce qui suit plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites en détail, a titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où: la figure 1 est une coupe verticale d'une première forme d'exécution. La figure 2 est une vue en plan de la première forme d'exécution. La figure 3 montre un détail de la figure 2. Les figures 4 et 5 sont des coupes verticales d'une deuxième et troisième forme d'exécution. Le collecteur solaire représenté sur les figures 1 à 3 est construit avec des profilés creux 1 ayant des surfaces planes, réalisés en matière synthétique; la partie intérieureet creuse du profilé est divisée, par une paroi horizontale 2 et des parois transversales 3, en un certain nombre de canaux supérieurs 4 et inférieurs 5; comme le montre la figure 1, les profilés creux sont liés entre eux au moyen de flasques et de vis 6; chacun des profilés a une longueur égale à celle de la partie active du collecteur; les deux extrémités de chacun des profilés sont reliées, de façon étanche, à des éléments convergents 7 qui comprennent une paroi 8, fermant les canaux inférieurs 5, et des ouvertures 9 pour régler le débit du fluide caloriporteur circulant dans les canaux supérieurs 4.Des tuyaux 10, souples et courbes (par exemple en matière plastique) relient les éléments convergents 7 au circuit 11 (entrée ou sortie) de fluide caloriporteur. Les profilés 1 oû circule le fluide caloriporteur forment la surface d'absorbtion et l'échangeur de chaleur du collecteur solaire. Au-dessus, cette surface d'absorption est recouverte par des briques en verre 12. Les interstices, entre les briques 12, sont jointoyés avec du mastic 13 de manière à former un insolateur rigide et étanche.Les bords intérieurs des briques 12 comportent des rainures 14 qui jouent le rôle de canal de liaison entre les briques juxtaposées, canal pouvant servir à faire circuler un fluide, à éliminer l'eau de condensation ou a faire le vide; dans ce dernier cas les bords des briques en verre, sur le pourtour du collecteur, sont liées aux profilés grâce à un mastic ductile qui rend étanche les volume compris entre les éléments 1 et 12; les cavités des briques 12 peuvent alors être mise sous vide, les moyens d'évacuation de l'air étant branché en un point quelconque. En inclinant le collecteur, on favorise l'écoulement de l'eau de condensation qui se forme dans les cavités des tuiles; l'eau est alors récoltée sur l'un des côtés, puis évacuée. Les parois verticales 3 rigidifient l'ensemble et sont construites assez solidement pour que l'on puisse rouler avec un véhicule ou marcher sur la surface extérieure du collecteur; celui-ci peut être utilisé, par exemple, comme parking et remplace une autre surface de roulement. Dans ce cas, les profilés creux reposent sur un lit sabloneux 15 permettant un léger glissement lorsqu'ils se dilatent. Les éléments 7, 10 et 11 sont placés sous une couverture convenable qui peut s'appuyer sur un cadre 16, couverture sur laquelle on peut aussi marcher ou rouler. Lorsque le collecteur est en service, le rayonnement solaire traverse les briques 12, puis est absorbé la surface supérieure des profilés 1. L'énergie thermique qui en résulte est soutirée par le fluide qui circule dans les canaux supérieurs 4 puis stockée dans un réservoir de chaleur. Les canaux inférieurs 5 suppriment en grande partie les échanges de chaleur avec le sol, alors que les espaces compris entre les briques et les profils isolent le collecteur par rapport a l'extérieur; cette isolation est particulièrement efficace lorsque ces espaces sont sous vide. Dans la figure 4, autre forme d'exécution de l'invention, les éléments qui ont la même fonction que précédemment portent les mêmes repères. Cette forme d'exécution se distinque essentiellement des précédentes en ce que les dimensions des briques et des profilés sont telles qu'unie rangée de tuile est placée au-dessus d'un profilé creux; entre deux profilés 1 voisins on insère un profilé métallique 17 en "I" dont la face inférieure s'appuie sur une poutre transversale de soutient 18; les deux bords de deux tuiles voisines s'appuient sur la face supérieure du profilé en "I". De cette façon, les charges appliquées à la surface du collecteur sont transmises, par l'intermédiaire des profilés en "I", a la structure de soutient 18; ainsi la charge appliquée peut être importante. Comme le montre la figure.4, les canaux inférieurs 5 peuvent être remplis de mousse synthétique pour améliorer l'isolation de la face inférieure du collecteur. La figure 5, autre forme d'exécution, se distinque des précédentes par le fait que les profiles creux 1' sont reliés entre eux grâce à des épaulements latéraux 20 qui s'imbriquent les uns dans les autres; en outre les briques 12' comprennent une cavité fermée 21 qui peut être mise sous vide, améliorant considérablement les propriétés isolants des briques. Enfin, il est possible de placer un corps de chauffe 22 dans les interstices séparant deux briques voisines, noyé dans le mastic 13, permettant de chauffer électriquement les briques pour faire fondre une couche de neige ou de givre se trouvant a la surface du collecteur. Les tuiles 12' ont des pattes 23 qui s'appuient au voisinage des moyens de liaison, entre les profilés 1'; dans ce cas, le collecteur peut également supporter une charge importante et la surface être utilisée pour rouler ou marcher. Le collecteur selon l'invention peut naturellement être utilisé dans d'autres applications, par exemple comme toit ou couvercle de piscine; dans ce dernier cas, le collecteur est monté sur rails pour qu'il puisse être retiré facilement; la circulation de fluide caloriporteur, entre le collecteur et le circuit d'alimentation, est réalisée par des tuyaux souples. Avec ce collecteur solaire, on peut chauffer l'eau d'une piscine ou fournir l'eau chaude domestique a une maison voisine. L'utilisation du collecteur selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être facilement nettoyé, par exemple au jet; on peut aussi enlever une couche de neige qu'il est difficile de déblayer par des moyens mécaniques. Comme on l'a mentionné, les deux couches formant le collecteur peuvent être liées par un mastic ductile lors les coefficients de dilatation des briques en verre et des profilés creux en matière synthétique sont semblables; on peut aussi laisser glisser les couches l'une par rapport à l'autre. Dans les deux cas, aucun bruit n'est créé. Pour éviter la condensation dans les cavités des briques en verre on peut y introduire des moyens absorbant l'humidité, par exemple de la poudre de silicone; des rainures peuvent être prévues pour introduire ces moyens. Lorsque le collecteur est placé sur une structure en béton (toit plat par exemple), on prévoira une isolation thermique et une barrière de vapeur entre le collecteur et la structure. Les profilés creux peuvent ne comporter qu'une seule rangée de canaux, oû circule le fluide caloriporteur; dans ce cas, il faut prévoir une bonne isolation. Le collecteur selon l'invention peut également être utilisé comme élément de façade. Les surfaces intérieures des briques en verre peuvent être réfléchissantes pour que la lumière incidente soit réfléchie sur les surfaces absorbantes et transformée en chaleur. Ces surfaces intérieures peuvent également être inclinées. On peut remplacer le masticage 13 par l'utilisation d'un profil en "T", réalisé en matière synthétique blanche; l'ame du profil est introduite dans l'interstice séparant deux briques voisines et la partie transversale sépare les bords des briques 12 des profilés creux 1. Ces profils en "T" réfléchissent la lumière et évitent l'amollissement du mastic sous l'effet de la chaleur. Les surfaces intérieures peuvent également comporter des parties ayant des propriétés focalisantes ou dispersives; dans ce dernier cas, on évite l'éblouissement créé par la lumière non absorbée. Dans les formes d'exécution décrites les briques sont posées a plat sur les profilés creux; on peut incliner les briques et les fixer avec des éléments de liaison qui réfléchissent la lumière sur les deux cotés. Les espaces compris entre les briques penchées et les éléments de liaison sont fermées par des parois. Le dispositif de nettoyage du collecteur, automatique ou manuel, peut être installé à demeure: une certaine quantité d'eau arrose la surface extérieure du collecteur; on peut prévoir l'arrosage automatique de cette surface extérieure lorsque la température des parties absorbantes,du fluide caloriporteur ou du réservoir atteint un seuil déterminé; l'arrosage refroidit ou réduit l'insolation du collecteur; il peut également être utilisé pour éliminer la couche de neige qui reste après un déblayage préalable. Le dégivrage du collecteur peut être effectué en faisant circuler de l'eau chaude dans les canaux des profilés 1. Un avantage particulier du collecteur solaire selon l'invention réside dans le fait que la quantité d'eau qutil contient peut 2 varier dans une large mesure, par exemple entre 2 et 12 litre/m2; ceci permet d'utiliser au mieux l'inertie thermique et la température du collecteur. Revendications: 1. Collecteur solaire comprenant une couche absorbante dans laquelle circule un fluide caloriporteur et qui est recouverte par un insolateur transparent pour l'énergie incidente et ayant des propriétés thermo-isolantes, caractérisé en ce que ladite couche plane se compose de profilés creux, en matière synthétique, permettant le passage dudit fluide, leditinsolateur étant formé d'éléments évidés, en verre, qui sont capables de supporter des charges. 2. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments évidés sont des briques en verre dont les bords s'appuient sur lesdits profilés en matière synthétique. 3. Collecteur solaire selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits éléments évidés sont liés, jointoyés par du mastic, réalisant ainsi un insolateur rigide et étanche. 4. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit insolateur n'est pas lié à ladite couche de profilés creux. 5. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les évidements desdits éléments en verre sont sous vide. 6. Collecteur solaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun desdits éléments en verre comporte une cavité sous vide. 7. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits profilés creux comprennent une première série de canaux od circule le fluide caloriporteur, canaux placés au-dessus d'une deuxième série de canaux qui isolent ledit collecteur par rapport au sol. 8. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits profiles creux comportent des sections planes qui sont divisées en canaux distincts par des parois transversales. 9. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les interstices compris entre lesdits profilés creux comportent des moyens d'appuis pour les éléments en verre. 10. Collecteur solaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens d'appuis servent également d'organes de liaison entre lesdits profilés creux. 11. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un corps de chauffe est inséré dans les interstices mastiqués qui existent entre lesdits éléments en verre. 12. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les extrémités desdits profilés sont connectées, par l'intermédiaire de tuyaux souples, au circuit de fluide caloriporteur. 13. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la surface extérieure desdits éléments en verre est utilisée comme surface de roulement, par exemple d'un parking, ou d'une surface sur laquelle on puisse marcher. 14. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou 13, caractérisé en ce que les surfaces intérieures desdits éléments évidés sont réfléchissantes. 15. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'un profilé fabriqué en un matériau réfléchissant, par exemple en "T", est inséré entre lesdits éléments en verre. 16. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 13 ou 14, caractérisé en ce que la surface intérieure desdits éléments en verre est traitée de façon à éviter l'éblouissement par réflexion et à focaliser le rayonnement incidant sur ladite couche absorbante. 17. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 13, 14 ou 16, caractérisé en ce que lesdits éléments en verre sont inclinés par rapport aux profilés creux, des éléments de liaison étant prévus entre deux éléments voisins. 18. Collecteur solaire selon les revendications 3 ou 13, caractérisé en ce qu'un dispositif de nettoyage est prévu pour la partie extérieure desdits éléments en verre. 19. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 ou 14 à 18, caractérisé en ce qu'il forme la couverture mobile d'une piscine ou d'un bassin.