Brevet FR2298066A1 — publié le 19760813

L'idée d'utiliser le rayonnement solaire pour des besoins de chauffage est fort ancienne. De nos jours, on a réalisé des fours qui, associés à des miroirs concaves concentrant le rayonnement sur une petite surface, permettent de fondre des métaux. La nécessité d'économiser les combustibles disponibles a remis en honneur @ la récupération d. l'énergie rayonnée par le soleil. La présente invention a pour objet un récepteur d'éner- gie solaire, adapté pour chauffer de l'eau ou un autre fluide approprié qui traverse ce récepteur où il absorbe la chaleur fournie par le soleil. Ce récepteur se caractérise par la combinaison de deux organes dont l'un est une plaque en matière thermoconductrice à haut pouvoir d'absorption du rayonnement thermique solaire et l'autre est un faisoeau tubulaire ou un serpentin parcouru par le fluide à chauffer et disposé sur l'une au moins des faces de la plaque, le tout placé de préférence dans une enceinte close mali transparente au rayonnement. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fora bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressertent, tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. La figure 1 représente un mode de réalisation d'un récepteur d'énergie selon l'invention vu du côté de sa face recevant le rayonnement solaire. La fure 2 en est une coupe selon la gne brises II-II ramenée sur le plan horizontal. La figure 3 montre la plaque et le serpentin enlevés de l'enceinte et vus ti oCté de la plaque opposé au rayonnement. La figure 4 représente en coupe et à plus grande échelle un organe de fixation du serpentin sur la plaque. La figure 5 montre une variante de cette fixation. La figure 6 est une demi-vue en coupe analogue à la figure 2 et montre une variante de l'enoeinte. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 1 à 3, l'appareil comporte une plaque t en manière thermo- conductrice et à pouvoir élevé d'absorption du rayonnement solaire. Cette plaque peut être en métal rugueux, comme par exemple de la fonte grise, du graphite ou même de l'aluminium rendu rugueux au jet de sable ou revêtu au moyen d'une suspension de particules de graphite ou de métal ou d'un oxyde noir, comme l'oxyde de cobalt, dans un liant pour peinture. Sur la face de cette plaque qui est opposée à celle exposée au rayonnement, se trouve un serpontin tubulaire 2 en métal, tel que de l'acier, parcouru par un fluide à chauffer entrant par exemple en 3 et sortant en 4. Le serpentin est réuni à la plaque de façon thermo-conductrice en de nombreux points 5. Cette réunion peut se faire de différentes façons, par exemple par soudure, si la nature de la plaque le permet, par des organes à via ou encore par des agrafes telle a que celles représentées en coupe sur la figure 4. Ces agrafes, qui constituent un moyen de liaison avantageux, sont an métal bon conducteur de la chaleur, par exemple en aluminium. Elles comportent une parte plaie 6 qui vient se placer contre la plaque 1 et est fixée sur elle par des rivets 7 ou par des vis et deux oreilles 8 dont l'intervalle est égal au diamètre du tube du serpentin et que l'on recourbe à la presse sur celui-ci. Â titre de variante, on peut, si la nature de la plaque 1 le permet, prévoir sur celle-ci des replis parallèles 9 (figure 5) dans lesquels on engage le tub. du serpentin et que l'on refoule ensuite, comme figuré en pointillés, pour emprisonner le tube en contact conducteur direct avec IL plaque. L'ensemble plaque absor- bante et serpentin ainsi constitué est placé dans une enceinte 10 en forme de boite constituée de manière à réduire autant que pos- sible les pertes de chaleur, et formée du côté du soleil par une plaque de verre 12 transparente au rayonnement thermique, fixée sur la boite par un cadre vissé 13 avec interposition d'un joint d'étanchéité 14. Un petit cadre intérieur vissé 15 maintint la plaque et le serpentin en place dans la botte. La boite 10 peut être en matière isolante et pourvue à son intérieur d'une pellicule métallique réfléchissante lie Elle peut être aussi en métal parfaitement poli sur la face interne de la bote de manière à renvover vers le serpentin le rayonnement de la plaque i et du serpentin lui-m8me. Cette surface réfléchissante pourrait d'ailleurs se composer d'une série de miroirs concaves cylindriques à génératri oes parallèles aux branches du serpentin pour concentrer sur celles-ci le rayonnement recu de la plaque 1 (figure 6). La face arrière de celle-ci peut être rugueuse ou traitée de manière à avoir un pouvoir émissif élevé et être constituée par des portions de cylindre concentriques aux branches du serpentin. La liaison directe entre la plaque 1 et le serpentin pourrait entre alors réduite ou, à la limite, supprimée, le serpentin étant chauffé par le rayonnement direct de la plaque 1 et par le rayonnement réfléchi par la surface réfléchissante il. Un tel récepteur peut être fixe mais orientable de manière que la normale au centre de la plaque se trouve dans le méridien du lieu et passe par la position du soleil à midi pour utiliser au mieux le rayonnement ou bien il peut être encore associé à un dispositif le mettant en rotation autour d'un axe convenable pour que la normale suive le mouvement du soleil. Des dispositifs de ce genre sont bien connus en astronomie. La plaque absorbante peut d'ailleurs, au lieu d'être plane, avoir une forme courbe ou à facettes, de manière qu'au cours du mouvement apparent du soleil il y ait toujours une partie de la surface qui soit normale au rayonnement de l'astre. Le fluide traversant le serpentin 2 peut être puisé par une pompe dans un réservoir clos où il est renvoyé après traversée du serpentin, de sorte que ce fluide traversant ainsi le serpentin en circuit fermé s'échauffe nrogressivement au cours de la solarisation. On peut ainsi constituer un accumulateur de chaleur dloù l'on prélèvera le fluide chaud au moment voulu nour l'envoyer dans des radiateurs de chauffage d'un local ou dans un échangeur pour réchauffer un fluide secondaire ou pour l'utiliser directement. En concentrant le flux solaire sur le récepteur au moyen d'wn miroir corcsve ou encore au moyen de lentilles, du type Fresnel par exemple, on peut obtenir des températures élevées aptes à engendrer dans l'accumulateur de la vapeur à haute pression convenant à divers besoins industriels. Le récepteur selon l'invention présente l'avantage de permettre l'utilisation de matériaux différents pour la plaque réceptrice et pour le serpentin, matériaux choisis selon les fonctions qu'ils doivent assurer. Ainsi, le serpentin peut être en métal à hautes qualités mécaniques, tel que l'acier, capable notamment de résister à des pressions élevées, comme les pressions d'épreuve de l'étanchéité, tandis que le matériau de la plaque peut être choisi pour ses qualités d'absorption du rayonnement sans qu'il ait besoin d'avoir une résistance mécanique élevée0 De plus, l'inertie thermique de ce récepteur est relativement faible. Il va d'ailleurs de soi que le mode de réalisation décrit n'a été donné qu'à titre d'exemple et qu'on pourrait le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans que lton sorte pour cela du cadre de I' invention. Ainsi, au lieu d'outre sur la face de la plaque opposée au rayonnement comme dans l'exemple décrit, le serpentin peut être sur la face tournée vers le rayonnement (étant alors traité pour absorber la partie du rayonnement qu'il reçoit directement) ou même sur les deux faces. REVENDICATIONS 1. Récepteur du rayonnement solaire adapté pour chauffer de l'eau ou un autre fluide approprié qui traverse ce récepteur où il absorbe la chaleur fournie par le rayonnement, caractérisé par la combinaison dune plaque en matière thermo-conductrice et à bonne absorption du rayonnement thermique solaire et d'un tube on d'un serpentin parcouru par le fluide à chauffer et dia posé sur l'une dee face de la plaque ou sur les deux. 2. Récepteur selon t, caractérisé en ce que le serpentin est fixé sur la plaque de façon thermo-conductrice. 3. Récepteur selon 2, caractérisé en ce que les organes de fixation sont des sortes d'agrafes en métal bon conducteur de la chaleur,dont le corps est fixé sur la plaque et dont les branches sont recourbées autour du tube. 4. Récepteur selon 2, caractérisé en ce que la plaque comporte des replis dans lesquels sont engagées les branches u tube et qui sont serrés contre le tube, 5. Récepteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque et le tabe sont disposés dans une enceinte close dont la paroi tournée vers le rayonnement est transparente. Récepteur selon 5, caractérisé en ce que la paroi intérieure de enceinte est réfléchissante. 7. Récepteur selon 6, caractérisé en ce que cette paroi comporte des portions de miroirs cylindriques entourant les branches du tube pour concentrer la réflexion sur ces branches. l'une des revendications précédentes 8. Récepteur selon /, caractérisé en ce que la face de la plaque tournée vers le tube comporte des portions de cylindre entourant les branches du tube.