Brevet FR2343208A1 — publié le 19770930

La présente invention a pour objet un dispositif capteur d' énergie solaire, pouvant être utilise comme source de chaleur. Il est bien connu que le soleil dispense par son éclairage une énergie thermique sous forme de radiations ultra-violettes, visible et infra-rouge, qui peut atre captée par le moyen d'un dispositif absorbant ces radiations, dont l'efficacit4 est d'autant plus grande que la partie absorbante se rapproche du corps noir idéal. On sait aussi que la réémission d'un tel corps, obéis- sant à la loi de Stefan-Boltzmann, peut être arrêtée par un corps opaque aux longueurs a'onde de cette réémission, mais transparent à la majeure partie des radiations énergétiques du soleil. Ce type bien connu de récupération d'énergie est appelé effet de serre. foutefois, les dispositifs connus présentent des inconvénient et/ou des insuffisances tant en ce qui concerne la partie absorbante du capteur que la partie protectrice par effet de s@rre. En effet, le rendement du capteur est déterminé par la qualite du resatement et la rdsistance thermique existant entre ledit capteur et le fluide vecteur. Les revêtements connus possèdent généralement une insuffisance de rendement et l'inconvénient de ne pouvoir garantir leur tabilité après une certaine période d'utilisation. Par ailleurs, le dispositif utilisant 1' effet de serre est le plus souvent soit insuffisant en rendement parce que trop élémentaire. soit d'un prix prohibitif du fait de sa complexité quand on recherche une valeur élevée dudit effet de serre. De plus, dans ce dernier cas, la partie du spectre solaire captée correspond alors à une plage plus réduite de ce dernier. e dispositif capteur d'énergie solaire selon l'invention se propose de pallier ces inconvénients. Dans celui-ci, en effet, le captage de l'énergie solaire et l'effet de serre sont notablement améliorés. A cet effet, il est constitué par un corps opaque absorbant les radiations énergétiques solaires et protégé par un écran filtrant transparent à ces mêmes radiations mais opaque à l'énergie rayonnée par ledit corps @@sorbant, ce dernier étant constitué par une tôle mince solidaire d'un circuit vecteur de chaleur et réalisée par deux feuilles métalliques minces for mées de plis successifs séparés par des replats, les plis des feuilles étant disposés symétriquement de part et d'autre du plan géométrique de l'ensemble, de façon à former entre les deux feuilles des calvités alvéolaires en forme de conduites, lesdites feuilles étant solidarisées à leurs méplats contigus respectifs. Dans une forme de réalisation particulière, la tôle mince peut atre en aluminium oxydable anodiquement et supportant une couche mince d'oxyde d'aluminium dans laquelle on introduit un carbone amorphe très finement divisé, et sur laquelle est disposé un film de résine plastique formant une surface poreuse à laquelle est incorporé du cuivre en particules, pour en augmenter la conductibilité calorifique. Dans une autre forme de réalisation, la tôle mince peut être une tôle d'acier dont la surface supérieure est corrodée par un traitement chimique à base de s@ls et d'acides, de manière à formar un relief important sur lequel une fine couche de cuivre est déposée, ladite couvhe supportant un film plestique pour former une surface poreuse absorbante.Quant à l'écran filtrant transparent, il peut être constitué par une pluralité de couches @u- perposées de faible épaisseur et réalisé par un film de matière plastique pelymérisée, cos couches étant déformées d'une manière permanente de façon à former une surface constituée de volumes hémisphériques converes creux, remplis d'un gaz à faible conductibilité thermique, le film multicouches ainsi formé étant placé à une certaine distance du corps absorbant et l'espace libre entre eux étant rempli par un même gaz. Dans une autre forme de rdalisation, la face extérieure de la couche supérieure de l'écran filtrant transparent peut être constituée par une Juxtaposition continue de petites calottes sphériques constituées de la même matière que l'écran, permettant de capter les rayons lumineux dont l'incidence est grande. Le dessin annexé r@présente, à titre d'exemple, une forme de réalisation du dispseitif capteur d'énergie solaire selon 1' invention. La fig. 1 en est une vua en coupe longitudinale; la fig. 2 est une vue en perspective du corps absorbant; la fig. 3 est une vue en coupe d'un détail de la fig. 2; la fig. 4 est une vue en coupe d'un autre détail de la fig.1; la fig. 3 est une vue en coupe d'un pitre détail de la fig. 1; la fig. 6 est une vue en perspective éclatée d'une @@rtie de l' écran. En se réfèrant au dessin, un dispositif capteur d'énergie solaire comprend une tôle mince 11 solidaire d'un réseau 12 de circulation de fluide 24 évacuant les calories recues par ladite tôle. Un écran filtrant 13 arrête les radi@tions réémises par la et tôle ll et est interposé entre le rayonnement solaire et la tôle une distance comprise entre 6 et 40 millimètres. L'espace 14 ainsi constitué est rempli d'un gaz thermiquement isolant, notamment le bisulfure de carbone, le Krypton ou certains fréons. Un cadre rigide 15, thermiquement isolant, assure le maintient en place des dispositifs 11 et 13 et garantit l'é@hnchéité de l'espace 14, l'ensemble du capteur tant thermiquement isolé comme décrit ci-dessus. Comme indiqué i la fig. 2, la tôle mince peut atr. consti- tuée par deux feuilles de métal 21 et 22, solidires l'une de l' autre par certains points, les espaces entre ces points formant des cavités alvéolaires cylindriques 23 dans lesquelles circule un fluide 24 servant A transporter la chaleur reçus prr la feuille antérieure 21 traitée pour être absorbante thermiquement.Comme décrit à la fig. 3, la tôle 31 peut aussi être réalisée en acier ou en aluminium a rendue solidaire, par une soudure ou une brasure continue 32, d'un réseau 12 de circulation de fluide 24 servant a transporter la chaleur reçue par la feuille antérieure 31 de la tôle.La surface supérieur de la tôle 31 ou de la feuille de métal 21 supporte une couche mince d'un matériau solidement lié au métal sous-jacent et dont la propriété d'absorbtion des radiations solaires est fonction de sa composition variant avec la nature du métal sous-Jacent, Lorsque ce dernier est de l'aluminium, notamment un alliage léger anodiquement oxydable, on constitue par le traitement susnommé une couche mince d'oxyde d'aluminium 41, comme indiqué à la fig. 4. Son épaisseur n'excédera pas 5 à 15 miorons.Après cette oxydation anodique, on introduit dans les pores microscopiques 42 do la couche d'oxyde, du noir d'acéthylène 43 ou toute antre particule de carbone amorphe, dont le diamètre moyen n'excèdera pas le diamètre money des pores de la couche d'oxyde. Au dessus de cette couche, un film de résine plastique 44 est étendu, cette résine pouvant être à base de polymères possèdant des chaines de liaison chimique transversales, qui forment après un traitement de pyrolise en atmosphère oxydante contrôlée une surface poreuse et granuleuse essentiellement composée de carbone et liée solidement i la sous-couche d'aluminium 41. Des particules de cuivre 45. dont le diamètre moyen est inférieur à le microns, sont incorporées à cette enduction plastique 44, de manière à augmenter sa conductibilité thermique. La proportion de ces particule est de 15 à 65%. Lorsque le métal sous-jacent est une tôle d'acier, selon la fig. 5, la face supérieure du métal 51 est corrodée par un traitement chimique approprié, de manière à former un relief qui augmente la surface 51 par un gravage concernant au moins 1/3 de l'épaisseur de la tôle. Sur cette face gravée 51, on dépose par galvanoplastie ou tout autre moyen une fine couche de cuivre 52 sur laquelle est étandu un film de résine plastique 44 comme décrit ci-dessus et selon la fig. 4.Dans les mêmes conditions également, on applique le traitement de pyrolise déjà cité, de façon à obtenir une couche poreuse absorbante et conductrice de la chaleur, identique à celle décrite à la fig. 4. L'éoran 13, transparent aux radiations solaires et opaque à la réémission du dispositif absorbant. est constitué come décrit à la fig. 6 par une pluralité de couches superposées 61, de faible épaisseur et réalisées par un film de matière plastique polymérisé. Ces couches 61 sont déformées d'une manière permanente de façon à former une surface constituée de volumes hémisphériques converes creux 62, décalés par rapport à coux de la couche 61 sous-jacente, chaque partie supérieure desdits volumes creux 62 de chaque film 61 étant soudée aux espaces plane en regard des autres filma adjacent@. chacun de ces volumes 62 est rempli d'un gaz thermiquement isolant. Lorsque la dernière couche a sa face supérieure formée de calottes sphériques, ces dernières sont disposées en quinconce, leur diamètre étant comprie entre 0,1 et 15mm, tandis que leur hauteur est au plus égale à leur rayon. Le dispositif, objet de l'invention, peut être mis en ceuvre dans tous les cas où l'énergie solaire est suscaptible d'@tre captés pour être utilisée comme source de chaleur pour les chauffagaz individuels oiu industriels, ou pour tout autre accumulateur thermique utilisant la chaleur comme @ource d'énergie. REVENDICATIONS 1. Dispositif capteur d'énergie solaire et pouvant être utilisé comme source de chaleur, caractérisé par la présence d'un corps opaque absorbant les radiations énergétiques solaires et protégé par un écran filtrant transparent à ces mêmes radiations air opaque a l'énergie rayonnés par ledit corps absorbant, ce dernier étant constitué par une tôle mince solidaire d'un circuit vacteur de chaleur et réalisée par deux feuilles métalliques minces formées de plis successifs séparés par des méplats, les plis des feuilles tant disposés symétriquement de part ot d'autre du plan gécmétrique de l'en@emble, de façon à former entre les feuilles des cavités alvéolaires en forme de conduites, lesdites feuilles étant solidarisées à leurs méplats contigus respectifs. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tôle mince est réaisée en aluminium oxydable anodiquement supportant une couche mince d'oxyde d'aluminium. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérise par le fait qu'il est introduit, dans la couche mince d'oxyde d'alumi- nium, un carbone amorphe très finement divisé, pouvant être du noir d'acétylène, dont la dimension moyenne des particules n'excède pas le diamètre moyen des pores de la couche d'oxyde d'aluminium. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par la présence d'un film de résine plastique disposé au dessus de la couche d'oxyde d'aluminium et formant, après un traitement de pyrolyse en atmosphère oxydante contrôlée, une surface poreuse liée solidement à la sous-couche d'oxyde d'aluminium. 3. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que des particules de cuivre sont incorporées à cette induction plastique pour augmenter la conductibilité @alorifique de la couche plastique. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tôle mince est tôle d'acier dont la face supérisure est corrodés par un traitement chimique pouvant ètre à base de s@ls et d'acides, de manière à former un relie@ intéressant au moins un tiers de l'épaisseur de la tôle, 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, sur la face corrodée, une fin couche de cuivre est déposée par galvanc@lastie ou par un procédé méoanique. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un film plastique est enduit sur la couche de cuivre pour former une surface poreuse absorbante. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé nar le fait que l'écr an filtrant est transpatent aux radiations solaires situées dans le spectre visible et le proche infra-rouge mais opa que aux radiations de plus grandes longueurs d'onde, lenit écran étant constitué par une pluralité de couches de faible épaisseur, superposées et solidarisées, réalisées par un film de matière plas tique polymérisée. lo. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les couches de matière plastique polymérisée sont défor- mées d'une manière permanente de façon à former une surface constituée d'une suite de volumes hémisphèriques convexes creux et décalés par rapport à ceux de la couche sous-jacente, chaque partie supérieur desdits volumes oreux de chaque film étant soudée aux espaces plans intermédiaires correspondants des autres filme adjacents. 11 Dispositif selon la revendication lo, catactérisé par le fait que les volumes hémisphèriques creux sont remplis d'un gaz à faible conductibilité thermique pouvant atre le bisulfure de carbone, le krypton et les fréons. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la face extérieure de la couche supérieure est formée de volumessen forme de calottes sphériques disposées en quinconce les unes contre les autres, le diamètre do ces calotttes sphériques étant compris entre o,l et 15mm, leur hauteur étant au plus égale à leur rayon. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le film multicouches de matière plastique est placé à faible distance du corps opaque absorbant, l'espace libre entre eux égant rempli par un gaz à faible conductibilité thermique.