Brevet FR2332484A1 — publié le 19770617

La présente invention concerne un revêtement thermiquement isolant, flexible, qui peut être roulé ou plié, qui å la fois fonctionne comme un transducteur de 1'énergie solaire et peut être utilisé pour des applications particulières sous une forme modifiée comme collecteur d'énergie solaire flexible ou rigide. Elle vise à protéger les liquides recouverts du rayonnement solaire direct et des poussières, à isoler ceux-ci contre les pertes d'énergie et en même temps à utiliser l'énergie solaire incidente pour élever la température de ce qui est isolé thermiquement. Par ailleurs le revêtement selon l'invention, modifié , peut être utilisé comme collecteur indépendant d'énergie solaire. Des piscines, des bassins d'eau chaude, des réservoirs d'eau chaude, des gros récupérateurs de chaleur remplis de liquide, des bassins de décantation d'eaux usées, d'une maniere générale.des récipients ouverts remplis de liquides chauds sont protégés des pertes d'énergie grâce au fait que la surface des liquides est protégée par recouvrement avec des bâches ou des nappes isolantes ou des particules de mousse ou des mîcroballons qui surnagent ou encore par recouvrement avec des superstructures, par exemple des hangars constitués avec les différentes constructions. Les revêtements thermiquement isolants qui ont été proposés jusqu'à présent ont l'inconvénient suivant : ils protègent certes plus ou moins les liquides se trouvant sous les revêtements des pertes d'énergie mais en même temps ils ne retransmettent pas , ou que dans une faible mesure, au liquide l'énergie solaire incidente. Par ailleurs les nappes ou feuilles isolantes utilisées pour le recouvrement des liquides sont transparentes, translucides ou opaque. Des revêtements de ce genre peuvent seulement réduire la pénétration directe de la lumière dans le liquide se trouvant en dessous, mais non l'empêcher. L'utilisation de l'énergie solaire pour le chauffage des piscines, bassins etc., a fait l'objet de nombreuses propositions. Cependant dans ces propositions on utilise des récepteurs solaires disposés en dehors de ces bassins, réservoirs et citernes L'eau chaude obtenue dans les récepteurs solaires est ensuite envoyée par gravité ou à l'aide de pompes dans les bassins1 réservoirs ou citernes. Des chauffages de ce type sont cou-teux , avant tout en raison de la grandeur nécessaire des surfaces collectrices et la chaleur disponible est relativement faible en raison des pertes d'éner gie qui se produisent. On a également proposé divers collecteurs de l'énergie' solaire rigides, flexibles ou qui peuvent être pliés ou des dispositifs pour le chauffage de l'eau en divers matériaux, entre autre constitués par des feuilles de matières plastiques. Des dispositifs de ce genre ont été cependant construits dans le but d'être inclus dans un circuit d'eau ou de gaz dans lequel par exemple on fait passer l'eau sur ou sous les plaques absorbantes ou les feuilles absorbantes par un système d'entrée et de sortie. Des collecteurs d'énergie solaire de ce type ne conviennent pas pour l'objet de la présente invention. L'invention vise à fournir un revêtement thermiquement isolant, résistant à la dechirure stable au vieillissement, flexible et qui peut être facilement, roulé ou plié, avant tout pour des liquides, qui à la fois fonctionne comme collecteur d'énergie solaire et remplace des collecteurs l'énergie solaire nécessaires séparément. Pour des applications particulières, ce revêtement peut avec des dispositifs additionnels, être utilisé également comme collecteur d'énergie solaire flexible ou non. La présente invention a pour objet, dans le cas le plus simple , une feuille stabilisée vis-à-vis des U.V. et fortement transparente, dont le dessus et/ou le dessous et/ou la couche de matiere plastique est réalisée (par exemple par l'utilisation de feuilles à couches multiples d'indice de réfraction différents ou traitée de telle façon qu'elle transmette les rayonnements lumineux qui la frappent même de manière inclinée avec le plus grand rendement possible à une feuille absorbante disposée en dessous à une certaine distance. La feuille de couverture ou réceptrice a de préférence sur le dessus une surface mate et peut être profilée, grainée , ondulée ou structuré afin de diminuer la réflexion du rayonnement solaire incident.Le matériau constituant la feuille réceptrice est constitué par un matériau à une ou plusieurs couches (feuilles liées) et/ou un assemblage et/ou une structure tels que le rayonnement solaire parvenant sous un angle incident quelconque ne soit que très faiblement réfléchi et transmis avec un pourcentage élevé à la feuille absorbante. La feuille réceptrice est également réalisée de telle façon que le rayonnement infrarouge provenant par exemple du dessous de la feuille dans la chambre d'isolation ou sur la feuille absorbante, soit le plus largement réfléchi et/ou qu'il se produise une absorption infra-rouge avant tout sur le dessous de la feuille réceptrice. A cet effet on peut par exemple utiliser une feuille dite IR comme couche inférieure de la feuille réceptrice, des substances absorbant les IR ou une métallisation partielle. La feuille absorbante, noir ou sombre, se trouve à une distance déterminée, de préférence 5 à 25 mm de la feuille réceptrice. Entre ces feuilles se trouvent un tampon gazeux thermiquement isolant, fortement transparent et le plus possible immobile. Le dessus de la feuille absorbante est de préférence mat pour éviter la réflexion. I1 peut également être profilé, grainé, rainuré, crevassé, structuré , ou être rendu rugueux autrement. Le dessus et le dessous de la feuille réceptrice ainsi que ceux de la feuille absorbante peuvent être identiques ou différents. Lors de l'utilisation ia feuille absorbante se trouve directement sur la surface du liquide ou directement dans le liquide ; la feuille réceptrice se trouve à une certaine distance au dessus de la feuille absorbante. Pour réaliser une telle disposition des 2 feuilles, on peut utiliser divers moyens techniques, par exemple le soudage partiel de 2 ou plusieurs feuilles et l'introduction d'un gaz, par exEmple d'air ou le gaz carbonique pour augmenter 1 'isolation thermique. Dans un autre mode de réalisation la feuille noire et la feuille transparente sont maintenues à une certaine distance par une 3ème feuille , de préférence également fortement transparente, qui par exemple est pincée ou ondulée ou disposée en forme de nervures ou par exemple plissée. Dans un autre mode de réalisation la feuille noire et la feuille transparente sont maintenues à une certaine distance l'une de l'autre par des bandes de matériau en mousse, des treillis en mousse, ou des dispositifs d'écartement en mousse. Les dispositifs d'écartement indiqués en dernier peuvent avoir une forme quelconque, par exemple ronds, coniques, tubulaires, pyramidaux etc.. Comme feuilles réceptrices conviennent avant tout des feuilles simples ou combinées qui laissent passer le rayonnement solaire dans le domaine visible, W et IR et qui sont le plus possible opaques aux rayonnements thermiques de plus grande longueur d'onde De cette fanon on peut utiliser de manière importante l'énergie solaire incidente pour réchauffer la feuille absorbante. Comme feuilles réceptrices on peut utiliser avantageusement des feuilles å plusieurs couches avec des inclusions de gaz ou de cristaux, dites couches absorbantes sélectives qui absorbent largement le rayonnement solaire mais en même temps ne le réfléchissent que faiblement. La feuille de recouvrement peut également être formée de plusieurs couches pour obtenir un degré d'action plus élevé et une stabilité vis à vis dA vieillissement du revêtement' selon l'invention. Par exemple elle peut être une feuille combinée comprenant une feuille externe stable aux W et une feuille interne réfléchissant les IR. Comme le facteur de perte de la nappe isolante selon l'invention ou du collecteur d'énergie solaire augmente lorsque la température extérieure baisse, lorsqu'il y a du vent ou lorsque la température du collecteur est plus élevée, la nappe isolante peut être réalisé de telle façon que sur la couche absorbante noire sont disposées plusieurs feuilles isolantes identiques ou différentes espas- cées les unes des autres, par exemple une feuille IR et une feuille stabilisée vis à vis des U.V. On peut également utiliser pour réaliser le dispositif selon l'invention, des feuilles simples/multiples ou combinés, rigides ou mobiles les unes par rapport aux autres, ondulées ou en accordéon ou munies d'entretoises verticales. Les feuilles peuvent être réalisées de manière uniforme sur toute la surface ou sur une partie de la surface en ce qui concerne la réflexion de la lumière, l'absorption de la lumière et la transparence ou à ce point de vue peuvent etre utilisées sur une partie de la surface sous forme par exemple de -bandes. Par exemple on peut obtenir une augmentation du rendement du dispositif à l'aide d'une feuille mobile à entretoises qui est fortement transparente dans la couche de recouvrement et dont les entretoises en forme de bandes , de lamelles ou de jalousies sont métallisées et brillantes du côté du soleil et noires et mates de l'autre côté. Les entretoises de ces feuilles peuvent être concaves, convexes ou planes. A l'aide de ces feuilles mobiles il est également possible de recouvrir l'espace isolant au dessus de la feuille absorbante, par exemple la nuit, de façon que le côté réfléchissant les IR des jalousies soit tourné vers la feuille absorbante (jalousies fermées). Par cette manipulation on réduit fortement la perte de chaleur par rayonnement et on améliore ainsi l'action isolante du dispositif dans l'obscurité. Comme feuilles pour la réalisation du dispositif on peut utiliser des feuilles simples ou liées, résistant à la déchirure. renforcées ou non, de différents types,par exemple des feuilles de polyéthylènetde polyester, de polyuréthanne, de P.V.C et-autres. Comme matériau mousse on préfère entre autres des mousses de polyéthylène réticulé etXou de P v C. Le dispositif. selon l'invention peut de manière simple être adapté pour pouvoir être utilisé comme collecteur solaire flexible ou non, indépendant dans des applications particulières. Dans ce cas se trouvent sous la feuille absorbante un ou plusieurs réservoirs dans lesquels se trouve liteau ou le liquide à réchauffer. Ce réservoir est dans le cas le plus simple formé également par deux feuilles espacées, la feuille absorbante noire étant toujours du côté du soleil. Les feuilles indiquées sont maintenues espacées soit par le liquide lui-même, soit par des dispositifs d'écartement appropriés constituées par des feuilles, par exemple des feuilles de tampon d'air et/ou des couches de mousse ou des dispositifs analogues, par exemple des tubes flexibles de matière plastique. La couche isolante du côté de I' ombre dans le collecteur est constituée essentiellement de tampons de gag, qui sont obtenus à partir de feuilles et/ou de mousses et de feuilles d'aluminium brillant ou de feuilles métallisées. Les avantages obtenus selon l'invention sont en particulier les suivants : le dispositif a de multiples applications et peut être fabriqué avec des moyens techniques très faibles dans les dimensions choisies de manière économique par soudure et/ou collage de feuillesou de feuilles et de mousse. EXEM LES 10/ On a déjà proposé pour le chauffage de piscines des collecteurs solaires plus ou moins couteux qui sont habituellement couplés avec des pompes, des thermostats, etc..., compliqués. Accessoirement, on recommande de recouvrir les piscines ainsi chauffées avec des nappes de recouvrement isolantes. Or, le dispositif suivant l'invention sert à la fois comme nappe d'isolation et comme collecteur solaire et conduit 1'énergie solaire directement dans le liquide à chauffer. I1 réunit donc les fonctions de recouvrement isolant et de collecteur solaire. L'eau de la piscine est protégée des rayons lumineux à incidence directe (feuille d'absorp- tion noire), la formation d'algues est évitée et on obtient une économie des quantités habituelles de chlore ou d'autres additifs chimiques analogues.L'eau de la piscine est protégée contre les impuretés.Le dispositif suivant l'invention peut être réalisé en toute dimension et forme voulues, et peut être susceptible d'être enrculé, plié ou autre. I1 apporte non seulement une économie des coûts de chauffage comme les dispositifs de couverture connus pour piscines, mais il permet en même temps de chauffer la piscine par temps ensoleillé. 20/ Des lacs d'accumulation d'eau chaude ont été proposés pour l'alimentation en eau à grande distance des grandes villes, en association avec des installations d'énergie solaire et des usines thermonucléaires. De tels lacs d'accumulation ne peuvent être isolés contre l'atmosphère que moyennant un coût excessif. A cet effet, on a déjà proposé par exemple des structures gonflables, des constructions flottantes en verre isolant, des nappes isolantes, etc... Par contre, le dispositif suivant l'invention peut isoler un tel lac d'accumulation d'eau chaude tout en transmettant durant la journée, l'énergie solaire incidente à l'eau. La n u i t, l'effet d'isolation thermique du dispositif de l'invention peut aussi considerablement être renforcé par exemple en le recouvrant d'une feuille en aluminium à brillance élevée ou a'une feuille -rev8tue de métal, ou encore én utilisant une feuille nervurée revêtue de métal et pouvant coulisser à la façon des persiennes. 30/ Au cours du traitement chimique ou biologique des eaux usées dans des bassins d'eaux usées de grande surface, l'eau est maintenue à une température élevée Les eaux usées sont particulièrement agressives lors du traitement chimique. Le dispositif suivant llin- vention permet d'isoler thermiquement de tels bassins d'eaux usées tout en apportant grace à l'utilisation de l'énergie solaire, des économies importantes de frais de chauffage. 40/ Des constructions en forme de dôme, non isolées, telles que par exemple des structures gonflables, ou des espaces couverts pour la construction en hiver, etc.. .,nécessitent des frais de chauffage élevés en hiver. Or, grace à la mise en oeuvre du dispositif suivant l'invention en tant que nappe de couverture ou en tant que matériau de recouvrement proprement dit, on peut réduire considérablement ces frais de chauffage. Cependant, dans ce cadre, le matériau doit en outre entre réalisé de manière à être ignifugé. 50/ Etant donné que le dispositif suivant l'invention, utilisé en tant que collecteur solaire, peut être réalisé de façon économique en toute dimension voulue, de nombreuses nouvelles applications sont possibles par exemple dans des régions à accès difficile, dans des déserts, en montagne, etc... Dans ces cas, les propriétés suivantes du dispositif suivant l'invention s'avèrent particulièrement avantageuses - poids faible, possibilité de mise en rouleau , flexibilité, faible encombrement au transport. 60/ Le dispositif suivant 11 invention peut étre muni d'oeillets, de dispositifs à fixation rapide, de rails de guidage ou autres élé- ments de fixation analogues et ensuite être tendu de façon appropriée ou être fixé à d'autres matériaux, mais il peut être utilisé également comme collecteur solaire fixe par exemple sur des toits, des parois ou des pentes, etc... De cette manière, plusieurs éléments individuels peuvent être réunis jusqu'à former une unité. On décrit ci-dessous, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention 1 - Une feuille noire a été soudée ensemble avec une feuille hautement transparente et sans couleur, un tampon gazeux en forme de coussin et d'une épaisseur de 12 mm,rempli de gaz carbonique étant formé entre les deux feuilles. 2 - Un tissu en matière plastique recouvert d'une couche noire est soudé ensemble avec une feuille sans couleur de telle manière qu'il se forme des cellules remplies d'air servant comme entretoises pour une autre feuille sans couleur, stabilisée vis-à-vis des rayons ultraviolets et soudée sur les feuilles initiales dans un plan. La distance entre la feuille noire plane et la feuille plane sans couleur est d'environ 10 mm, les cellules individuelles remplies d'air ayant, dans une forme préférée, un diamètre de 3 cm. 3 - Une feuille sombre, de préférence noire et renforcée d'un revêtement composé de bandes, est recouverte à la flamme avec une matière mousse réticulée en polyéthylène de dimensions données (RG35). Le réseau présente une largeur de maille de 100 mm et une épaisseur de 10 mm. Sur cet ensemble, est fixée une feuille en polyéthylène sans couleur et stabilisée vis-à-vis des rayons ultraviolets. 4 - Des entretoises réalisées à partir d'une mousse de chlorure de polyvinyle flexible et dont la surface de base a des cotés de 20 mm et dont l'épaisseur est de 7 mm, sont réunies par collage à une feuille noire, à une feuille sans couleur transparente aux rayons infrarouges et à une feuille sans couleur stabilisée vis-avis des rayons ultraviolets, l'ensemble des trois feuilles ainsi assemblées présentant une épaisseur d'environ 15 mm. 5 - Disposition analogue à l'exemple de réalisation 4, à cette exception' près qu'au lieu d e 1 a matière mousse de chlorure de polyvinyle, on utilise des plaques perforées ou des bandes en une matière mousse de polyéthylène. 6 - Une feuille sans couleur à plusieurs couches composées respectivement de polyester, de polyéthylène et de polyuréthane, est réunie à une feuille sombre ou noire à l'aide d'une feuille sans couleur ondulée sur une'hauteur de 20 mm. 7 - Une feuille à plusieurs couches formant tampon rempli d'air,composées dtune feuille, d'un tampon à a-tr , d'une feuille d'aluminium à haute brillance, d'un tampon à air, d'une feuille, d'un tampon à a i r et d'une feuille noire utilisée en tant qu'élément d'absorption avec couche d'isolation,1 est fixée à une feuille à couche unique formant tampon rempli d'air (tampon à a i r - feuille sans couleur stabilisée vis-à-vis des rayons ultraviolets) par fixation à la pression pour former un collecteur solaire facilement transportable. 8 - Plusieurs feuilles superposées maintenues à une distance de 10 mm les unes des autres à l'aide d'entretoises flexibles réalisées en matière mousse sont soudéesensemble sur leurs bords. La construction de ce dispositif utilisé en tant que collecteur solaire est la suivante : feuille en polyéthylène - matière mousse en polyéthylène - feuille en polyéthylène revêtue de métal - entretoises en matière mousse de polyéthylène - feuille de polyéthylène entretoises en polyéthylène - feuille en polyéthylène noire entretoises en polyéthylène - feuille en polyéthylène sans couleur et stabilisée uis-à-vis des rayons ultraviolets. Cet ensemble peut être enroulé en comprimant les entretoises en matière mousse dans un volume aussi petit que possible, et être transporté de façon très simple. 9 - La disposition des feuilles est comme dans l'exemple 8, mais au lieu d'utiliser des entretoises, on pompe un gaz tel que par exemple du gaz carbonique ou de l'air entre les couches des feuilles avant d'utiliser le dispositif. 10 - Une nappe munie d'un tampon rempli d'air à trois couches et d'une hauteur des cellules de 12 mm (construction : première couche feuille d'absorption noire - cellules à air en une feuille sans couleur et transparente aux infrarouge s - couche de recouvrement en feuille sans couleur transparente aux rayons infrarouges) est munie de feuilles nervurées en forme de lamelles d'une hauteur de 20 mm, ces feuilles nervurées étant soudées à une feuille de départ sans couleur et stabilisée vis-à-vis des rayons ultraviolets. Les.feuilles nervurées sont recouvertes d'un métal à haute brillance d'un côte et sont teintes en noir ou en mat de l'autre côté, Par un glissement latéral de la feuille de départ, on peut obtenir un angle quelconque entre les feuilles nervurées et la feuille de départ ou la couche de recouvrement de manière à pouvoir régler la réflexion des rayons solaires incidents ainsi que le rayonnement thermique REVENDICATIONS 1 - Nappe d'isolation pour recouvrir des liquides par exemple, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux feuilles ou bandes minces, disposées à une certaine distance fixe prédéterminée l'une de l'autre, l'une au moins de ces feuilles étant noire ou sombre tandis que l'autre feuille est claire et transparente à la lumière. 2 - Nappe suivant la revendication I, caractérisée en ce qu'entre les feuilles est disposé un tampon isolant d'un gaz et/ou un tampon mousse et/ou un ensemble de cellules remplies d'air. 3 - Nappe suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'en tant qu'entretoises elle comprend des corps réalisés en feuille et/ou en matière mousse ou en d'autres matériaux analogues. 4 - Nappesuivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'une ou plusieurs feuilles sont renforcées par des nattes, tissus, tricots, treillis ou autres ou remplacées par des tissus, nattes, treillis ou autres, revêtus. 5 - Nappe d'isolation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une feuille de liaison et/ou au moins une feuille traitée spécialement à sa surface. 6 - Nappe d'isolation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une feuille stabilisée vis-à-vis des rayons ultraviolets et ayant une transparence elevée vis-à-vis de la lumière. 7 - Nappe d'isolation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des feuilles, matières mousses et éléments de liaison particulièrement résistants aux altérations. 8 - Nappe d'isolation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est réalisée, en utilisant des matières plastiques, principalement à partir d'éléments associés comportant des feuilles et/ou des matières mousses et/ou des feuilles revêtues de métal et/ou des feuilles en aluminium ainsi qu'à partir d'éléments de fixation mécaniques tels que par exemple des attaches, des oeillets, des rails de guidage, des châssis à pression, etc.. pour former un collecteur solaire flexible ou rigide. 9 - Nappe d'isolation suivant les revendications 7 et 8, prises ensemble, caractérisée en ce qu'elle comprend une feuille transpa q rente aux rayons infrarouges et/ou une feuille revêtue de métal et/ou une feuille d'aluminium et/ou une feuille présentant des cellules rempliesde gaz, en particulier d'air. 10 - Nappe d'isolation suivant les revendications 1 et 8, prises ensemble, caractérisée en ce qutau lieu d'utilisation, un tampon de gaz isolant est introduit entre deux feuilles. Il - Nappe d'isolation suivant la revendication I, caractérisée en ce qu'elle comprend des feuilles présentant une structure superficielle ou un profil régulier ou irrégulier. 12 - Nappe d'isolation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des feuilles pouvant glisser les unes par rapport aux autres, ces feuilles étant éventuellement reliées à des nervures disposées individuellement et se présentant sous la forme de lamelles ou encore àdesfeuilles présentant par construction des nervures.