Brevet FR2330973A1 — publié le 19770603

a ) a description du capteur solaire à circuit tubulaire et alvé oles paraboliques, objet de l'invention, indique t b ) Secteur de la technique sur lequel porte l'invention t La présente invention concerne les capteurs plans d'énergie solaire pour les utilisations diverses concernant la production d'eau chaude, d'air chauds de frigories, la distillation, etc... c ) tat de la technique dans le secteur considéré t vans les dispositifs connus de ce genre, on utilise " l'effet de serre" pour chauffer de l'eau ou de l'air dans un caisson plat ou un réseau de tubes, dont les gurfazes sont noircies pour absorber l'énergie solaire. Dans les dispositifs à con centration de rayonnement ( surfaces paraboliques ou lentilles) on chauffe le liquide circulant dans un tube placé au foyer ou sur la ligne focale du dispositif. Toutefois, ce appareils, prévus pour une utilisation bien définie, transiettent une part plue ou moins importante des calories reçues et n'offrent pas une diversité d'utilisation ou de réglage. De plue, leur orientation, fixe pour la plupart, limite la réception des radiations au cours du trajet journa lier du soleil å moins d'un montage compliqué et onéreux pour offrir leur pleine surface a l'ensoleillement. d ) Résultats que l'invention vise à obtenir I Le dispositif, suivant l'invention, permet d'éviter ces incon- vénients. En effet, avec celui-ci on peut indifféremment pro duire de l'eau chaude ou de l'air chaud, ou simultanément les deux. On peut également produire des frigories en faisant par exemple circuler un liquide frigorigène dans le tube, et obte nir simultanément de l'eau chaude dans le compartiment, indé pendant du circuit tubulaire. il est possible également, par le réglage de la circulation dans le tube et le compartiment, de réguler les élévations horaires de température et de diffé rencier les calories récupérables dans chasun des circuits. L'étude thermique du dispositif permet de constater pour chaque cas d'utilisation la possibilité d'obtenir un saxo un de calories récupérables. Enfin, en orientant convenablement les alvéoles paraboliques du captuer maintenu fixe, on peut obtenir son maximum d'effi cacité quelle que soit l'inclinaison des rayons solaires au cours de la journée. @ ) Moyens mis en oeuvre pour parvenir à ce résultat : Pour obtenir ces résultats, le capteur est constitué fonda mentalement des éléments suivants, dont la planche I - 2 montre, a titre d'exemple, un mode de réalisation suivant l'invention, la figure 1 représentant une coupe verticale du capteur faite sensiblement suivant la ligne A-A de la figure 2, cette dernière représentant une rue en plan du capteur, dont les deux plaques transparentes sont localement découpées :: 1 ) Un tube continu 1 , noiroi extérieurement et disposé en éléments rectilignes parallèles, raccordés l'un à l'autre, dans lequel circule un liquide ( ou fluide), approprié à l'usage envisagé ; 20) Un compartiment 2 , dont le fond 9 réalise une surface réfléchissante, constituée d'alvéoles jointives de section parabolique, formant une surface ondulante v arêtes de re broussement. Sur la ligne focale de chacune des alvéoles, est positionné un élément rectiligne du tube continu, cité en 1 , de telle façon que les radiations solaires intéressant la surface d'une alvéole soient refléchles et concentrées sur l'élèment rectiligne du tube noir, placé sur la ligne focale.Aux extrémités de la surface alvéolaire réflé chissante se trouvent deux goulottes 4 et 5 , canalisant lune l'entrée, l'autre la sortie des alvéoles g 3 ) Ce compartiment étanche, ainsi équipé, est inclus dans un caisson 7 , lui-même fermé par une plaque transparente 8, parallèle à la plaque 6 , l'écartement convenalbe entre ces deux plaques laissant un espace intercalaire d'air.Le tond et les parois du caisson 7 sont 4 ta certaine distance di fond et des parois du compartiment 2, pour que l'espace ainsi disponible soit rempli d'une quantité convenable d'isolant thermique 9. Selon une autre réalisation, constituant une variante du système, on peut combiner deux ensembles, tels que décrits ci-dessus, de façon à ce que les deux réseaux tubulaires et les deux surfaces alvéolaires réfléchissantes se coupent à angle droit. Le réseau tubulaire constitue alors une grille de tubes à mailles carrées et la surface réfléchissante réalise alors une surface à damiers alvéolaires. La planche II - 2 représente cette variantes où la figure 3 est une coupe vertical. faite sensiblement suivant la ligne B-B de la figure 4 i qui, elle, représente la vue on plan du capteur avec la surface à damiers alvéolaire constituant le fond du compartiment 2 q Si nous faisons une coupe suitant la ligne O-C, cette coupe est identique à celle représentée par la figure 3 Le dispositif, selon l'invention, comporte donc deux circuits, indépendants l'un de l'autre. Le débit de chacun de ces circuits peut donc être réglé pour obtenir la diffó- renciation des vitesses dans chacun d' eux, soit de construction par le rapport des sections de chacune des tuyauteries d'admission, soit d'une panière commandée par des vannes réglables. Par exemple, si on veut alimenter un chauffage à eau chaude, selon la première revendication, le compartiment a peut titre rempli d'eau, circulant à faible vitesse afin d'éviter toute turbulence néfaste au passage des radiations solaires. L'alimentation se fait par la goulotte 4 et la sortie d'eau chaude par la goulotte 5 . Le tube, lui-même rempli d'eau ou de tout autre produit circulant à l'intérieur à une certaine vitesse s'echauffe sous l'action des radiations solaires concentrées sur lui et agit comme une canne chauffante pour l'eau qui l'entoure dans le compartiment 2 . Le réglage des vitesses de circulation, tant pour le liquide à l'intérieur du tube que pour l'eau du compartiment, permet de choisir l'élévation horaire désirée pour la température, Si le circuit tubulaire est rempli d'eau, nous pouvons alimenter avec lui les servitudes d'eau chaude indépendamment et le chauffage de locaux avec l'eau échauffée dans le compartiment 2 . Nous pouvons également raccorder à la sortie du capteur le circuit tubu laire avec celui du compartiment 2 et utiliser l'ensemble des calories ainsi récupérées aux besoins désirés. Les seules calories perdues sout celles employées à chauffer le métal du tube et celles perdues par rayonnement â travers l'isolation thermique et les surfaces transparentes. Si le circuit tubulaire est rempli d'un liquide frigorigène, nous pouvons, par exemple, utiliser celui-ci au refroidisse- ment de servitudes et l'eau chauffée dans le compartiment 2 au chauffage de locaux. Comme autre exemple d'utilisation, on peut faire circuler de l'air dans le compartiment 2 et de l'eau dans le circuit tubulaire. En ce cas, on alimentera, par exemple, un chauffage à air pulsé et on utilisera l'eau chaude du circuit tubulaire pour des servitudes d'eau chaude. Des applications diverses sont donc possibles avec ce type de capteur, par le seul choix des dimensions de ses com- posante, de la qualité des liquides ou fluides circulant dans les deux circuits, de leur vitesse et des élévations horaires désirées pour la température. De plus, l'orientation appropriée des alvéoles paraboliques permet de capter le maximum de rayons incidents. En effet, ci les alvéoles sont orientées Est-Ouest, les rayons incidents se réfléchiront en majeure partie sur la ligne focal, OÙ est placé le circuit tubulaire, depuis le lever jusqu'au coucher du soleil. Dans la seconde variante, il en sera de aSie, tant pour le trajet journalier du soleil que pour sa déclinaison saisonnière sur l'horizon. f ) Possibilités d'application industrielle de l'invention s Les possibilités d'application industrielle de l'invention sont nombreuses. Elles intéressent le chauffage de locaux, de piscines, par eau chaude ou air pulsé, les servitudes d'eau chaude, le conditionnement d'air de locaux, la production de frigories, l'installation d'hélio-énergie à moyenne et basse pression, etc... R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Capteur solaire plan à réseau tubulaire et alvéoles para boliques, permettant de chauffer deux circuits distincts de liquides ou fluides. Caractérisé par le fait qu'il colporte : - un circuit tubulaire, dans lequel peut circuler un liquide ( ou fluide), et qui est constitue d'éléments rectilignes parallèleg, reliés entre eux, chaque élément rectiligne se trouvant sur la ligne focale d'une alvéole à section para bolique et à surface réfléchissante; - un compartiment étanche, formé par la surface réfléchis- sante et une plaque transparente, et dans lequel peut circuler un liquide ( ou fuide), baignant le circuit tubulaire lui même inclus dans ce compartiment;; - cet ensemble est incorporé dans un caisson, fermé par une plaque transparente, doublant à un écartement convenable ceUe du compartiment ci-dessus mentionné. L'espace compris entre les parois de ce caisson et celles du compartiment est rempli d'un isolant thermique. 2 ) Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que le réseau tubulaire est noirci pour absorber parfaitement l'énergie solaire, et que chaque portion rectiligne de tube, situe sur la ligne focale dune alvéole parabolique, concentre la chaleur et agit comme canne chauffante pour le liquide ( ou fluide) circulant dans le compartiment. 3 ) Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait qu'il est possible de contrôler les vitesses d'écoulement dans le réseau tubulaire et dans le compartiment, ce qui permet ainsi de réguler à volonté les élévations horaires de température et le rapport des calories récupérables dans chacun des deux circuits. 4 ) Dispositif selon la revendication I Caractérisé par le fait que l'orientation Est-Ouest des alvéoles paraboliques permet, dans le trajet journalier di soleil, de bénéficier du maximum de concentration dos radia tions sur la ligne fooale oU se trouve le circuit tubulaire. 5 ) Dispositif selon la revendication 2 Caractérisé par le fait que l'orientation Est-Ouest du premier réseau d'alvéoles paraboliques entraîne l'orientation Nord-Sud du second réseau, dont les axes sont normaux au premier, et de par ce fait permet de bénéficier au maximum des rayons incidents sur les lignes focales des alvéoles paraboliques, d'une part dans le trajet journalier di soleil, d'autre part au cours de sa déclinaison hivernale.