Brevet FR2341107A1 — publié le 19770909

La présente invention concerne un récupérateur énergie solaire constitué d'un logement perméable au rayonnement sur sa face exposée à 1 t irradiation et comportant une isolation thermique sur ses autres faces, logement dans lequel est disposé un élément de transfert de chaleur dans lequel peut circuler un milieu support de chaleur et qui est constitué de deux lamelles métalliques disposées parallèlement à la surface perméable au rayonnement, ces lamelles comportant des cavités résultant d'une déformation et dans lesquelles est disposée une conduite véhiculant le milieu support de chaleur. Par suite de l'augmentation du prix de 1 t é- nergie calorifique (le prix du mazout de chauffage a considérablement augmenté et, comme on le sait par expérience, le prix du gaz est aligné sur celui du mazout), on est forcément amené à utiliser, en plus du mazout et du gaz naturel, autres sources d'énergie tandis que, par suite des problèmes que pose la pollution de llenvironnement, il est nécessaire de recourir de plus en plus à des énergies dites plus propres Les récupérateurs d'énergie solaire constituent un moyen approprié à cet égard, notamment dans les pays jouissant d'un rayonnement solaire proportionnel et agissant au cours de la majeure partie de llannée. Les récupérateurs d'énergie solaire connus jusqu'à présent comportent plusieurs inconvénients, si bien que ces récupérateurs ne répondent pas aux conditions qui leur sont imposées ni en ce qui concerne les frais, ni en ce qui concerne leur durée de vie et, en partie également, en ce qui concerne leur poids. Dans les récupérateurs d'énergie solaire du type indiqué ci-dessus, des cavités sont pratiquées dans des tôles de façon à former chaque fois, entre deux tôles assemblées, un canal dans lequel est posé un tube ou un système de tubes en cuivre. Les tubes en cuivre sont dtun prix élevé. Si l'on prévoit d'importantes sections transversales (par exemple, des tubs de 19,05 mm), le prix de revient est alors très élevé. De même, les tubes en acier spécial sont également d'un prix trop élevé. Les récupérateurs avec lesquels on envisage de chauffer directement de l'eau potable, doivent être équipés de tubes dtune section transversale de 19,05 mm si, pour des raisons de prix de revient, la circulation doit s'effectuer uniquement par gravité. Indépendamment du fait que, d'une part, la déformation des tôles ne peut être effectuée avec une telle précision et que, d'autre part, il convient de prévoir des tolérances concernant le diamètre des tubes sans compter qu'en outre, la déformation des tubes en un serpentin tubulaire ne peut être effectuée à des dimensions exactes et précises, si bien que les tubes ne s'appliquent pas hermétiquement aux parois en totale et que, par conséquent, le transfert de chaleur est fortement réduit, il en résulte également notamment des problèmes de corrosion, car le cuivre et même l'acier spécial ne résistent pas à la corrosion provoquée par n'importe quel type d'eau. Afin d'éviter le problème posé par la corrosion, on a déjà proposé de réaliser des récupérateurs d'énergie solaire en matière synthétique. Ces récupérateurs en matière synthétique posent un important problème du fait que les matières synthétiques thermoplastiques ne sont généralement pas stables aux rayons ultraviolets. Les récupérateurs énergie solaire subissent une pression, par exemple, la pression des canalisations d'eau.Une matière synthétique qui, d'une part, peut être sollicitée par pression et qui, d'autre part, supporte les rayons ultraviolets, de même que des températures supérieures à 1000C, n'existe pratiquement pas du moins en tant que matière thermoplastique permettant la déformation requise. En conséquence, l'invention a pour objet de fournir un récupérateur d'énergie solaire répondant à ces conditions, c'est-à-dire un récupérateur pouvant être réalisé aisément et économiquement, dont le poids est réduit et dans lequel il ne se pose aucun problème concernant la corrosion provoquée par l'eau en circulation. On réalise cet objet avec un récupérateur d'énergie solaire du type indiqué ci-dessus suivant l'invention dans lequel la conduite est formée d'une matière synthétique de forme tubulaire, résistant à la chaleur et à la corrosion et dont la longueur, ainsi que la section transversale correspondent à peu près au canal formé par les cavités de déformation des lamelles opposées et reliées lune à l'autre avec une bonne conductibilité thermique, des raccordements latéraux étant également prévus sur le logement durcupérateur du côté de l'alimentation et du côté du retour. Dans ce cas, la matière synthétique est façonnée, de préférence, sous forme d'un tuyau à paroi mince dont la longueur et la section transversale correspondent à peu près au canal formé par les cavités de déformation des lamelles opposées et assemblées l'une à l'autre avec une bonne conductibilité thermique, des raccords fixés au récupérateur étant également prévus du côté de l'alimentation et du côté du retour. Suivant une autre forme de réalisation préférée, la matière synthétique est façonnée sous forme d'un registre tubulaire rigide en matière synthétique résistant à la chaleur et à la corrosion et pouvant se dilater sous de la pression et de la chaleur, la forme et la section transversale de ce registre correspondant à peu près aux canaux formés par les cavités de déformation. des lamelles opposées et assemblées l'une à l'autre avec une bonne conductibilité thermique. Dans le cas d'un tuyau, les tôles protègent ce dernier contre les rayons ultraviolets en le libérant de la pression, ctest-à-dire qu'en présence de pression, le tuyau vient stappliquer hermétiquement sur les parois en tôle (cette caractéristique étant même voulue). Grâce aux dimensions des cavités de déformation, on peut empêcher une trop forte dilatation du diamètre du tuyau, évitant ainsi toute rupture par suite d'une dilatation excessive. Les tôles sont assemblées l'une à l'autre le long de la déformation moyennant un soudage par points ou un soudage à cordon roulé ou encore suivant un autre mode d'assemblage, si bien que les cavités formées peuvent être sollicitées par pression dans la zone du tuyau. En outre, le soudage d'assemblage sert à transférer la chaleur de la tôle supérieure orientée vers le soleil vers la tôle inférieure et de là, au tuyau. L'utilisation d'un tuyau à paroi mince et relativement économique en matière synthétique offre un avantage du fait que le prix de revient ne joue aucun rôle essentiel et que le tuyau peut avoir un grand diamètre. Ce grand diamètre présente également un avantage du fait que le tuyau a une grande surface extérieure et que, par conséquent, le milieu circulant dans le tuyau entre en contact avec une grande surface des parois métalliques, créant ainsi une grande surface de transfert de chaleur quicom Dense ainsi les propriétés de transfert de chaleur généralement moins bonnes de la matière synthétique. Dès lors, grâce à cette solution étonnamment simple, on obtient non seulement un récupérateur d'énergie solaire léger, mais également un prix de revient favorable et de bonnes conditions de transfert de chaleur tandis que, en utilisant le tuyau précité comme élément essentiel, on peut en même temps faire face aux problèmes posés par la corrosion. Les mêmes avantages concernent également l'autre forme de réalisation dans laquelle la matière synthétique est façonnée sous forme dlun registre tubulaire rigide. Le récupérateur d'énergie solaire suivant ltinvention et d'autres formes de réalisation avantageuses seront décrits ci-après plus en détail par des exemples de réalisation donnés en se référant aux dessins schématiques annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en plan d'un récupérateur d'énergie solaire ; la figure 2 est une coupe du récupérateur d'énergie solaire, cette coupe étant prise suivant la ligne Il-Il de la figure 1 ; la figure 3 est une vue partiellement en coupe et de face d'un raccord prévu pour le tuyau la figure 4 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation d'un récupérateur d'énergie solaire ;; la figure 5 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation du récupérateur énergie solaire, les lamelles en tôle situées du côté de la face recevant le rayonnement étant représentées partiellement à droite ; la figure 6 est une vue en coupe du collecteur d'alimentation ou de retour, cette coupe étant prise suivant la ligne VI-VI de la figure 5 ; la figure 7 est une coupe agrandie prise suivant la ligne Vil-Vil de la figure 5 la figure 8 est une vue en perspective d'un récupérateur d'énergie solaire installé et exposé au rayonnement solaire, ce récupérateur étant équipé d'un registre tubulaire, et la figure 9 est une vue latérale illustrant le principe de réalisation préféré d'un registre tubulaire. Comme on peut le constater dans les figures 1 à 4, dans un logement 5 qui est fermé au moyen d'une plaque de verre 6 et qui, par conséquent, est soumis à un effet de serre chaude, on prévoit deux lamelles en tôle 3 dont les bords sont encastrés dans une matière synthétique 7 ou qui sont maintenues d'une autre manière dans ce logement. Au moyen d'une presse appropriée, dans ces lamelles en tôle, on pratique des cavités 2 dont la configuration est représentée en figure 1. Comme on peut le constater en figure 2, les deux lamelles sont disposées face à face, formant ainsi un canal sinueux dans lequel est disposé le tuyau en matière synthétique à paroi mince 1. A ses extrémités, le tuyau en matière synthétique 1 est adapté sur des raccords 4 comportant un filet interne 8 et réalisés, de préférence, en matière synthétique, le tuyau étant maintenu sur ces raccords au moyen d'un adhésif ou de garnitures (non représentés).De préférence, ces raccords 4 comportent deux prolongements latéraux sous forme de pattes 9, ces prolongements étant disposés dans des empreintes correspondantes 10 pratNuées dans les zones de raccordement des lamelles 3, si bien que ces raccords sont maintenus par les lamelles 3 en étant fixés entre ces dernières. Evidemment, le tuyau 1 ne doit pas nécessairement etre monté sur les raccords comme représenté en figure 3, mais il peut également être collé dans ces raccords en tenant compte des rapports correspondants entre les diamètres. Comme on peut le constater en figure 4, les lamelles 3 peuvent également comporter plusieurs canaux ou cavités s'étendant parallèlement ; dans ce cas, dans chaque canal, s'étend un tuyau séparé 1 pouvant etre raccordé aux raccords 11 du collecteur. Le retour s'effectue dans le récupérateur au raccord 14 ou 14', tandis que ltalimentation (eau chaude) s'effectue au raccord 13 ou 13t, établissant ainsi une circulation dans le sens de la flèche 15. Le récupérateur d'énergie solaire représenté en figure 1 mesure environ 1 x 2 m et il peut éventuellement etre divisé en sections individuelles. Le canal ou le tuyau formé lors de ltassemblage des lamelles peut avoir un diamètre de l'ordre d'environ 2 à 4 cm. La forme de réalisation comportant le registre tubulaire en matière synthétique comme représenté dans les figures 5 à 9 ne se différencie pas sensiblement de celle décrite jusqu'a présent. En conséquence, les éléments correspondants sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Comme on peut le constater dans les figures 5 et 9, le registre tubulaire 12 est, dans ce cas, formé de deux demi-coquilles 16, 16' entre lesquelles, lors de la fabrication, on fait glisser une surface chauffante 17 de dimensions correspondantes avec laquelle sont fusionnées les surfaces de séparation 18 tandis que, après avoir retiré cette surface chauffante, les surfaces de séparation 18 sont pressées ensemble et ainsi soudées. Les demi-coquilles 16, 16' formées chacune des demi-collecteurs 19, 20 et des conduits tubulaires 21 sont assemblées par des cordons de soudure 22 avant le soudage avec la surface chauffante 17. De préférence, les moitiés des conduits collecteurs 19, 20 et les conduits tubulaires 21 sont réalisés par extrusion en continu et on y prévoit de petits rebords à brides 23 dont les dimensions sont calculées de façon à remplir le coin 24 (figure 7) se formant inévitablement lors de llassem- blage des lamelles de tôle 3. Les cols de raccordement 25 pour les conduits tubulaires 21 sont formés dans un outil correspondant lorsque les pièces des conduits collecteurs 19, 20 ont été chauffées de manière plastiquement déformable dans les zones de raccordement en cause. En principe, les cavités de déformation 2 sont pratiquées dans le registre tubulaire 12 avec des dimensions à ce point précises que, lorsque les tubes sont introduits entre elles, ils ne sont pas fortement écartés des lamelles 3. Indépendamment de cette caractéristique, en ce qui concerne le support formé par les lamelles 3, suivant une caractéristique importante, la matière synthétique peut être à ce point mince et souple qu?en cas de pression et/ou de sollicitation thermique, elle vient s'appliquer parfaitement aux cavités de déformation 2. Le récupérateur d'énergie solaire comportant un registre tubulaire est installé comme représenté en figure 8 en étant orienté vers les rayons solaires 26, de façon connue en soi. Le récupérateur d'énergie solaire représenté en figure 1 est installé de la même manière. Une coupe du récupérateur d'énergie solaire comportant le registre tubulaire 12 correspond essentiellement à celle de la figure 2, les empreintes 10 devant cependant bre omises. REVENDICATIONS 1. Récupérateur d'énergie solaire constitué d'un logement perméable au rayonnement sur la face exposée aux radiations et comportant une isolation thermique sur ses autres faces, logement dans lequel est disposé un élément de transfert de chaleur dans lequel peut circuler un milieu support de chaleur et qui est constitué de deux lamelles métalliques disposées parallèlement à la surface perméable au rayonnement, ces lamelles comportant des cavités de déformation dans lesquelles est prévue au moins une conduite pour la circulation du milieu support de chaleur, caractérisé en ce que cette conduite est réalisée en une matière synthétique de forme tubulaire, résistant à la chaleur et à la corrosion et dont la longueur, ainsi que la section transversale correspondent à peu près au canal formé par les cavités de déformation des lamelles opposées et assemblées l'une à autre avec une bonne conductibilité thermique, des raccords latéraux étant prévus sur le logement du récupérateur du côté de l'alimentation et du retour 2. Récupérateur d'énergie solaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière synthétique est façonnée sous forme d'un tuyau à paroi mince dont la longueur et la section transversale correspondent à peu près au canal formé par les cavités de déformation des lamelles opposées et assemblées ltune à l'autre avec une bonne conductibilité thermique, des raccords fixés à ce récupérateur étant prévus du côté de l'alimentation et du côté du retour. 3. Récupérateur énergie solaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bords des lamelles sont encastrés dans le logement pourvu dlune matière synthétique. 4. Récupérateur d'énergie solaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs cavités s'étendant parallèlement l'une à I'autre dans les lamelles sont prévues avec des tuyaux sépares. 5. Récupérateur d'énergie solaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les raccords prévus pour le tuyau comportent des prolongements sous forme de pattes, tandis que les lamelles comportent des empreintes correspondantes. 6. Récupérateur d'énergie solaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière synthétique est façonnée sous forme dtun registre tubulaire rigide, cette matière synthétique résistant à la chaleur et à la corrosion, tandis quelle peut se dilater sous l'effet de la pression et de la chaleur, la forme et la section transversale de ce registre correspondant à peu près aux canaux formés par les cavités de déformation des lamelles opposées et assemblées l'une à l'autre avec une bonne conductibilité thermique. 7. Récupérateur énergie solaire suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le registre tubulaire est constitué de conduits parallèles raccordés à un collecteur de retour et à un collecteur d'alimentation. 8. Récupérateur d'énergie solaire suivant llune quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le registre tubulaire est formé de deux demi-coquilles disposées face à face et soudées ensemble d'une manière étanche aux liquides dans leurs surfaces de séparation. 9. Récupérateur énergie solaire suivant la revendication8, caractérisé en ce que, dans la zone des surfaces de séparation, les parois tubulaires comportent chacune un petit rebord sous forme d'une bride ressortant radialement. 10. Récupérateur d'énergie solaire suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les collecteurs de retour et d'alimentation comportent, pour le raccordement par soudage des conduits tubulaires, des cols de raccordement adaptés à la section transversale de ces conduits tubulaires et formés dans les parois tubulaires. 11. Récupérateur énergie solaire suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les bords des lamelles sont maintenus encastrés dans le logement comportant une matière synthétique.