Brevet FR2339144A1 — publié le 19770819

L'invention se rapporte à un collecteur solaire plat pour la production de chaleur à partir de l'energie solaire, du type comportant une plaque collectrice disposée dans un support et à laquelle sont associes plusieurs vitres transparentes au rayonnement et un réseau de conduits pour un fluide de transmission de chaleur. L'utilisation de I'énergie solaire a pris un intérêt toujours croissant au cours de ces dernières années. On stest également efforcé d'utiliser cette énergie dans le cadre des techniques de chauffage, par exemple pour le chauffage de piscines ou comme énergie thermique secondaire pour des habitations. On a construit dans ce but des éléments appelés collecteurs plats disposés sur les toits des bâtiments, de façon appropriée pour capter lténergie solaire. On connait déjà des collecteurs plats constitues par une enveloppe métallique ouverte vers le haut et revetue avec un matériau thermiquement isolant. Dans cette enveloppe sont insérés un réseau de conduits, la plaque collectrice ainsi qu'unie vitre de protection, ces éléments étant fixés par rabattement de la paroi de l'enveloppe. Le réseau de conduits est constitué par deux plaques métalliques profilées assemblées à plat Itune avec l'autre, les parties profilées qui ne sont pas en contact constituant les conduits. latune de ces deux plaques métalliques sert en meme temps de plaque collectrice. Ces collecteurs connus ont cependant pour incùnvenients, premièrement d'avoir un poids important, et deuxièmement, de nécessiter plusieurs étapes de travail dont certaines sont tout-à-fait onéreuses. L'invention a pour but de créer un collecteur solaire du type indiqué plus haut et qui, en utilisant l'énergie solaire de façon optimale, soit simple en ce qui concerne sa technique de fabrication. Ce collecteur doit éga- lement pouvoir être assemblé suivant le principe des éléments modulaires. L'invention a à cet effet pour objet un collecteur du type consi dére, caracterise en ce que le support est réalisé en matière ceIlulaire ou mousse dure dans laquelle sont formés par moulage, ctest-à-dire lors de l'expansion de la mousse, des conduits de guidage du fluide de transmission de chaleur, ces conduits étant recouverts par la plaque collectrice. Un tel collecteur se distingue par son faible poids et par sa facilité de fabrication. Le Support, que l'on peut fabriquer en une operation de travail, assure également l'isolement thermique et sert en meme temps à constituer le réseau de conduits. On peut alors procéder de façon simple à un dimensionnement quelconque en vue de la transmission de chaleur la plus élevée possible. Le collecteur plat conforme à l'invention convient pour être mis en application en tant que couverture de b timent à la place des tuiles de toiture usuelles. Ce collecteur assure en meme temps un isolement thermique parfait. Pour que le montage soit rapide et sur, il est prévu de constituer le support avec des saillies de retenue et des recouvrements formés par moulage Par leur mise en prise et par accrochage dans les membrures de la toiture, ces éléments garantissent un maintien sûr. L'amenée et ltévacuation du fluide de transmission de chaleur sont assurées conformément à l'invention par des passages à disposition opposée et symétrique. Ces passages peuvent etre pratiqués lateralement pour relier plusieurs collecteurs ou dans le fond. En ce qui concerne le réseau dé conduits, l'invention prévoit un conduit de tete duquel partent perpendiculairement plusieurs conduits plats parallèles entre eux qui débouchent dans un conduit collecteur de retour relié au passage destiné à l'évacuation du fluide de transmission de chaleur. On peut ainsi obtenir un écoulement régulier dans tous les conduits, de telle sorte qu'on peut optimiser le rendement par un choix approprié de la vitesse d'écoulement. Le revêtement des conduits avec un vernis approprie empeche la pénétration du fluide de transmission de chaleur dans le support. La plaque collectrice peut être avantageusement constituée par une plaque en aluminium noircie sur sa face supérieure, ltépaisseur de cette plaque étant, conformément à l'invention, comprise entre 0,4 et 0,8 millimètre. On peut ainsi, d'une part garantir une bonne absorption et une bonne transmission de l'énergie solaire au fluide de transmission de chaleur qui est directement en contact avec la plaque ; on évite, d'autre part, un cintrage qui generait l'écoulement. De plus, on peut déposer sur la surface de la plaque une couche favorisant encore l'absorption. Pour protéger la plaque collectrice ainsi que pour éviter les pertes de chaleur par réflexion et convection, on peut prévoir une vitre normale en verre qui est posée sur un épaulement formé par moulage dans le support et est scellée avec un caoutchouc au silicone. On peut en outre favoriser la production d'énergie d'origine solaire en utilisant, conformément à l'invention, une vitre feuilletée présentant un coefficient de réflexion élevé du côté dirigé vers le collecteur. On peut également former par moulage des conduits dtévacua- tion d'eau de pluie latéralement- au support du collecteur. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels . la Fig. 1 représente une vue en perspective d'un exemple de réalisation conforme à l'invention; la Fig. 2 est une coupe transversale correspondant à la Fig. I , . la Fig. 3 représente la disposition de tels collecteurs plats sur le toit d'un b timent. Conformément à la Fig. I, le collecteur plat 10 comporte un support rectangulaire Il réalisé en matière cellulaire ou mousse dure. Dans un 6vidiment en forme de bac 13 du support Il sont formés par moulage, c'est-à-dire lors de ltexpansion de la mousse, des conduits longitudinaux 15 parallèles entre eux. Ce réseau de conduits débouche de chaque côté dans un conduit perpendiculaire plus profond, à savoir un conduit de tête 16 et un conduit collecteur de retour 17. Pour former des tubes d'écoulement fermés, les conduits 15 sont recouverts par une plaque collectrice 21 collee sur les nervures 20.La plaque collectrice 21 est en une matière à. grande conductibilité thermique et est noircie sur sa face supérieure. Un épaulement 22 formé par moulage le long de la bordure intérieure sert d'appui à une glace de recouvrement 23 transparente au rayonnement. 1l est en outre prévu des passages d'amenée et d'évacuation 25, 26 qui traversent de façon opposée et symétrique les parois latérales ou le fond du support 11 et débouchent dans les conduits 16, 17. Le collecteur plat est exposé aux rayons solaires qui pénètrent à travers la vitre de recouvrement 23, arrivent à la plaque collectrice 21 et sont absorbés pour la plus grande partie. Les rayons réfléchis sur cette plaque collectrice peuvent être renvoyés sur cette plaque si la gl-ace de recouvrement est munie d'une couche fortement rénéchissante vers le bas. La chaleur ainsi obtenue au moyen de la plaque collectrice est transmise au fluide de transmission de chaleur qui stécoule dans le réseau de conduits 15. Avec ce réseau on peut réaliser sans complication la meilleure détermination des conduits dans le sens de l'optimisation du rendement.Ainsi, on peut, par exemple, réaliser directement dans le support, par moulage, des conduits 15 larges et très plats qui garantissent une grande surface de contact du fluide en écoulement avec la plaque collectrice 21. La Fig. 3 représente un toit de briment équipé de collecteurs plats. Les collecteurs individuels sont disposés en rangées et accrochés sur des membrures de la toiture. Dans ce but, les collecteurs 10 peuvent etre munis de saillies de retenue et de recouvrements28 à 30. (Fig. I et 2), ces éléments étant aussi réalisés directement par moulage. En conséquence, le montage consiste à accrocher et à enclencher les supports 11. Pour raccorder le réseau de conduits, il est prévu des tubulures de raccordement 32. Le raccordement se fait en parallèle ou en série suivant l'élévation horaire de température requise pour l'installation consommatrice raccordée au réseau de conduits. Le r1oatage en série accroft écart de température, tandis que le montage en parallèle garantit une plus grande sécurite de service. REVENDICATIONS 1 - Collecteur solaire plat pour la production de chaleur à partir de l'énergie solaire, du type comportant une plaque collectrice disposée dans un support et à laquelle sont associés une ou plusieurs vitres transparentes au rayonnement et un réseau de conduits pour un fluide de transmission de chaleur, caractérisé en ce que le support (11) est réalisé en matière cellulaire dure dans laquelle sontformés, par moulage, des conduits (15, 16, 17) de guidage du fluide de transmission de chaleur, ces conduits étant recouverts par la plaque collectrice (21). 2 - Collecteur plat suivant la revendication 1 caractdrisé en ce que des saillies de retenue (28), des rainures (28) et des recouvrements (29) sont formes par moulage dans le support (li). 3 - Collecteur plat suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des passages (25, 26) sont prévus pour l'amenée et ltévacuation du fluide de transmission de chaleur, ces passages étant opposes et symétriques. 4 - Collecteur plat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit de tete latéral relié au passage d'amenée et des conduits plats (15) parallèles entre eux partant perpendiculairement de ce conduit de tête et débouchant dans un conduit collecteur de retour (17) reli é au passage d'évacuation du fluide. 5 - Collecteur plat suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les conduits sont recouverts de vernis. 6 - Collecteur plat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plaque collectrice (21) est constituée par une plaque en aluminium noircie sur sa face supérieure. 7 - Collecteur plat suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ltépaisseur de la plaque collectrice (21) est comprise entre 0,4 et 0, 8 millimètre. 8 - Collecteur plat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la vitre (23) transparente au rayonnement repose sur un épaulement formé par moulage, le long de la face intérieure du support(11). 9 - Collecteur plat suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vitre (23) transparente au rayonnement est une vitre en verre. 10 - Collecteur plat suivant la revendication 8, caractérisé en ce qutil comporte un vitrage multiple. 11 - Collecteur plat suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une vitre feuilletée qui présente un pouvoir'réflecteur éle-ré du côté dirigé vers la plaque collectrice. 12 - Collecteur plat suivant l'une quelconque des revendications 1 à ll, caractérisé en ce que les parties du support (11) exposees aux intempéries sont revêtues de matière plastique. 13 - Collecteur plat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que des conduits d'évacuation d'eau de pluie sont formés par moulage latéralement au support du collecteur.