Brevet FR2339141A1 — publié le 19770819

L'invention concerne un collecteur à laques destiné à l'absorption de la chaleur solaire. L'expression "collecteur à plaques" désigne un corps qui convient pour absorber le rayonnement solaire qu'il reçoit sous forme visible et sous forme invisibles depuis les rayons ultra-violets jusqu'aux rayons infrarouges, afln d'extraire la chaleur solaire qui lui est amenée. Il existe déjà des collecteurs à plaques connus, dans plusieurs réalisations connues. Ces collecteurs présentent le plus fréquemment une plaque de tôle mince ayant une surface supérieure plane. A la plaque de tôle, sont fixés, par brasage, des tuyaux en fer, en cuivre ou en aluminium, b travers lesquels est conduite de l'eau ou un autre agent diathermique d'écoulement. La chaleur solaire absorbée par la surface plane de la plaque en tôle est transmise par conduction thermique aux tuyaux et de ces derniers à l'agent d'écoulement qui les parcourt. D'autres collecteurs à plaques connus ont des surfaces qui sont essentiellement planes, mais qui sont munies toutefois d'ondulations ou de nervures qui sont destinées seulement b assureur leur renforcement D'autres collecteurs b plaques connus présentent une plaque à double paroi en tôle de cuivre ou en tôle d'aluminium. Les tôles sont découpées ou formées à la presse et elles sont soudées l'une à l'autre, avec formation de canaux disposés entre elles. Des plaques à double paroi de cette nature sont utilisées depuis longtemps dans la construction d'armoires frigorifiques ou de meubles de cette nature. Les genres mentionnés ci-dessus de collecteurs b plaques connus ont ordinairement un rendement d'environ 40 à 50 %. L'invention a pour but de réaliser un collecteur à plaques avec lequel puisse être obtenu un rendement beaucoup plus élevé que le rendement des collecteurs connus . Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, un collecteur plaques a deux parois en tôle qui sont formées et assemblées entre elles d'une manière telle qu'un agent d'écoulement diathermique passant entre les deux parois balaie essentiellement la surface intérieure totale de la paroi supérieure. Il en résulte une transmission de chaleur qui est considérablement améliorée si on la compare à celle que fournissent les réalisations connues dans lesquelles il n'y a que les surfaces intérieures des tuyaux ou des canaux qui soient balayées par l'agent d'écoulement. Toutefois, les surfaces intérieures des tuyaux sont beaucoup plus petites que la surface expose au rayonnement solaire. Tandis que les plaques de tôle des collecteurs à plaques connus sont essentiellement planes, de sorte que le rayonnement solaire ne les atteint verticalement de ses rayons que pendant un intervalle de temps très court, vers midi environ, la paroi supérieure du collecteur suivant l'invention est ondulée de sorte que sont fournies depuis le levier jusqu'au coucher du soleil les conditions les plus favorables pour l'absorption du rayonnement solaire. Le rayonnement solaire qui est plus faible le matin et le soir a des rayons qui tombent sous un angle relativement grand sur les flancs des ondes et ce rayonnement balaye de ce fait une surface assez grande, tandis que le rayonnement solaire, plus fort à midi, a des rayons qui tombent sur les flancs des ondes sous un angle plus plat. La description ci-après et les dessina annexés se rapportent à un exemple de réalisation d'un collecteur à plaques suivant l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 représente une vue en élévation de face d'un collecteur à plaques; - La figure 2 représente une vue en coupe, cette coupe étant faite suivant la ligne A-A de la figure 1; - Les figures 3 et 4 montrent des coupes partielles, à plus grande échelle, du collecteur à plaques et elles donnent une représentation de l'incidence des rayons solaires à différents moments de la journées - Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe de collecteurs à plaques connus; - Les figures 7 et 8 sont des représentations schématiques d'installations dans lesquelles peut titre utilisé le collecteur à plaques suivant l'invention. Le collecteur à plaques suivant l'invention, représenté sur le dessin, a deux parois en tôle 1, 1' dont la paroi supérieure 1 est ondulée. les deux parois se trouvent en contact entre elles le long de zones étroites la. En outre, le collecteur à plaques a un chassies 2 qui est muni de barres porteuses en bois 3 et de parois isolantes 4, ainsi que d'une couverture 7 (figure 2) formée par un panneau en verre. Pour le passage d'un agent d'écoulement diathermique, il est prévu une entrée 5 et une sortie 6. L'avantage du mode de fonctionnement du collecteur à plaques suivant l'invention résulte des considé- rations suivantes. Etant donné qu'un collecteur à plaques ne peut jamais entre un corps noir parfait, une partie du rayonnement solaire est réfléchie. Dans le cas des collecteurs à plaques essentiellement plans, d'une exécution connue, qui sont représentés sur les figures 5 et 6, le rayonnement est réfléchi vers l'extérieur, de sorte que la chaleur solaire réfléchie est perdue. Par contre, dans le cas du collecteur à plaques suivant l'invention, le rayonnement réfléchi par les flancs des ondes frappe les flancs faisant vis-à-vis des ondes voisines et il se trouve ainsi en partie absorbé et en partie réfléchi, de sorte qu'il vient frapper de nouveau les flancs faisant vis-à-vis aux précédents.De cetté manière, c'est un rayonnement devenant de plus en plus faible qui entre en Jeu dans une réflexion de va-et-vient et qui, au cours de cette réflexion répétée, est absorbé en partie, de sorte que la capacité d'absorption de la paroi ondulée se rapproche du rendement de 100 % qui correspond au rendement d'un corps noir (figures 3, 4). Etant donné qu'un corps noir ayant une température déterminée rayonne de l'énergie, suivant les lois découvertes par Planck et Boltzmann, il se produit, dans le cas des collecteurs à plaques plans, des pertes d'énergie. Par contre, dans le cas de la paroi ondulée, non seulement le rayonnement réfléchi, mais aussi l'énergie rayonnée entre les flancs des ondes est retenue, de sorte qu'elle peut étre absorbe de nouveau et recueillie en tant que chaleur. La couverture du collecteur à plaques au moyen d'un ou de plusieurs panneaux de verre s'oppose à la transmission de la chaleur par convection entre la plaque et l'air ambiant et elle prolonge en outre la longévité de la peinture noire des parois de tôles absorbant le rayonnement. Le collecteur à plaques suivant l'invention peut être employé, par exemple, avec un échangeur de chaleur simple, représenté sur la figure 7, pour la préparation d'eau chaude, ou bien avec une installation plus coûteuse, représentée sur la figure 8 et comportant un double serpentin et destinée à assurer un chauffage ou prévue dans des buts analogues. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel cn pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Collecteur à plaques pour l'absorption de chaleur solaire, caractérisé par deux parois en tle (1, l') entre lesquelles de l'eau ou un autre agent d'écoulement diathermique peut être conduit d'une manière telle que la plaque supérieure, exposée au rayonnement solaire, est en contact de transmission de la chaleur, essentiellement sur toute sa surface intérieure, avec l'agent d'écoulement. 20) Collecteur à plaques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi inférieure (l') est plane, tandis que la paroi supérieure (l) est ondulée, de sorte que le rayonnement solaire dont les rayons ont, pendant les heures du matin et du soir, un angle d'incidence plat, est réfléchi plusieurs fois entre les ondes et se trouve ainsi absorbé pas à pas, la capacité d'absorption du collecteur à plaques s'approchant du rendement de 100 % d'un corps noir. 30) Collecteur à plaques suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par un cassis (2) en poutres de bois (3) qui lsentoure et par des parois isolantes (4) dans sa partie inférieure et par un panneau au moins de verre dans sa partie supérieure. 40) Collecteur à plaques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est inséré comme partie constituante dans une installation d'extraction de la chaleur.