Brevet FR2341106A1 — publié le 19770909

CAPTEURS - CONVERTISSEURS de lténergie solaire en énergie thermique et électrique. Appareil captant les calories du rayonnement solaire et restituant à un fluide, de l'air, un gaz ou un liquide, l'énergie reçue sur la surface exposée au rayonnement du soleil, ou transformant cette énergie captée en production directe d'Qlectrici- té, le rayonnement solaire étant d'origine dlectro-magnétique, le passage de 1'énergie thermique en énergie électro-magnétique permet la réalisation de piles protovoltaiques et photovoltaT- ques. L'objet principal de l'invention consiste à l'utilisation comme élément récepteur des effets solaires, de plaques de métal moulé ou étiré, du type persiennes-deflectrîces, métal Déployé ou similaires. Ces plaques ayant la particularité de posséder, venues de fabrication, des reliefs formant horizontalement des ondulations et dans le sens vertical, des déflecteurs inclinés vers 11 avant et vers l'arrière de 1'axe vertical des plaques. Ces déflecteurs obligent le fluide de circuler de la partie exposée au soleil vers la partie arrière des plaques et également du bas vers le haut formant également une " trappe " solaire évitant toute énergie réfléchie vers ltextérieur et accroit également sous la sous face, le pouvoir absorbant pour la lumière solaire. Ces reliefs ondulés et inclinés permettent principalement de recevoir les rayonnements solaires sous tous les angles suivant la course du soleil, du Levant au Couchant et également quelle que soit sa hauteur sur l'horizon. L'appareil face au soleil peut titre installé verticalement ou légèrement incliné vers l'arrière. Ces plaques de métal étiré, ondulé, incliné, reçpivent les calories solaires et forment un condensateur thermique qui transmet les calories reçues au fluide circulant autour des ailettes déflectrices. Ce fluide en chauffant monte vers le haut du dispositif et est dirigé vers le point à chauffer par convection, Pour la production directe d'électricité les plaques réceptrices sont en Silicium-Sulfure de Cadmium-Sulfure de cuivre ou autres métaux ayant les mêmes qualités, ou bien ces plaques réceptrices formant support reçoivent, par exemple, une couche superficielle polycristalline d'ions cadmium et d'ions soufre avec recombinaison et cristallisation pour constituer les ëlec- trodes de la pile générateur d'électricité. La plaque réceptrice pouvant dtre fractionnée en plusieurs éléments suivant les obligations de montage et de connections électriques. Cette plaque devant évidemment titre isolée électri quement des autres éléments constituant l'appareil. En principe l'appareil est un Capteur plan bénéficiant de l'effet de " Serres ", il est constitué de la plaque en métal étiré qui est le récepteur-convertisseur thermique du rayonnement solaire, d'un vitrage transparent protégeant l'intérieur des variations extérieures de l'atmosphère mais laissant pénétrer le rayonnement solaire, d'un réservoir contenant un liquide éventuellement caloporteur, d'un bloc isolant étanche empêchant les calories piègées de s'évaser vers l'extérieur, et d'un chassis de montage des divers éléments constituant l'appareil. Ces éléments de base sont complétés par divers systèmes destinés à augmenter le rendement général du dispositif ou à remplacer l'énergie solaire dans les moments où le soleil est absent (la nuit ou par nuages à forte densité). I - La plaque réceptrice sans changer sa forme, peut être constituée en résistance électrique chauffante recevant de l'extérieur le courant électrique : elle devra être isolée électriquement des autres éléments du dispositif. 2 - Des éléments chauffants sont installés dans le bas de l'appareil, ces éléments étant des résistances chauffantes électriques ou bien des radiateurs de chauffage classic chauffant l'air en circulation dans l'appareil. 30 Une résistance électrique chauffante blindée est incorporée à l'intérieur du réservoir du liquide caloporteur. 40 Dans le cas d'un Capteur-pile de production d'électricité, le courant peut distribuer directement les résistances électriques chauffantes ou être envoyé à l'extérieur de l'appareil pour un usage quelconque indépendant. Il est à noter que ces différents systèmes additifs peuvent fonctionner indépendamment ou ensemble et qu'ils pourraient également etre incorporés à n'importe quel Capteur de l'énergie solaire même ne possédant pas une grille réceptrice de métal étiré ondulé, incliné, Métal Déployé ou autres, mais ces Additifs font partie intégrante du brevet. L'appareil peut produire de l'air chaud, un liquide chaud, de l'air et du liquide chaud ensemble, une évaporisation d'un liquide, et, de l'électricité suivant montages appropriés. Plusieurs ensembles peuvent être éventuellement couplés pour augmenter le débit de calories désirées quel que soit le type de montage choisi A titre d'exemple, les caractéristiques et avantages de l'in vention et en particulier de l'intérêt de l'utilisation des plaques de Métal Déployé ou similaires, ressortiront d'ailleurs de la description suivante, donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels, suivant la planche I la figure n0 I représente un schéma des ondulations horizontales et des inclinaisons des lanières des plaques et la réception des rayons solaires sur leur surface, sous tous les angles. La figure na 2 montre l'ondulation et le relief des plaques vues verticalement La figure n0 3 montre un ensemble réalisable, éventuellement couplable avec d'autres éléments. Ces chassis pouvant fonctionner verticalement ou légèrement inclinés suivant la latitude du lieu et des saisons. La figure n0 4 est une coupe pour laquelle le repère A est une glace transparente protégeant des éléments extérieurs, le fluide circulant entre A et B. Cette glace pouvant éventuellement etre composée de plusieurs vitres ou polyglass ou en matière plastique transparente. Le repère B indique la plaque réceptrice-condensateur du rayonnement solaire, plaque moulurée, Métal Déployé ou similai res : acier, aluminium, cuivre, zinc, silicium ou tous autres métaux appropriés à l'utilisation recherchée. Le repère D montre le récipient plan contenant le fluide gazeux ou liquide à chauffer, ce récipient ayant à sa partie inférieure une arrivée repère F du fluide froid et à la partie supérieure le repère G indique la sortie de départ du fluide chauffé. Le repère C indique une matière isolante et le repère E le chassis de fixation de l'ensemble des éléments. Le repère H montre une arrivée d'air frais devant circuler entre A et B et le repère I indique la sortie de l'air chauffé, H et I pouvant éventuellement être connectés pour créer une circulation de l'air en circuit fermé, il en est de même pour F et G. Dans le cas où l'appareil ne fonctionnerait que pour créer de l'air chaud, le récipient D serait éventuellement supprimé ou conservé en circuit fermé pour former un volant de chauffe. La planche Il montre l'ensemble des éléments existants sur la planche I et les dispositifs additifs : par laquelle les figures indiquent, repère J des résistances chauffantes (électriques ou radiateur à circulation d'un fluide chaud). Le repère K figure 2 montre une résistance électrique blindée, chauffante et incorporée à l'intérieur du réservoir de liquide repère D. La description ci-avant indique que l'objet principal de l'invention consiste à l'utilisation comme élément récepteur des effets solaires, de n plaques de métal moulé ou étiré lt du type "persiennes-déflectrices", Métal Déployé ou similaires. Ces plaques ne sont que des t'déflecteurs lt de l'air chauffé, mais elles forment également un volant de chaleur lorsque elles ont elles-mdmes été chauffées; - elles forment également un écran anti-retour thermique vers la vitre, formant un "piège" aux calories de l'air chaud ayant passé d'amont en aval des déflecteurs; (trappe thermique solaire); - elles peuvent également constituer une résistance chauffante électrique ou titre constituées d'un matériau capable de capter 1'énergie solaire électro-magnétique; - Ces plaques ne sont donc pas uniquement l'objet de l'invention mais un des éléments principaux formant le convertisseur dont le but recherché est de créer un mouvement rapide de l'air chauffé vers les éléments à chauffer grâce aux dispositifs décrits et à leurs positionnements, fonctionnant ensemble ou séparément. - Une grille découpée, ondulée, moulurée, matricée, ayant des déflecteurs ferait le même effet qu'une plaque identique de métal déployé du type persiennes et la nouveauté industrielle est complémentaire et différente du fait des applications multiples in diluées - Il va sans dire qu'il est loisible de conférer à l'ensemble du Dispositif d'autres aspects, sans qu'il soit pour cela en rien sorti du cadre de l'invention, les éléments chauffants additifs adaptables à d'autres systèmes de Capteurs faisant également partie de l'invention. REVEND ICAT IONS 10) CAPTEURS-CONVERTISSEURS de l'Ehergie Solaire en énergie ther mique et électrique par circulation d'air chaud et par circu lation d'un fluide chauffé ou les deux ensemble, ou par la captation de l'énergie solaire reçue et sa transformation en énergie électro-m#gnétique. Caractérisés en ce que pour la circulation d'air chaud, un panneau absorbant le rayonnement solaire est disposé dans le capteur sur la face soumise au rayonnement solaire:pour le chauffage d'un fluide, de l'eau par exemple, un réservoir con tenant ce liquide est placé sur le capteur derrière le panneau absorbant cité précédemment. Le réservoir recevant la chaleur captée à travers les ailettes du panneau absorbant : pour la transformation de l'énergie solaire captée en énergie élec tro#nagnétique, le panneau absorbant est isolé électriquement des autres éléments du capteur et le métal employé est adapté pour cette conversion. Ces trois éléments peuvent fonctionner ensemble ou séparément. #0) Capteurs-Convertisseurs, suivant la revendication n0 Z caractérises en ce que : Un panneau métallique ou en matière plastique moulé est in tercalé entre une vitre et le réservoir contenant le fluide à chauffer, formant un n piège thermique fi. Ce panneau est caractérisé par des làmelles ayant une ondula tion horizontale et également une inclinaison par rapport à l'axe vertical du panneau. Ces inclinaisons formant ailettes directionnelles de l'air chauffé. Ces ailettes permettent un écoulement d'amont en aval du panneau. Ce panneau sorte de persienne est constitué de plaques de métal étiré, Métal Dé ployé ou similaire ou d'un matériau de matière moulable, ré pistant à la chaleur accumulée et l'absorbant. 30) Capteurs-Convertisseurs, suivant les revendications n0 I et 2 Caractérisés en ce que : La plaque formant panneau récepteur de l'énergie solaire peut elle même constituer une résistance électrique chauffante évi demment en étant isolée électriquement des autres éléments constituant l'appareil : le courant électrique étant fourni par une source extérieure. 40) Capteurs-Convertisseurs, suivant les revendications NO I et 2 caractérisés en ce que : La plaque formant panneau récepteur de l'énergie solaire peut elle même, sans changer de forme générale, servir de support à une couche superficielle polycristalline produisant une con version de lténergie thermique reçue en énergie électro-ma- gnétique, permettant la réalisation de piles protovolta#ques, photovolta#ques ou autres. 50) Capteurs-Convertisseurs, suivant les revendications n0 I et 2 caractérisés en ce que La plaque formant panneau récepteur de l'énergie solaire peut être constituée d'un métal permettant la transformation de l'énergie solaire captée en énergie électro-magnétique, par exemple, du silicium-sulfure, cadmium-sulfure de cuivre ou tous autres produits ayant les mêmes qualités d'éléments con vertisseurs. 60) Capteurs-Convertisseurs, suivant les revendications n0 4 et 5, caractérisés en ce que La plaque réceptrice absorbante peut titre sectionnée en plu sieurs éléments couplables ou indépendants. 70) Capteurs-Convertisseurs, suivant les revendications n0 I caractérisés en ce que t Le réservoir placé derrière la grille réceptrice est chauf fé par convection, infra-rouge, circulation de l'air chaud. Ce réservoir est monté dans l'appareil de telle fanon qu'il baigne dans l'air chaud, sur ses deux faces en laissant un couloir sur sa face aval pour permettre à un flux chaud d 1y circuler ou de recevoir un rayonnement chauffant produit par un émetteur électrique, plaque chauffante ou résistantes électriques chauffantes. Ce réservoir peut également recevoir (en principe en partie basse), une résistance électrique chauffante alimentée dê l'extérieur ou par la résistance électrique constituée par la grille absorbante. 80) Capteurs-Convertisseurs, suivant les revendications n0 I caractérisés en ce que : Une résistance électrique chauffante peut être installée en partie basse du Capteur, cette résistance chauffant l'inté- rieur du Capteur en cas de défaillance solaire : cette résistan ce alimentée de l'extérieur ou par le courant fourni par la pile électro-magnétique du dispositif : l'action peut titre commandée ou autohatique en fonction de l'ensoleillement 9 ) Capteurs-Convertisseurs, suivant l'ensemble des revendications de n0 I-2-3-4-5-6-7-8, Caractérisés en ce que : Le Capteur-Convertisseur est en principe un Capteur-plan mais toutes les caractéristiques décrites s'appliquent ensemble ou séparément à tous les Capteurs Solaires de formes différentes, cintrées, paraboliques ou autres. 100)Capteurs-Convertisseurs, suivant les revendications n0 I et n0 2, caractérisés en ce que : Pour l'utilisation comme Capteur à air chaud, le réservoir de liquide peut strie supprimé ou être utilisé comme volant de chauffe en le connectant en circuit fermé ou en le branchant sur une circulation fluide chaude extérieure,