Brevet FR2369516A1 — publié le 19780526

L'invention concerne un collecteur d'énergie solaire comportant un élément absorbant qui est logé dans une caisse à couvercle transparent. Les collecteurs connus sont constitués par une caisse ou un cadre dans lequel est disposé un élément absorbant, formé en général par une plaque de métal revêtue de noir. Du côté antérieur de la plaque de métal revêtue, c'est-à-dire du côté dirigé vers le soleil, il est monté une ou plusieurs vitres disposées à distance les unes des autres et ayant pour effet de réduire les pertes par rayonnement. L'élément absorbant est raccordé à une canalisation qui contient le fluide de transport de la chaleur et qui forlane un circuit. Enfin, du côté in-érieur de l'élément absorbant se trouve une isolation thermique qui assure une protection contre les pertes calorifiques du fluide de transport de chaleur.Toutefois, ces collecteurs connus ne peuvent être incor porés que dans certaines limites dans les toits plats. Pour atteindre leur meilleur rendement, ctest-à-dire être adaptes à l'angle d'incidence du rayonnement solaire qui est le plus favorable à chaque instant, les collecteurs connus doivent, comme on le sait, être orientés sous un angle d'inclinaison déterminé par rapport au soleil.A cet effet, dans les bâtiments qui comportent un toit en pente ou ce que l'on appelle un comble shed, c'est le pan du-toit orienté au sud qui est équipé des collecteurs. ;:ais une telle disposition nécessite qu'on caintien- ne, dès la construction d'un bâtinient, l'orientation nord-sud des pans du toit; sinon il est nécessaire de prévoir, pour recevoir les collecteurs, des constructions spéciales qui donnent aux collecteurs l'inclinaison supplémentaire qui convient. Par ailleurs, dans le cas de toits plats, on connaît dé3à le procédé consistant à donner l'inclinaison voulue aux collecteurs au moyen de châssis particuliers que l'on pose sur le toit.Selon un autre mode de réalisation connu, les collecteurs sont placés sur des éléments de construction comparables à un comble shed et ceux-ci sont placés dans la direction nord-sud sur un toit plat (Revue "Progressive Architecture", mai 1975, article intitulé "Sunstrokers and windbaggers", pp. 60 à 67). les montures de collecteurs qui viennent d'etre citées entrainent des frais élevés à la fabrication (constructions spéciales) ainsi qu'au montage. Tous les collecteurs connus présentent, lorsqu'ils sont disposés aussi à plat que possible sur le toit en terrasse, l'inconvénient que leur couvercle plan et transparent est sali facilement, ce qui se traduit par une baisse de transparence et réduit le rendement du collecteur. L'invention a pour but de fournir un collecteur d'énergie solaire qui se caractérisé par un rendement élevé, puisse être fabriqué et monté facilement et puisse être incorporé de manière simple, sans construction spéciale, même dans un toit en terrasse. En outre, le risque d'encrassement du couvercle doit être réduit. D'après l'invention, ce but est atteint par le fait que la caisse qui loge l'élément absorbant comporte un rebord d'assemblage destiné à être enclavé directement dans la surface du toit et par le fait que la paroi du couvercle ou au moins la plus extérieure des parois du couvercle est bombée en forme de coupole. Le fait que la caisse qui loge l'élément absorbant comporte un rebord d'assemblage destiné à être enclavé directement dans la surface du toit entraîne de multiples avantages : la caisse pour l'élément absorbant peut être fabriquée en une seule opération, par exemple par "moussage", construction en sandwich, etc. et elle constitue en nêne temps, du côté du toit, l'isolation calorifique qui est nécessaire avec des collecteurs. En raison du bombement du couvercle, le rayonnement solaire est capté pratiquement sous tout angle d'incidence et parvient à 11 élément absorbant, quelle que soit la hauteur effective du soleil. le collecteur peut donc être installé complètement à plat par rapport à la surface d'un toit en terrasse ou etre raccordé au toit de manière simple, au moyen du rebord profilé et formé d'un seul tenant. On obtient un rendement particulièrement élevé du collec teur lorsqu'il est prévu, en plus du couvercle bombé, une vitre plane de recouvrement. Selon un développement avantageux de l'invention, il est prévu de donner une forme pyra.midate au capot de recouvrement. Avec une telle forme d'exécution, des faisceaux d'énergie parti culièrewent nombreux peuvent être captés sous un bon angle et transmis à l'élément absorbant. Enfin, selon une autre caractéristique de l'invention, il est avantageusement prévu de donner au capot de recouvrement une forme de toit et de donner à la partir du capot de recouvrement qui est orientée vers le soleil une plus grande longueur qu'à la partie dirigée à l'opposé du soleil. Guette disposition offre l'avantage qu'en raison de la position oblique du pan du couvercle de la caisse qui est orienté vers le soleil, on obtient un auto-netnoyage par la force d'en traînemient de la pluie et que le grand côté est plan sur une grande slaoface, ce qui réduit les réflexions du rayonnement incident vers l'extérieur. Le rendement du collecteur d'énergie solaire selon l'invention s'en trouve amélioré. Dans ces conditions, des capots de recouvrement réalisés en forme de toit, dont le grand pan est 1,5 à 5 fois plus long environ que le petit pan, se sont révélés particulièrement avantageux. D'après une autre forme de réalisation de l'invention, il est prévu par ailleurs de fabriquer le couvercle de la caisse en une matière synthétique thermoplastique, de préférence en polyméthacrylate de méthyle. On parviens de la sorte à ce que le taux de transmission ne décroisse pas aussi fortement que dans le cas du verre lorsque l'angle d'incidence diminue. S'il est prévu des moyens réfléchissants, on est assuré avant tout que la partie du rayonnement qui arrive sous de petits angles d'élévation, partie qui est perdue autrement, sera réfléchie sur l'élément absorbant. lais en meme temps, une partie du rayonnement thermique émis par l'élément absorbant lui-même est également réfléchie en retour sur celui cil Les moyens réfléchissants peuvent consister par exemple en ce que la partie du capot de recouvrement qui est orientée à l'opposé du soleil présente une couche réfléchissante qui retrans met sur la surface de l'élément absorbant le rayonnement à incidence oblique. Cette couche réfléchissante peut ajouter son effet à celui du réflecteur indépendant ou elle peut même remplacer celui-ci.Dans ce dernier cas, on obtient un collecteur dont le prix de revient est relativement bas. I1 peut être également prévu un réflecteur indépendant. qui, selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, est pivotant Dans ces conditions, le réflecteur peut être adapté à tout moment à l'angle d'incidence le plus favorable du rayonnement (correspondant par exemple à l'inclinaison de la surface du toit existant ou à la hauteur du soleil dans les différentes saisons). A cet égard, il est avantageux, d'après une autre caractéristique de réalisation de l'invention, que le dispositif de réglage du réflecteur traverse la paroi de la caisse du collecteur, de sorte qu'il puisse être manoeuvré de l'extérieur. De cette manière, on peut amener facilement le réflecteur dans la position voulue, sans qu'il faille retirer d'abord le couvercle du collecteur, puis le remettre en place0 D'après une autre caractéristique de l'invention, il est prévu de disposer un tuyau collecteur à l'intérieur de la caisse. De cette manière, il est possible de raccorder facilement entre eux des collecteurs, en évitant les pertes calorifiques. De plus, les tuyaux nécessaires pour le raccordement des collecteurs n'ont plus besoin - comme d'habitude jusqu'ici - de passer extérieurement au niveau des collecteurs, ce qui signifie une simplifica- tion appréciable du montage. le montage et le démontage (dans le cas éventuel où un élément doit etre enlevé ou échangé à des fins de réparation ou autres) du collecteur selon l'invention sont simples et le soulèvent aucun problème. Des exemples de réalisation conformément à l'invention sont représentés schéaatiquement et sous forme simplifiée sur les dessins ci-annexés. La fig. 1 est une vue latérale d'un collecteur d'énergie solaire. La figo 2 est une vue en coupe de la caisse dù collecteur, avec un dispositif de réglage pour le réflecteur. La fig. 7 est une vue en coupe d'un collecteur correspondant à une autre forme de réalisation. La fig. 4 est une vue en coupe d'un collecteur dont le capot de recouvrement est réalisé en forme de pyramide. La fig. 5 est une vue en coupe de deux collecteurs jouxta posés. La fig. 6 représente un toit plat sur lequel un certain nombre de collecteurs relies entre eux sont disposés à la manière de caissons. Le collecteur selon l'invention se compose d'une caisse 1 à isolation thermique qui est réalisée de préférence sous forme de profilé en caisson et dans laquelle est placé un élément absorbant 2 qui est recouvert par une plaque, feuille mince 2a ou similaire. La caisse 1 est fermée par un capot transparent de recouvrement 3. Dans l'exemple représenté (fig. 1), le capot de recouvrement 3 est réalisé en forme de toit, sa partie orientée vers le soleil étant plus longue que sa partie dirigée à l'opposé du soleil. I1 va de soi que le capot de recouvrement 3 peut être également bombé d'une autre manière. La caisse 1 comporte un rebord périphérique 4 qui permet d'enclaver facilement le collecteur dans la surface du toit, sans que soient nécessaires à cet effet des moyens particuliers, de quelque nature que ce soit, pour le montage du collecteur. Entre l'élément absorbant 2 et le couvercle 3 de la caisse est disposé un réflecteur indépendant 5 qui est monté à rotation sur la paroi intérieure de la caisse 1 autour d'un arbre 9 ou similaire (fig. 2) et qui peut être bloqué dans la position voulue par un dispositif approprié (non représenté). Dans l'exemple illustré par la fig. 1, le réflecteur 5 est placé opportunément dans la région du petit côté du couvercle S de la caisse. Dans la forme de réalisation représentée sur la fig. 2, le réflecteur 5 est monté dans un cadre 6 qui pénètre dans un évidement 7 de la caisse 1 où il est raccordé à un système de réglage 8. Le système de réglage 8 traverse la paroi de la caisse 1 et il est ainsi accessible de l'extérieur du collecteur. Le collecteur représenté sur la fig. 3 est également constitué par une caisse 1 qui est réalisée sous forme de profilé en caisson. la caisse 1 comporte un rebord la permettant d'encla- ver le collecteur dans un toit plat. Ge rebord peut etre direc bement calorifugé ou, lorsqu'il est réalisé sous forme plate, il peut autre muni ultérieurement d'une isolation thermique sur le chantier de construction. Dans la caisse i est placé un élément absorbzilt 2 et sur la caisse est fixé un couvercle transparent 3 (qui, dans le mode de réalisation représenté, se compose de deux coupoles). Des garnitures d'étanchéité 41 sont prévues entre la caisse 1 et le couvercle 3, ainsi qu'entre les coupoles du cou-. vercle 3. Dans la forme de réalisation illustrée par la fig. 4, le couvercle 7 est bombé en forme de pyramide. Dans ce cas, le côté intérieur de la partie du couvercle 3 qui est orientée à l'opposé du soleil est garni d'une couche réfléchissante 5 qui réfléchit vers l'élément absorbant 2 les rayons qui la frappent (comme on 1a indiqué par des flèches). Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 5, le couvercle 3 se compose d'une-vitre bombée et d'une vitre plane. Comme on peut le voir également sur cette figure, un tuyau collecteur 6 passe à travers le collecteur d'énergie; dans ce cas, deux collecteurs voisins par exemple sont réunis par des raccords calorifugés 7. Sur la fig0 6 est représenté un certain nombre de collecteurs qui sont ainsi raccordés entre eux à la manière de caissons. - REVENDICÂTIONS 1. Collecteur d'énergie solaire comportant un élément absorbant qui est logé dans une caisse à couvercle transparent, caractérisé en ce que la caisse (lj qui loge l'élément absorbant (2) comporte un rebord d'assemblage (la; 4) destiné à être enclavé directement dans la surface du toit, et en ce que la paroi (3) du couvercle ou au Groins la plus extérieure des parois (3) du couvercle est bombée en forme de coupole. 2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle (3) comporte en plus une vitre plane (fig. 5). Collecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le couvercle (3) est réalisé en forme de pyramide. 4. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couvercle (33 est en forme de toit et en ce que le pan du couvercle (3) qui est orienté vers le soleil a une longueur plus grande que le pan qui est dirigé à l'opposé du soleil. 5. Collecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pan le plus long du couvercle en forme de toit (3) est approximativement 1,5 à 5 fois plus long que le pan dirigé à l'opposé du soleil. 6. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le couvercle (3) est fait de matière synthétique thermoplastique, de préférence de polyméthacrylate de méthyle. 7. Collecteur selcn l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des moyens réfléchissants sont prévus dans l'espace compris entre l'élément absorbant (2 ! et le couver- cle (3). 8. Collecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens réfléchissants sont constitués par une couche réfle- chissante (5) sur le côté intérieur de la partie du couvercle (3) qui est dirigée à l'opposé du soleil. Collecteur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens réfléchissants sont constitués par un réflecteur xpdépendant (5). 10. Collecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le réflecteur (5) est pivotant 11. Collecteur selon la revendication 10 > caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de réglage (8) pour le réflecteur (5), dispositif qui traverse la paroi de la caisse (1) et qui peut être manoeuvré de l'extérieur. 12. Collecteur selon le revendication 1, caractérisé en ce qu1 un tuyau collecteur (6) est placé à 1' intérieur du profilé en caisson (1).