Brevet FR2364414A1 — publié le 19780407

La présente invention est relative à un dispositif destiné à capter l'entre gie solaire. La plupart des dispositifs actuellement utilisés pour capter l'énergie solaire sont destinés à la production d'eau chaude, à une température de l'ordre de 60"C, par conversion directe du rayonnement solaire au moyen d'un dispositif appelé capteur-plan. D'une façon générale, les capteurs-plans actuellement connus comportent: - un radiateur métallique comportant une pluralité de tubes dans lesquels circule l'eau à chauffer, et recouvertd'une couche de peinture absorbante ou de dépôts métalliques ; - un matériau isolant thermique, tel que, par exemple de la laine de verre, placé derrière le radiateur par rapport au rayonnement solaire ; et, - un bac, en matière plastique de préférence, contenant ltensemble cidessus et recouvert par une ou deux plaques transparentes, en verre par exemple, afin d'obtenir un effet de serre. Ce type de capteur-plan, qui est maintenant disponible dans le commerce, présente les inconvénients suivants a) poids élevé, de ltordre de 25 kg/m2, ce qui oblige à prévoir des moyens de support coûteux et encombrants, et ce qui, par ailleurs, entraîne des difficultés de manutention; b) difficultés de fabrication, résultant du nombre important des composants rentrant dans la constitution de chaque capteur, et dues, en outre, à une fabrication artisanale. Tous ces inconvénients se traduisent finalement par un prix de revient 2 élevé, qui, à l'heure actuelle, est de ltordre de : F 500/m Compte tenu des débouchés importants offerts à ces dispositifs de captage d'énergie solaire, dans les temps présents où l'énergie provenant des ressources du sous-sol tend à devenir de plus en plus chère, l'invention s'est fixé pour objectif d'apporter un capteur-plan peu couteux et facile à réaliser. En conséquence, l'invention concerne un dispositif de captage de l'énergie solaire du type capteur -plan, caractérisé en ce qu'il comporte : un support, réalisé en un matériau à haut pouvoir absorbant ; une première feuille d'un matériau transparent au rayonnement solaire, placée sur ce support et réalisant un effet de serre, et une seconde feuille d'un matériau transparent au rayonnement solaire, placée sous la première feuille de façon que soit délimité, entre le support et la seconde feuille, un espace dans lequel s'écoule l'eau à réchauffer, sous la forme d'une lame d'eau, l'espace compris entre la première et la seconde feuille contenant de l'air afin de constituer un isolant ther moque. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence au dessin, d'un exemple de réalisation, non limitatif. La Figure unique du dessin représente, en coupe, le dispositif de l'invention. En se référant au dessin, on y a représenté un capteur-plan qui est constitué essentiellement d'une armature-support 10 à haut pouvoir absorbant, obtenu par traitement de sa surface ou dans sa masse ; d'une première feuille 12 d'un matériau transparent au rayonnement solaire, et d'une seconde feuille 14, réalisée également en un matériau transparent au rayonnement solaire. Ce matériau peut être, par exemple, du verre ou une matière plastique. Les différents éléments constituant le capteur-plan selon l'invention sont disposés de façon que le rayonnement solaire R traverse, dans l'ordre 1 - la première feuille 12, réalisant un effet de serre et d'isolant thermique, comme dans les capteurs-plans traditionnels 2 - l'espace 16 compris entre la première feuille 12 et la seconde feuille 14, cet espace contenant de l'air jouant le role d'isolant thermique 3 - la seconde feuille 14 4 - l'eau à réchauffer, se présentant sous la forme d'une lame d'eau s'écou lant dans l'espace 18, délimité entre la seconde feuille 14 et la surface supérieure absorbante 20 du support 10. Le rayonnement solaire R, modifié au cours de son trajet à travers les éléments ci-dessus, atteint finalement la surface absorbante 20 du support 10, où il est converti en chaleur. Cette surface 20 ainsi chauffée, refroidie par convection par la lame d'eau circulant dans l'espace 18, émet un rayonnement infra-rouge de grande longueur d'onde, qui est absorbé en partie ou en totalité par la lame d'eau et par les deux feuilles de matériau transparent 12 et 14. Le support-armature 10 à surface absorbante peut être réalisé en un matériau plastique, tel que le polystyrène ou le polyéthylène, chargé de l'un des produits tels que du noir de carbone, des oxydes métalliques, etc. lui conférant un bon pouvoir absorbant. Par ailleurs, ce matériau plastique est expansé ou extrudé de façon à posséder une faible conductibilité thermique. Ainsi, on supprimera la nécessité de prévoir un isolant thermique pour s'opposer aux pertes thermiques sur l'arrière et sur les côtés du capteur-plan ainsi réalisé. Selon une caractéristique de cette invention, la surface absorbante du support-armature 10 peut comporter des rainures, des trous ou des aspérités, ceci afin d'augmenter le pouvoir absorbant de cette surface ou d'augmenter la surface d'échange avec l'eau. Ces aspérités peuvent également servir à maintenir écartée la feuille 14 de la surface 20, pour mieux délimiter l'espace dans lequel s'écoule la lame d'eau. Dans le cas où les contraintes de dilatation thermiques imposées à certains éléments du dispositif se révèleraient trop importantes, les feuilles 12 et 14 pourraient être réalisées avec un ou deux rayons de courbure, de façon à laisser jouer plus librement les dilatations thermiques. On notera de ce qui précède que la lame d'eau joue un rôle d'absorbeur ou de réflecteur du rayonnement solaire R ou du rayonnement infra-rouge émis par la surface absorbante 20. Ce rôle peut être amélioré, par addition à l'eau d'un produit chimique convenable, par exemple du sulfate de cuivre. En variante, la lame d'eau qui circule dans l'espace 18 peut être remplacée par un fluide caloporteur quelconque, dans le cas où celui-ci présenterait de meilleures caractéristiques d'absorption ou de réflexion du rayonnement solaire ou du rayonnement infra-rouge émis par la surface absorbante 20. Selon une autre variante, la feuille de matériau transparent 14 est recouverte, sur sa face en contact avec le fluide caloporteur, d'un matériau absorbant le rayonnement solaire ou le rayonnement infra-rouge émis par la surface absorbante 20. La même face de la feuille 14 peut etre munie d'un revête- ment réfléchissant ce rayonnement infra=rouge. Parmi les avantages qu'apporte le dispositif de l'invention, on peut citer - sa légèreté et son faible prix de revient, compte tenu de l'ulilisation, pour sa fabrication, de matériau plastique - sa facilité de réalisation en unités de grandes dimensions, à partir de feuilles plastiques assemblées par thermo-collage. Cette invention peut etre appliquée, en particulier, au chauffage de l'eau à usage industriel ou à usage domestique (eau sanitaire ou eau de chauffage). Bien entendu, cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de captage de l'énergie solaire du type capteur-plan, caractérisé en ce qu'il comporte un support (10) réalisé en un matériau à haut pouvoir absorbant ; une première feuille (12) d'un matériau transparent au rayonnement solaire, placée sur ce support et réalisant un effet de serre, et une seconde feuille (14) , également constituée d'un matériau transparent au rayonnement solaire, placée sous la première feuille de façon que soit délimité, entre le support (10) et ladite seconde feuille (14) un espace dans lequel s'écoule un fluide caloporteur sous la forme d'une lame, l'espace compris entre la première et la seconde feuille étant rempli d'air afin de constituer un isolant thermique. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support (10) est réalisé en un matériau plastique expansé, chargé à l'aide d'un produit lui conférant un pouvoir absorbant élevé. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit matériau plastique est choisi dans le groupe comprenant le polystyrène et le polyéthylène, la charge pouvant etre constituée de noir de fumée ou d'oxydes métalliques. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface dudit support en contact avec la lame du fluide caloporteur est munie d'un revêtement absorbant le rayonnement solaire. 5 - Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que les deux feuilles (12 - 14) sont réalisées en verre ou en matière plastique transparente. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface absorbante (20) du support (10) est pourvue de rainures, de trous ou d'aspérités, afin d'augmenter le pouvoir absorbant de cette surface. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que certains éléments sont courbés afin de laisser jouer librement les dilatations thermiques 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on ajoute au fluide caloporteur circulant dans le capteur un agent chimique renforçant son pouvoir absorbant ou réfléchi ssant, tel que, notamment, du sulfate de cuivre. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le fluide caloporteur est de l'eau. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la seconde feuille (14) de matériau transparent au rayonnement solaire est recouverte, sur sa face en contact avec le fluide caloporteur, d'un matériau destiné à absorber le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge émis par la surface absorbante dudit support (10). 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite seconde feuille (14) est munie, sur sa face en contact avec le fluide caloporteur, d'un revêtement réfléchissant le rayonnement infrarouge émis par la surface absorbante du support (10). 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ledit support('l0) est réalisé en un matériau plastique extrudé, chargé à l'aide d'un produit lui conférant un pouvoir absorbant élevé.