Brevet FR2375556A1 — publié le 19780721

La présente invention a pour objet des capteurs solaires plans ayant une face absorbante a redans et une face arrière plane. La distance entre les deux faces est calculée de façon à obtenir un volume de fluide caloporteur= en principe de liteau, à chauffer et en stockage, selon les besoins de l'installation. Le secteur technique de l'invention est celui- de la construction des capteurs solaires ou nsolateurs plans. L'absorbeur proprement dit des capteurs solaires plans, connus à ce jour, est constitué généralement de tubes juxtaposés ayant une section plus ou moins aplatie, qui peuvent porter ou non, des ailettes. Certains capteurs comportent des absorbeurs qui sont constitués comme les radiateurs de chauffage central, c'est-à-dire~de surfaces d'échange en tôle d'acier emboutie ou en tôle d'aluminium traitée. Pour obtenir le meilleur rendement de ces capteurs connus, il faut incliner ceux-ci de telle sorte que le plan du capteur soit sensiblement perpendiculaire aux rayons solaires ce qui complique l'installation des capteurs. Dgautre part, les capteursplacés en façade, sur unmur vertical, ne peuvent être inclinés. Un objectif de. la présénte invention est de procurer des capteurs plans destinés à être placés verticalement, par exemple sur un mur exposé sud, sud-est ou sud-ouest et dont la-surface recevant le rayonnement solaire présente une forme particuliere qui ameliore l'absorption de l'énergie solaire. tin autre objectif de l'invention est de procurer des capteurs solaires plans, faciles à fabriquer. Un autre objectif est de procurer descapteurs solaires plans qui peuvent être placés contre une façade ou contre un mur sans présenter une surface uniformément sombre afin d'améliorer l'aspect architectural des bâtiments dont certaines façades sont recouvertesSde Ide capteurs plans. Un capteur solaire selon l'invention comporte, de façon connue, un absorbeur qui constitue un réservoir de capacité variable avec l'épaisseur, dans lequel circule un fluide caloporteur. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un capteur dont la face avant de I'absorbeur qui reçoit le rayonnement solaire est constituée par une plaque à redans et-dont la face arrière est constituée par une plaque plane. Les redans- de la plaque avant sont dissymétriques, les angles au sommet desdits redans sont de I-'ordre-de 900. Ils peuvent varier légèrement selon les régions et le site. Les arêtes sont arrondies pour éviter les effets statiques. Dans un mode de réalisation préférentiel, la plaque qui constitue la face avant est une tôle métallique emboutie, pliée ou extrudée, afin de présenter des redans. De préférence, les faces externes successives des redans sont alternativement absorbantes et réfléchissantes. La présente invention a pour résultat de nouveaux produits qui constituent des capteurs plans perfectionnés. Les capteurs plans selon l'invention sont destinés, plus particu lièrement, à être placés contre un mur vertical. Dans ce cas, l'ensemble absorbant est disposé verticalement et les redans sont horizontaux. Les faces des redans qui sont dirigées vers le sol sont, de préference, réfléchissantes ou de couleur claire. Si elles sont absorbantes, elles peuvent être d'une teinte différente de celle des faces orientées vers le haut, de sorte que,dans les deux cas, les capteurs selon l'invention présentent un aspect extérieur formé de bandes alternées de couleurs dif férentes et non un aspect uniformément sombre. En faisant varier la distance entre les deux faces, la capacité des capteurs peut varier de 5 litres au m2 à 100 litres au m2, ou davantage, de façon à être à la fois un absorbeur et un stockage primaire. Ce stockage primaire permettra donc de diminuer le volume du stockage habituel. Dans le cas où il est disposé verticalement, un capteur selon l'invention comporte avantageusement un volet isolant qui est articulé le long du bord inférieur du capteur. La nuit, ce volet est rabattu contre le capteur, de telle sorte qu'il réduit les déperditions par rayonnement. Cette protection contre les déperditions est particulièrement indispensable lorsque le capteur forme réservoir de stockage primaire. Le volet peut être également rabattu lorsque la température de sortie des eaux, en tête du capteur, est inférieure à la température d'impact du soleil. Avantageusement, ce volet comporte une face intérieure réfléchissante. On peut faire varier l'inclinaison du volet suivant les saisons ou suivant les heures de la journée, afin de renvoyer le maximum des énergies sur la face des redans qui sont tournés vers le bas. Bien entendu, l'application des capteurs selon l'invention n'est pas limitée au cas où il sont placés verticalement. Ils peuvent aussi être utilisés en position horizontale ou inclinée. Un avantage des capteurs selon l'invention est la facilité de fabrication. La face avant de l'absorbeur est une tôle métallique, par exemple, une tôle d'acier ou d'aluminiums qui est mise en forme aisément par emboutissage. On peut également utiliser un profilé extrudé. La forme à re dans permet de disposer les-surfaces absorbantes sensiblement perpendiculai res à la direction des rayons lumineux d'ou une meilleure absorption de ceux ci, tout en plaçant le capteur -contre un mur vertical Dans ce cas, l'angle que font avec le plan horizontal,Zles faces des redans tournées vers le so leil est choisi en fonction de -la latitude des lieux. Les arêtes arrondies des redans réduisent les déperditions de calories. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui repré sentent, sans- caractère limitatif, des exemples deéalisation de capteurs selon 1' invention. La figure 1 est une vue en -perspective d'un mode de réalisation d'un capteur selon l'invention. La figure 2 est une coupe verticale de la figure 1. La figure 3 est une coupe verticale partielle à plus grande échelle. Toutes ces figures représentent un capteur solaire plan 1 qui comporte, de façon connue - un réservoir absorbeur fixe 2, de forme générale plane, dans lequel circule ul fluide caloporteur 3 qui rentre -dans le réservoir absor beur par intube 4 et ressort par un tube 5; - un écran transparent 6, par exemple une vitre ou une plaque de matière plastique transparente; - un matelas isolant thermique 7, par exemple un matelas en fibres de verre ou d'amiante ou une plaque de matériau cellulaire ou expansé tel que de la mousse de polyuréthane ou de polystyrène expansé; - un caisson rigide 8 qui contient, eventuellement, le mécanisme pour ramener le volet 9. Ce dernier est manoeuvré par une commande, soit manuelle, soit électrique ou automatique, par exemple par solarimètre ou microprocesseur On décrit, à titre d'exemple, un capteur vertical qui peut être placé contre un mur, étant bien précisé que cette application n'est pas limitative. Un capteur selon l'invention peut comporter avantageusement, en outre, un volet isolant 9 qui obture pendant la nuif la face avant du capteur pour eviter les déperditions calorifiques et-cevolet, qui fait l'objet d'une demande de brevet antérieure, peut hêtre un volet coulissant ou un volet pivotant autour d'une charnière. Dans le cas d'un capteur vertical selonl'invention, le volet 9 est articulé autour d'un axe horizontal 10 situé le long du bord inférieur du capteur. La face interne Il du volet 9 est réfléchissante de sorte que dans la journée elle renvoie les rayons solaires vers l'absorbeur 2. Par exemple, le volet 9 est composé d'une plaque 11 en aluminium poli ou d'une glace et d'un matelas isolant 12 qui peut être une couche en béton de verre expansé, en béton de ciment allégé ou en un matériau cellulaire. Pendant la journée, on peut faire varier l'inclinaison du volet 9 en fonction de la hauteur du soleil qui varie selon les saisons et même au cours de la journée. L'originalité essentielle des capteurs selon l'invention réside dans le fait que la face avant 13 de l'absorbeur, c'est-à-dire la face qui reçoit les rayons solaires, est constituée par une plaque à redans, tandis que la face arrière 14 est constituée par une plaque plane. Dans les exemples représentés, les redans sont dissymétriques, c'est-à-dire qu'ils sont formés de bandes alternées 13a et 13b, dont les largeurs sont différentes. Les bandes 13a sont tournées vers le haut, tandis que les bandes 13b sont tournées vers le sol, de sorte que, vu de face, le capteur presente l'aspect d'une persienne. L'angle a que forment entre elles les bandes 13a et 13b est, de préférence, de l'ordre de 900 + 100. Les arêtes entre deux bandes successives sont arrondies afin de réduire les déperditions de calories. La face avant 13 est constituée, de préférence, par une tôle métallique emboutie ou par un profilé extrudé de sorte que la fabrication des capteurs selon l'invention soit aisee. Afin d'améliorer la rigidité transversale, les capteurs selon l'invention comportent avantageusement des raidisseurs internes 15 qui sont parallèles aux redans et qui relient entre elles les faces avant et ar rière de l'absorbeur. Ces raidisseurs sont perforés pour permettre la circulation du fluide caloporteur. Ils sont situés dans le creux des ondulations là où la distance entre les faces avant et arrière est la plus faible. De préférence, ces raidissuers 15 sont prolongés par une bande de tôle 16 qui est soudée sur la face interne d'une bande 13a. De plus, les capteurs selon l'invention comportent avantageusement des épingles 17 de conduction thermique qui sont fixées à la face interne des bandes 13a et qui baignent dans le fluide caloporteur 3. Avantageusement, les faces 13b qui sont tournées vers le sol sont d'une teinte moins sombre que les faces 13a qui reçoivent directement le rayonnement solaire, de sorte que l'aspect extérieur du capteur est celui de bandes alternées, de teinte differente. Ceci- permet d'éviter de grandes surfaces uniformément sombres, ce qui est très important pour l'aspect architectural des façades, sans nuire au rendement du capteur puisque les faces moins sombres qui sont réfléchissantes, ou moins absorbantes, sont celles qui reçoivent peu d'énergie. En variante, dans le cas où lton utilise volet 9 comportant une face interne 11 réfléchissante, les faces 13b peuvent être soit réfléchissantes, de sorte qu'elles renvoient vers les faces absorbantes 13a la lumière rteflechie par le miroir -11, soit simplement absorbantes. A titre d'exemple, non limitatif, on donne ci-après des valeurs numériques en se référant aux repères dimensionnels indiqués sur la figure 3 a = 90 + 10 ss = y = 270 +100 0,005 m b varie suivant la capacité du capteur désirée qui peut être comprise, par exemple, entre 52/m2 et 100 g/m2, de sorte que ltabsorbeur constitue en même temps un réservoir d'accumulation.- 0,03 d est variable. L'inclinaison des faces 13a et 13b varie avec la latitude--du lieu. Les chiffres ci-dessus correspondent à une latitude de ltordre de- 44 et lton sait que la hauteur du soleil h varie dans ce cas, -entre 230 au solstice d'hiver et 690 au solstice d'été. On choisit un angle ss légèrement plus grand que la hauteur du soleil au solstice d'hiver sorte que dans la période qui s'étend de part et d'autre du solstice, les rayons solaires sont sensiblement perpendiculaires aux faces absorbantes 13a et on obtient donc le meilleur rendement dans la période la plus défavorable, sans aucune ombre portée des ondulations les unes sur les autres. Aux équinoxes et en été, -au contraire, il existe des ombres portées, mais ce n'est pas génant car la puissance du capteur excède alors les besoins. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les parties constitutives des capteurs plans, qui viennent d'entre décrits à titre d'exemples, pourront être remplacées par des parties équivalentes, remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Capteur solaire plan comportant un absorbeur dans lequel circule un fluide caloporteur, caractérisé en ce que la face de l'absorbeur qui re çoit le rayonnement solaire est constituée par une plaque à redans et la face arrière est constituée par une plaque plane. 2 - Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les redans de la plaque avant sont dissymétriques. 3 - Capteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce que les angles au sommet desdits redans sont de l'ordre 900 et les aretes sont arrondies. 4 - Capteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ca ractérise en ce que ladite plaque à redans est une tôle métallique em boutie,pliée ou extrudée. 5 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la teinte des redans tournés vers le soleil est plus sombre que celle des autres redans alternant avec les précédents. 6 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des raidisseurs internes perforés, parallèles aux arêtes des-redans,qui relient entre elles les faces avant et arrière. 7 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des épingles de conduction thermique qui sont fixées à la face interne de la surface absorbante et qui baignent dans le liquide caloporteur. 8 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, destiné à être placé verticalement ou incliné, caractérisé en ce que les redans sont disposés horizontalement 9 - Capteur selon les revendications 5 et 8, caractérisé en ce que les faces des redans tournées vers le soleil, sont absorbantes et celles dirigées vers le sol sont réfléchissantes. 10 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte un volet isolant qui est articulé autour d'un axe horizontal situé le long du bord inférieur du capteur et qui est relevé pour obturer la face avant du capteur lorsque la température externe descend au-dessous d'une limite déterminée. 11 - Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la face in terne dudit volet est réfléchissante. 12 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte des surfaces réfléchissantes situées à l'avant du capteur qui sont orientées pour diriger les rayons réfléchis vers l'absorbeur. 13 - Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'absorbeur, c'est-à-dire la largeur des bords supérieur, inférieur et latéraux, qui relisent 1a face avant à redans et la face arrière, est variable de sorte que la capacité de liquide caloporteur par unité de surface varie et que l'absorbeur fait en même temps fonction de réser voir d'accumulation primaire.