Brevet FR2360049A1 — publié le 19780224

L'invention due à la collaboration de M. Carcel GOUPY concerne un collecteur d'énergie solaire du type comportant une première plaque d'insolation ayant une face exposée au soleil, une deuxième plaque espacée de la première plaque, une couche de gaz disposée entre lesdites plaques, des canaux de fluide caloporteur et un isolant thermique de support desdits canaux de fluide caloporteur. L'emploi des matières plastiques dans la eonstruction des collecteurs d'énergie solaire s'est limité jusqu a présent à la fabrication des supports des canaux de fluide dans le but d'éviter les pertes de chaleur et à rigidifier lten- semble de la structure du collecteur. Du fait que les matières plastiques retiennent les quantités de chaleur qui leur sont communiquées, les parties du collecteur destinées à la conduite et à la diffusion de la chaleur du fluide caloporteur ont été réalisées en métal. L'invention a pour objet un module collecteur d'énergie solaire en matière plastique destiné à faire partie d'une batterie de collecteurs. Un autre objet de l'invention est un module collecteur d'énergie solaire particulièrement robuste insensible à la corrosion. Un troisième objet de l'invention est un module couplable à une batterie collectrice d'énergie solaire ne nécessitant pas de tuyauteries de raccordement. Un quatrième objet de l'invention est un module collecteur d'énergie solaire ayant une bonne résistance à la chaleur en l'absence de fluide caloporteur. Conformément à l'invention, les canaux de fluide caloporteur sont délimités par des gorges formées sur le fond surélevé d'un bottier support plastique et par la deuxième plaque, tandis que les parois du bottier sont conformées en surface d'appui de ladite plaque et portent des moyens d'assemblage et des ouvertures d'entrée et de sortie du fluide caloporteur. Dans le collecteur ainsi réalisé, le fluide caloporteur est directement en contact avec la paroi plastique soumise au rayonnement solaire Cette paroi, de teinte noire, se comporte en partie comme une surface réfléchissante. La configuration de cette paroi sous forme de canaux permet au fond de chaque canal élémentaire de réfléchir le rayonnement et de le concentrer dans la masse du fluide caloporteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation du collecteur d'énergie solaire en référence au dessin annexé dans lequel - La figure 1 est une vue en plan d'un module collecteur d'énergie solaire. - La figure 2 est une coupe partielle du module selon la ligne II - II de la figure 4. - La figure 3 est une coupe partielle du module selon la ligne III - III de la figure 4. - La figure 4 est une vue en plan agrandie d'une partie du module. - La figure 5 est une coupe partielle d'un assemblage de 2 modules. Le module représenté à la figure 2 comporte essentiellement un bottier (i) dont le fond (2) est surélevé par rapport à la base de fixation (21). Le fond surélevé (2) délimite avec la base de fixation (2s) une cavité (22) qui reçoit un ensemble d'isolation approprié au support du module (mur, charpente, etc.). La paroi latérale (3) du module présente un enfoncement latéral (6) qui constitue les logements d'organes de fixation. Ainsi l'enfoncement (6) constitue le logement des boulons d'assemblage inférieurs (7) et des vis de fixation (8) qui assurent respectivement la liaison entre deux modules adjacents et la liaison du module sur son support. L'enfoncement (6) contient également les bossages (9) dont chacun est percé d'un orifices (10) qui constitue l'orifice d'entrée ou de sortie du fluide caloporteur, ainsi que le logement d'une série de boulons d'assemblage supérieurs (11). Les orifices tels que (10) débouchent dans une cavité (12),disposée en-dessous du fond surélevé (2),qui alimente les canaux de circulation de fluide transversaux (13). Les canaux t3) sont limités latéralement par des murets (14) et s'étendent parallèlement pour déboucher dans un collecteur (15) qui s'étend transversalement à l'axe longitudinal des canaux (13) et qui constitue la surface en pente du fond surélevé (2). Les canaux (13) ont une section rectangulaire ou parabolique. Dans ce dernier cas, la surface du canal agit à la manière d'un miroir et les rayons solaires réfléchis sont concentrés dans la zone du foyer située au sein du fluide caloporteur. Le bottier (1) présente par ailleurs deux axes de symétrie perpendiculaires XX', YY' et sa partie haute constitue le cadre d'une première paroi transparente scellée (16). Un épaulement (17) du bottier qui est formé sur sa paroi latérale (3), et le sommet des murets (14) constituent le support d'une deuxième paroi transparente scellée (18). La deuxième paroi (18) délimite donc avec les murets (14) les canaux de circulation (15) et elle est séparée de la première paroi (16) par une couche d'air ou de gaz. Une chambre cylindrique (19)délimitée par le bossage (9) et un anneau de protection (20) moulé avec le boftier,constituentle logement d'un manchon de raccordement et d'assemblage (21) destiné au raccord étanche de deux modules. Le manchon de raccordement ou d'assemblage (21) est réalisé suivant des techniques connues à l'aide de mélanges résistant bien au fluide choisi, à l'ozone, aux températures d'utilisation, aux intempéries et au fluage sous compression et nllongement. Dans un mode d'exécution proposé, le bottier moulé (1) est réalisé à partir de matières thermodurcissables telles que les résines phénoliques, epoxydes ou polyesters renforcées de charges minérales ou organiques telles que des fibres de verre et colorées en noir à l'aide d'oxydes métalliques ou de noirs de carbone. Les deux parois transparentes (16) (18) peuvent être constituées par du verre ou des matériaux organiques tels qu'un polycarbonate ou polyméthacrylate de méthyle. Suivant une disposition préférée, la deuxième paroi (18) est réalisée en verre et est scellée par un cordon de mastic tel qu'un mastic polyuréthane mono ou un mastic en élastomère silicone composant durcissant par action de l'humidité / et la première paroi (16r est - constituée par une plaque de verre ou-de polyméthacrylate de méthyle transparente incolore ou colorée lorsque des effets de présentation sont recherchés par l'accolement de modules colorés, éventuellement de diverses couleurs.Cette première paroi peut être également scellée à l'aide de mastics tels que des produits à base polyurethane, polyisobutylène ou fixée mécaniquement avec un joint caoutchouc intermédiaire assurant une étanchéité à la pluie et permettant le démontage. L'ensemble d'isolation thermique est constitué à l'aide d'un ou de plusieurs isolants thermiques de nature différente, de telle manière que l'on puisse, en particulier, employer des corps peu coûteux se présentant en plaques (23) tels que des polystyrènes ou polgurethanes expansés ou desmatières fibreuses (amiante, laine de verre, laine de roche) enfermées par exemple entre deux couches de papier (24), ces plaques sont solidarisées au bottier (1) par cqulée d'un produit expansé (25) venant remplir le reste de la cavité. Ce produit coulé peut être par exemple un polyurethane expansé rigide, de densité 20 à 200 g/litre ou tout autre produit à cellules fermées évitant la pénétration possible de l'humidité. L'ensemble d'isolation pourrait être également un produit non expansé lorsque les questions de poids ne se posent pas, tel qu'un béton de résine par exemple. L'assemblage des modules (1) est assuré au moyen des manchons de raccordement (21) et au moyen des boulons (7), (11). Le serrage des manchons est assuré au moyen des boulons (7), (11) (figures 2, 3, 5). L'accès aux boulons (7), (11) est facilité par des alvéoles (26) qui seront remplies après montage par un produit isolant (27) (figures 2 et 3). Les alvéoles (26) sont constituées par la paroi du bottier et par l'isolant thermique qui remplit incomplètement la cavité (22). Après avoir effectué l'assemblage des deux modules, on assure l'étanchéité de l'ensemble à l'aide d'un cordon de mastic (28) (figure 5). Selon le mode préféré de l'invention, le fluide caloporteur sera l'eau et les débits de fluide sont ajustés en fonction du rendement du module, de telle manière que la température de l'eau n'excède jamais 1000 afin d'éviter des mises en pression des canaux d'écoulement. La circulation de l'eau peut être favorisée par une pompe permettant de vider les modules lorsque cela est nécessaire (cas du gel la nuit). Lorsque le bottier (1) est réalisé en matière thermodurcissable et équipé d'une paroi transparente (16) en verre le module peut subir, sans inconvénient, une insolation à sec (sans circulation d'eau) susceptible de porter le boiter à 1500. Les principaux avantages du module collecteur conforme à l'invention sont les suivants - L'élément modulaire est autoporteur et possède ses propres moyens de fixa tion. il est réalisable par des procédés industriels et peut être assemblé aux dimensions totales désirées. avec une étanchéité satisfaisante qui le met à l'abri de la corrosion. - Le module peut être aisément vidangé et il présente une bonne résistance "à sec". - Le module offre de grandes possibilités d'assemblage sans apports de tuyauteries supplémentaires et permet la confection d'ensembles étanches à la pluie. REVEEDICATIONS 1 - Collecteur d'énergie solaire du type comportant une première paroi transparente ayant une face exposée au soleil, une deuxième paroi transparente espacée de la première paroi, une couche de gaz disposée entre lesdites parois, des canaux de fluide caloporteur et un isolant thermique de support desdits canaux de fluide caloporteur; Caractérisé par le fait que les canaux (13) de fluide caloporteur sont délimités par des murets (14) formés sur le fond surélevé (2) d'un boitier plastique (i) et par la deuxième paroi (18) tandis qu'un épaulement (17) formé sur la paroi latérale du boîtier constitue la surface d'appui de ladite paroi transparente et que la paroi latérale du boîtier porte des orifices (10) d'entrée et de sortie du fluide caloporteur. 2 - Collecteur d'énergie solaire selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les ouvertures d'entrée et de sortie (10) du fluide caloporteur débouchent dans une cavité (12) d'alimentation des canaux de circulation (13) du fluide caloporteur qui est disposée en-dessous du fond surélevé (2) du bottier plas tique (1). 3 - Collecteur d'énergie solaire selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les canaux de circulation (13) du fluide caloporteur sont de section para bolique. 4 - Collecteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que le fond surélevé (2) du bottier (1) délimite avec sa base de fixation (2 ) une cavité (22) contenant un ensemble d'isolation. 5 - Collecteur d'énergie solaire selon la revendication 4 caractérisé par le fait que l'ensemble d'isolation contenu dans la cavité (22) délimitée par le fond surélevé (2) et le support du bottier contient au moins un isolant ther mique. 6 - Collecteur d'énergie solaire selon la revendication 5 caractérisé par le fait que l'isolant thermique (23) remplit incomplètement le bottier (1) et délimite avec une partie de la paroi latérale de la cavité des alvéoles (26) contenant les moyens d'assemblage (7), (11) des collecteurs. 7 - Collecteur d'énergie solaire selon la revendication 6 caractérisé par le fait que les alvéoles d'accès aux moyens d'assemblage (7), (11) des collecteurs contiennent un isolant thermique (27). 8 - Collecteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que la paroi latérale (3) du bottier (i) présente un enfoncement (6) qui constitue le logement d'organes de fixation (8) et d'as semblage (7, 11, 21). 9 - Collecteur d'énergie solaire selon la revendication 8 caractérisé par le fait que l'enfoncement (6) de la paroi latérale du boîtier contient des bossages (9) percés d'orifices (10) d'alimentation et d'évacuation de fluide caloporteur munis de manchons de raccordement (t4) de deux bossages appartenant respecti vement à deux boîtiers assemblés.