Brevet FR2392333A1 — publié le 19781222

La présente invention se rapporte au domaine des capteurs d'énergie solaire. Elle a plus particulièrement pour objet un fluide a e caloporteur, assurant le transfert thermique, dont lee propriétés thermiques sont alliées à des propriétés absorbantes de l'énergie solaire. Deux principaux types de collecteurs d'énergie solaire sont connus - les collecteurs de type plan, constitués par une surface absorbante plane couplée à une circulation de fluide ; - les collecteurs de type tubulaire, constitués par une surface absorbante cylindrique dans laquelle circule le fluide caloporteur. Ces collecteurs sont habituellement constitués en verre ou en métal et recouverts dune couche absorbante, déposée par voie physique ou chimique. Or, dans le cas du verre, un tel dépôt est très difficile à réaliser, ce qui augmente sensiblement le prix de revient du collecteur solaire tout entier. Afin de pallier cette difficulté, la présente invention a pour objet un fluide caloporteur présentant des propriétés absorbantes de llénergie solaire, afin d'éviter au niveau du collecteur l'utilisation d'une couche absorbante distincte - D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, illustrée par les figures annexées qui représentent - la figure 1, une vue en coupe longitudinale d un premier mode de réalisation d1un capteur selon l'invention, du type circuit fermé - la figure 2, une vue en coupe longitudinale d'un second Lode de réalisation d1un capteur selon l'invention, du type circuit curert. ':L ces différentes figures les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments Sur la figure 1 est représenté un mode de réalisation d'un capter d'anergie solaire fonctionnant en circuit ferm, Ce type de capteur est décrit par exemple dans la demande de brevet français No 76.13002 et la demande de certificat d'addition N0 17.8529. Ce capteur est constitué par un tube 2, qui peut être réalise, en métal ou, comme représenté sur la figure, en matériau transparent, et qui comporte deux parties : un évaporateur (partie 21) et un condenseur (partie 22), séparées sur la figure par un axe XX. Le tube 2 contient un fluide imprégnant un système capillaire 3, placé contre la paroi interne du tube. Ce système capillaire peut être réalisé de toute façon connue, notamment comme décrit dans les demandes de brevet-et de certificat d'addition précitées. Sur le plan de ses propriétés thermiques, le fluide choisi doit avoir une chaleur latente de vaporisation élevée, afin d'emmagasiner une grande quantité de chaleur, et une pression partielle au point d'ébullition suffisamment élevée pour- produire de la vapeur en grande quantité. La mise en place du liquide s'effectue de la façon suivante : on procède à la saturation du système capillaire 3 par le fluide en phase liquide dans le cas dune matière absorbante, ou à son mouillage dans le cas d'une matière alvéolée ou poreuse, puis le vide est réalisé à l'intérieur du tube ?, Jusqutà ce que soit obtenue une atmosphère ne contenant que de la vapeur du fluide considéré, à la pression de vapeur saturante.En fonctionnement, le flux solaire incident (L) capté par le dispositif vaporise le fluide dans la partie évaporateur (21). la vapeur ainsi produite se déplace vers le point froid qui est la partie 22, ou condenseur, non exposée au rayonnement solaire, où elle se condense n perdant de sa chaleur au profit du milieu ambiant. Le liquide condense' revient alors vers l'évapo- rateur 21 grâce au système capillaire 3, et le cycle recommence. Afin d'éviter les pertes de chaleur par conduction et convection, il est préférable- de placer au moins l'évaporateur 21 sous vide, comme représenté sur la figure où ce dernier est enfermé dans une enveloppe transparente 1, munie de picots il qui assurent le maintien du tube 2. L'enveloppe 1 est fixée sur le tube 2 au moyen de joints 12, selon par exemple l'un des modes de réalisation décrits dans les demandes de brevet et certificat d'addition citées ci-dessus. Enfin, la captation du rayonnement incident peut être améliorée par une couche réflectrice placée par exemple sur la surface infé rieure, intérieure ou extérieure, de l'enveloppe 1. En ce qui concerne l'absorption de l'énergie incidente, il était connu de déposer sur-ls tube 2 une couche spéciale absorbant l'énergie afin de la transformer en rayonnement infra-rouge pour chauffer le fluide, à travers la paroi du tube 2. Toutefois ainsi qu'il a été mentionné plus haut, le dép8t d'une telle couche sur le tube 2, lorsque celui-ci est en verre, présente de grandes diffi cultés technologiques.Dans le dispositif selon l'invention, cette couche absorbante est supprimée et sa fonction est remplie par le fluide lui-même. Celu1-ci doit alors avoir la propriété d'absorber l'énergie solaire sans se dégrader dans l'intervalle ae longueurs d'onde 0,3 à 1 . Dans le cas ou le cycle de fonctionnement comprend une phase de distillation et lorsque la substance absorbante n'est pas intrinsèquement volatile, celle-ci doit être choisie afin de pouvoir être entraînée dans la vapeur du soluté et ne pas former d'tlöts. Parmi les corps qui conviennent, on peut citer les suspensions colloidales, du type particules de carbone en suspension dans de l'eau ou dans un milieu organique. Enfin, en ce qui concerne la ré-émission d.u fluide dans l'infrarouge, une partie de celle-ci est absorbée par la paroi du tube 2 lorsqu'elle est en verre et, dans tous les cas, il est possible de recouvrir la surface extérieure du tube 2 d:une couche 4 réfléchissant le rayonnement infra-rouge, telle que de l'oxyde d'indium In203. la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un capteur selon l'invention, du type circuit cuvert. Sur cette figure 2, on trouve un tube 20, transparent ou métallique, remplaçant le tube 2 de la figure 1, ouvert à ses deux extrémités, dans lequel circule un fluide 20 ayant les mêmes propriétés dtabsorption que celui qui imbibe le système capillaire 3 de la figure 1 et pouvant également hêtre constitué par une suspension colloïdale du type indiqué ci-dessus. Dans la partie soumise au rayonnement soit rez le tube 20 peut être placé sous vide dans une enveloppe transparente 10, de façon analogue à ce qui est décrit ci-dessus, et recouvert d'une couche 4 réfléchissant le rayonnement infra-rouge. Les modes de réalisation des capteurs d'énergie solaire décrits ci-dessus ne le sont bien entendu qu'à titre d'exemple non limitatif, et ctest ainsi que la réalisation de capteurs plans entre dans le cadre de l'invention. R E V E N D -I C A T I O N S Fluide caloporteur pour capteur d'énergie solaire, ledit capteur comportant un tube en partie exposé à l'énergie solaire incidente et contenant le fluide, ce dernier étant caractérisé par Ae fait qu'il assure la conversion d'au moins une fraction de l'énergie incidente en rayonnement infra-rouge. 2. Fluide selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est constitué par une suspension colloSdale. 3. Fluide selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les particules en suspension comportent du carbone. 4. Fluide selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le milieu dé suspension est de l'eau. 5. Fluide selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le milieu de suspension est un milieu organique. 6. Capteur d'énergie solaire, comportant un tube en partie exposé à 1' énergie solaire incidente, caractérise par le fait que circule dans ce tube un fluide selon l'une des revendications précédentes. 7. Capteur d'énergie solaire, comportant un tube fermé, en partie exposé à l'énergie solaire incidente, comportant sur sa surface intérieure un système capillaire, caractérisé par le fait que le système capillaire est imprégné d'un fluide selon l'une des revendications 1 à 5. 8. Capteur selon l'une des revendications 6 ou 7,- caractérisé par le fait que la surface extérieure dudit tube est recouverte d'un matériau réfléchissant le rayonnement infra-rouge.