Brevet FR2357833A1 — publié le 19780203

La présente invention concerne une nouvelle structure de capteur apte à réaliser le piégeage des calories fournies par le rayonnement solaire, l'énergie étant recueillie par absorption directe ou après réflexion avec des pertes minimales. On oennatt déjà des structures de capteurs, utilisant une couche ou une feuille d'un matériau absorbant soumis au rayonnement solaire à travers un compartiment transparent placé sous vide, afin d'éviter les courants de conSectionZ la couche d'absorbant étant en contact par sa face opposée avec un circuit parcouru par un liquide, apte a extralrs les calories captées par l'absorbant, l'ensemble reposant genéra- lement sur un support isolant, évitant 1 déperdtion des calories entraînées par le fluide caloporteur.Plus partitu- lièrement encore, on a déjà prévu de combiner le compartrteP sous vide en contact avec la couche absorbante avec une ser e de tubes adjacents, transparents appliques sur cette couche, ces tubes placés sous vide étant revêtus interieurem s sur une partie au moins de ieur surface, par un dépôt réfléchis- sant disposé de telle sorte que le rayonnement lumineux incident non absorbé par impact direct sur la couche absorbante, se réfléchisse après traversée de la paroi de ces tubes por converger vers le circuit du fluide caloporteur.De telles solutions sont cependant onéreuses et difficiles à réaliser 3 une échelle industrielle, en particulier quoique non exclusivement pour constituer des élément de construction pour habitations ou autres En outre, les rendements calorifiques restent relativement faibles, les espaces délimités extérieurement entre les tubes adjacents étant le siège de fuites calorifiques non négligeables. La présente invention est relative à une nouvelle structure de capteur solaire qui permet d'améliorer conside- rablement les performances des réalisations antérieures, en autorisant une fabrication simple et facile à mettre en oeuvre en série. A cet effet, le capteur considéré se caractérise en ce qu'il comporte, appliquées sur un support isolant, deux enceintes superposées formées chacune de compartiments adjacents autoporteurs et séparés, la première enceinte, en contact avec le support, destinée à absorber l'énergie solaire étant parcourue par un fluide caloporteur ; la seconde enceinte réalisée en un matériau transparent au rayonnement solaire étant placée sous vide Selon un premier mode de réalisation l'énergie est entièrement absorbée par le fluide caloporteur Dans ce cas, la première enceinte, en contact avec le support: g es'c est. parcourue par un fluide caloporteur absorbant en totalité l'énergie solaire Selon un deuxième mode de réalisation, l'énergie solaire n' est absorbée qui en partie par le fluide caloporteur Dans ce cas, la première enceinte en contact avec ie support, comporte une couche interne d7un matériau absorbant, placés su le I-ond oppose à la seconde enceinte Selon une cacactéristique particulière, les deux enceintes sont isolées 1Rune de i rJau.re par un élément de séparation intermédiaire revatuS vers la deuxième enceinte, d'un dépôt d'un matériau réléchissant l'infrarouge, renvoyant vers la couche absorbante le rayonnement dans la première enceinte Dans un mode de réalisation prféré de l'invention, chaque enceinte est constituée par un fond de forme génerale plane, présentant des cloisons perpendiculaires, délimitant les compartiments adjacents Dans une première variante, la plaque de fond est continue, les cloisons délimitant les compartlments étant venues de fabrication avec la plaque Dans une autre variante, la plaque de fond est constituée par une paroi continue, comportant des saillies à flancs parallèles délimitant les cloisons perpendiculaires de séparation des De préférence, le matériau absorbant de la première enceinte est prévu pour capter les radiations lumineuses dans la gamme des longueurs d'ondes, comprise entre 0,3 et 5 u. Le fluide caloporteur circulant dans les compartiments de la première enceinte est constitué par de l'eau Le dépôt réfléchissant est de préférence à base d'oxyde d'étain Enfin, les première et seconde enceintes sont de toute façon avantageusement réalisées en plastique ou en verre Il y a lieu de noter que le dépot réfléchissant appliqué contre la surface de l'élément de séparation entre les deux enceintes, présente l'avantage de masquer la couleur, généralement noire, de la couche absorbante de la première enceinte, ce qui autorise l'emploi du capteur solaire selon l'invention pour la construction de murs pour maisons d'habitation ou analogues, grâce à la rigidité des enceintes monoblocs utilisées. Avantageusement, et selon une caractéristique particulière, le dépit réfléchissant comporte des zones ajourées, formant motifs décoratif s visibles par l'extérieur de la seconde enceinte. D'autres caractéristiques d'un capteur solaire établi conformément à l'invention, apparattront encore à travers la description qui suit de deux exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel les Fig. 1 et 2 sont des vues en perspective partiellement arrachées, de deux variantes de réalisation de ce capteur. Sur la Fig. 1, le capteur solaire représenté est désigné dans son ensemble sous la référence 1. I1 comporte principalement un support en un matériau isolant thermique 2 qui, dans l'exemple de réalisation considéré, est de forme plane et contre lequel est appliqué le fond d'une première enceinte 3, cette enceinte étant elle-mi-me juxtaposée avec une seconde enceinte 4 de mème structure, mais retournée sur la première. Chacune des enceintes 3 et 4 se compose d'une plaque de fond, respectivement 5 et 6, en verre ou en matériau plastique approprié, obtenue par tout procédé de fabrication approprié et pouvant notamment présenter des dimensions relativement importantes. Sur ces plaques de fond sont rapportées ou venues de fabrication, notamment par moulage, des cloisons perpendiculaires respectivement 7 et 8, permettant de délimiter deux à deux dans chaque enceinte, des compartiments voisins mais séparés, tout en conférant au montage de ces deux enceintes l'une sur l'autre une rigidité convenable du fait de la structure monobloc de ces cloisons et des plaques de fond correspondantes. Le montage des enceintes l'une sur l'autre est réalisé de telle sorte que les cloisons 7 et 8 soient situées dans le prolongement les unes des autres, les plaques de fond 5 et 6 s' éten- dant parallèlement entre elles et parallèlement à la surface d'appui du capteur sur le support isolant 2. Les compartiments des enceintes 3 et 4 ainsi réalisés sont isolés les uns des autres, d'une enceinte à la suivante, par un élément de séparation 9, se présentant sous la forme d'une plaque intermédlaire, parallèle aux -plaques de fond 5 et 6, cette plaque 9, également en verre ou en plastique, étant solidaire des extrémités en regard des cloisons 7 et 8, pour fermer les compartiments correspondants. La plaque de fond 5 de la première enceinte comporte, dans sa surface opposée au support isolant 2, une couche mince 11 d'un matériau absorbant les radiations lumineuses, notamment dans la gamme des longueurs d'ondes comprise entre 0,3 et 5 p. Par ailleurs et selon une disposition importante de l'invention, la surface de la plaque de séparation 9, dirigée vers la seconde enceinte 4, est recouverte d'un dépôt d'un matériau réfléchissant l'infrarouge, notamment à base d'oxyde d'étain, apte à entre traversé par le rayonnement solaire reçu par le capteur, ce rayonnement pénétrant ensuite dans la première enceinte jusqu'à la couche de matériau absorbant 10, piégeant l'énergie calorifique transportée, le rayonnement éventuellement réfléchi dans la première enceinte étant alors renvoyé par ce dépot réfléchissant vers la couche absorbante. Afin d'assurer l'extraction des calories absorbées par la couche 11, les compartiments de la première enceinte 3 sont parcourus par un fluide caloporteur, généralement de l'eau. De plus, afin de limiter les courants de convection et les fuites thermiques à travers la seconde enceinte 4, les compartiments de celle-ci sont placés sous un vide convenable, la structure autoportante de l'enceinte formée par la plaque de fond et les cloisons perpendiculaires, permettant de résister convenablement aux efforts s exerçant sur les parois du fait de la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur. Le capteur solaire ainsi réalisé peut etre avantageusement utilisé pour constituer des éléments de construction, pour maisons d'habitation ou autres. A noter que dans cette application, le dépôt réfléchissant 10 permet de masquer la couleur généralement noire de la couche absorbante, qui serait autrement aperçue à travers la plaque de fond 6 de la seconde enceinte et la plaque de séparation 9. Le cas échéant, le dépit 10 peut comporter des zones ajourées 12, formant ainsi des motifs décoratifs à fond noir. La Fig. 2 montre une autre variante de réalisation reprenant une structure analogue à celle décrite en relation avec la Fig. 1. Le capteur 21 comporte un support isolant thermique 22 et deux enceintes superposées 23 et 24, séparées par une plaque intermédiaire 29. Le fond de la première enceinte est recouvert d'une couche 31 d'un matériau absorbant, tandis que la plaque de séparation 29 comporte, vers la seconde enceinte, un dépôt réfléchissant 30. Dans cette variante toutefois, et à la différence de la précédente, la structure des plaques de fond et des cloisons de séparation dans chacune des enceintes, met en oeuvre une paroi continue 32, présentant des saillies radiales à flancs sensiblement parallèles 33 et 34 pour réaliser ces cloisons 35. Une telle solution permet notamment par moulage d'un matériau transparent, de réaliser les enceintes du capteur, en une seule opération, ce qui simplifie encore la fabrication et abaisse le prix de revient. Eventuellement, les cloisons 7, 8 et 35 peuvent etre soudées à la plaque de séparation 9 ou 29. De même, l'eau constituant le fluide calo- porteur peut être additionneed'un produit "antigel". Bien entendu, il va de soi que 11 invention ne se limite pas aux seuls exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. En particulier, le capteur considéré pourrait sans sortir du cadre de l'invention, présenter un profil légè- rement bombé ou autre, au lieu d'une forme plane comme dans les exemples précédents. REVENDICATIONS 1. Capteur solaire, caractérisé en ce qu'il comporte appliquées sur un support isolant, deux enceintes superposées formées chacune de compartiments adjacents autoporteurs et séparés ; la première enceinte, en contact avec le support, destinée à absorber l'énergie solaire étant parcourue par un fluide caloporteur ; la seconde enceinte réalisée en un matériau transparent au rayonnement solaire étant placée sous vide. 2. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première enceinte, en contact avec le support est parcourue par un fluide caloporteur, absorbant en totalité 1' énergie solaire. 3. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première enceinte, en contact avec le support comporte une couche interne d'un matériau absorbant, placée sur le fond opposé à la seconde enceinte. 4. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux enceintes sont isolées l'une de l'autre par un élément de separation intermédiaire revêtu vers la deuxième enceinte d'un dépôt d'un matériau réfléchissant vers la couche absorbante le rayonnement de grande longueur d'onde dans la première enceinte. 5. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque enceinte est constituée par un fond de forme générale plane, présentant des cloisons perpendiculaires, délimitant les compartiments adjacents. 6. Capteur solaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque de fond est continue, les cloisons délimitant les compartiments étant venues de fabrication avec la plaque. 7. Capteur solaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque de fond est constituée par une paroi continue, comportant des saillies à flancs parallèles délimitant les cloisons perpendiculaires de séparation des compartiments. 8. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau absorbant de la première enceinte est prévu pour capter les radiations lumineuses dans la gamme des longueurs d'ondes comprise entre 0,3 et 5 p. 9. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide caloporteur circulant dans les caapartiments de la première enceinte est constitué par de l'eau. 10. Capteur solaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dépit réfléchissant est à base d'oxyde d'étain. 11. Capteur solaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dépit réfléchissant comporte des zones ajourées, formant motifs décoratifs visibles par l'extérieur de la seconde enceinte. 12. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde enceintes sont réalisées en plastique ou en verre.