Brevet FR2381979A1 — publié le 19780922

L'accroissement actuel du prix de l'énergie issue dS diverses sources classiques a fait apparaître sur le marché un certain nombre de types de capteurs d'énergie solaire. Toutefois, ceux-ci sont généralement destinés a une utilisation sur une grande échelle,par exemple pour la totalité d'un immeuble,et,même lorsqu'ils sont de petites dimensions et ne permettent d'obtenir qu'une quantité d'énergie limitée, ils ont un prix de revient élevé. Par suite, le cout de l'énergie ainsi obtenue est encore supérieur a celui de l'énergie ordinaire. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en réalisant un capteur d'énergie solaire qui présente un rendement élevé par rapport à son prix de revient et est ainsi particulierement adapté a la réalisation d'appareils ménagers. Cette invention a en effet pour objet un capteur d'énergie solaire qui comporte dans un boîtier incliné, entre une paroi isolante et une paroi transparente, au moins un tube de verre cylindrique argenté sur sa demi-circonférence en regard de la paroi isolante et traversé axialement par un tube métallique noir mat qui est parcouru par un fluide caloporteur. Selon un mode de réalisation préféré, les deux extrémités du tube métallique noir mat sont reliées entre elles à l'extérieur du boîtier pour former un circuit fermé, l'énergie pouvant être extraite de ce circuit par échange de chaleur ou directement. Bien entendu le nombre des tubes de verre ainsi que leurs dimensions peuvent varier en fonction de la puissance d'énergie désirée. La combinaison de la forme cylindrique des tubes argentés sur une partie de leur circonférence avec les tubes métalliques les traversant dans leur partie centrale permet d'ohtenir un double chauffage du fluide caloporteur à la fois directement à travers la paroi non recouverte du tube et par rayonnement de la chaleur rencontrantlesmiroirsforméspar la surface argentée. Par contre, le montage et la disposition des tubes de verre et métalliques d'une manière concentrique ne présente pas de difficulté technologique particulière de sorte que le capteur reste d'un prix de revient relativement faible. L'invention s'étend également à un appareil ménager alimenté en énergie à partir d'un capteur de ce type et notamment à un appareil comportant un socle de support du capteur proprement dit et également d'un réservoir d'eau qui est traversé par un serpentin formant une partie du circuit fermé du fluide caloporteur du capteur. Selon un mode de réalisation préféré, le socle est monté sur une glissière incurvée et est muni de moyens de commande de son orientation en fonction de la position du soleil. La description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins fera d'ailleurs ressortir des avantages et caractéristiques ae l'invention. Sur ces desssins: la Fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un appareil de chauffage d'eau au moyen d'un capteur solaire selon l'invention; la Fig. 2 est une vue de face du capteur luimême; la Fig. 3 est une vue partielle en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. I; la Fig. 4 est une vue partielle en coupe verticale d'un capteur selon une variante de réalisation. Le capteur ainsi représenté comporte un boitier 1 incliné par rapport à l'horizontale d'un angle d'environ 50 . Ce boîtier comporte en effet un cadre 2 qui supporte deux parois parallèles,une paroi de fond 4 formée par une plaque recouverte d'un matériau isolant de la chaleur 5, par exemple de l'amiante et sur la face opposée du boîtier au moins une vitre 6 parallèle à la plaque 4. De préférence, comme le montre la Fig. 1, le boîtier comporte deux vitres parallèles 6 et 8 ménageant entre elles un espace rempli d'air. De préférence, les parois latérales du boîtier 2 sont comme la plaque 4 recouvertes d'un revêtement en amiante 5 (Fig. 3). A liinterieur du boîtier 1 sont disposés un certain nombre de tubes cylindriques en verre 10 recouverts sur la moitié de leur circonférence d'un revêtement argenté intérieur ou extérieur, ce revêtement 12 étant disposé en regard de la plaque 4, tandis que la demi-circonférence voisine des vitres 6 et 8 est entièrement transparente.Chacun des tubes 10 est traversé axialement par un tube métallique 14 dont le diamètre est nettement inférieur à celui du tube 1O. Ce tube 14 est noir et mat et il est fixé dans le tube 10 de manière que le foyer du miroir formé à la demi-circonférence argentée se trouve à l'intérieur du tube 14* Comme le montre la Fig. 3, le tube 14 peut n'être pas rigoureusement coaxial au tube 10; il peut se trouver excentré en direction de la paroi transparente de ce tube. Le tube 14 est immobilisé par rapport au tube 10, par exemple au moyen de brides vissées sur lui en 16 à chacune de ses extrémités. En outre, il se prolonge de part et d'autre du tube 10 et traverse la paroi 4 du boîtier 1. A l'extérieur de ce bottier les deux extrémités du tube 14 sont reliées à une pompe ou à une soufflante 18 qui entraîne le fluide. De préférence, comme le montre la Fig. 1, la circulation du fluide caloporteur dans le tube 14 s'effectue en circuit fermé, ce tube comportant, entre la sortie du tube de verre 10 et la pompe 18, un serpentin 20 d'échange de chaleur avec le fluide à chauffer. Ce fluide est de préférence placé dans un réservoir calorifugé 22 dans lequel pénètre le tube 14 et qui est muni d'une entrée 24 et d'une sortie 26 du fluide à chauffer. Bien entendu, le serpentin 20 pourrait être remplacé par un réservoir de fluide chaud, le tube 14 étant alors relié à une source de fluide froid de façon à permettre l'extraction directe du fluide chauffé. Le nombre des tubes 10 ainsi que leur longueur est choisi en fonction de la quantité de fluide à traiter ainsi que de la température à obtenir et de l'importance de l'énergie solaire. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig.2, ces tubes sont au nombre de cinq, mais ceci n'est donné qu'à titre d'exemple. Chacun des tubes 10 est traversé par un tube 14 formant un serpentin 20. Les serpentins peuvent être disposés cote à côte dans le réservoir calorifugé 22 ou, selon une variante de réalisation, peuvent être entrecroisés les uns les autres de façon à limiter les pertes de chaleur. L'ensemble du boîtier 1 et du réservoir 2 est orienté en fonction de la direction du soleil au moment de l'utilisation. Les rayons du soleil traversent alors successivement les vitres 8 et 6 en effectuant un premier chauffage de l'air enfermé entre ces vitres, puis ils atteignent les tubes 10 et enfin les tubes 14 contenant le fluide caloporteur. La chaleur solaire atteint également les miroirs formés par les demi-circonférences argentées 12 qui renvoient la chaleur solaire en direction des tubes 14.On obtient ainsi un double chauffage de ces tubes à la fois par chauffage direct à travers les demi-circonferences transparentes et par rayonnement de la chaleur renvoyée: par les miroirs 12. Be diamètre des tubes 14 étant en outre nettement inférieur à celui des tubes 10, la température du fluide contenu dans ces tubes s'élève rapidement. La chaleur est transmise au fur et à mesure au serpentin 20, c'est-à-dire au liquide contenu dans le réservoir 22,puis le fluide caloporteur refroidi redescend en direction de la partie inférieure du tube 10. On a ainsi pu obtenir dans le centre de la France, au mois de Juin, une élévation de la température de liteau contenue dans le réservoir 22 de plus de 200 en deux heures entre 8 h 30 et 10 h 30 du matin. Le fluide caloporteur peut être de l'air puisé, mais il peut également être de l'eau ou de l'huile légère ou encore tout autre fluide approprié. Le liquide contenu dans le réservoir 22 peut par exemple être de l'eau destinée à l'alimentation des installations sanitaires ou au chauffage. De préférence, le boitier 1 ainsi que le réservoir 22 sont supportés par un socle 28 muni de roulettes 30 qui lui permettent de se déplacer sur des glissières 32 incurvées. Le déplacement est -commandé en fonction de l'heure et de la position du soleil, soit manuellement , soit au moyen d'une horloge schématisée en 34 sur la Fig 1 du dessin annexé. Dans ce dernier cas, le raccordement des entrée et sortieZ 24 et 26 respectivement, de fluide à traiter est effectué au moyen de raccords souples permettant le déplacement de l'appareil de chauffage par rapport aux canalisations de distribution. -Les tubes 10 étant comme le reste du boîtier l,simplement remplis d'air, la fixation du tube 14 sur eux n'exige alors pas d'étanchéité particulière. Toutefois, dans certains cas, il peut etre préférable de remplir les tubes d'un autre gaz, par exemple un gaz neutre ou même de faire le vide à l'intérieur de ces tubes. Dans ce cas bien entendu la fixation du tube 14 sur eux est réalisée de manière absolument étanche.Chacun des tubes 10 constitue ainsi une cellule rigoureusement indépendante. Les tubes 10 peuvent toutefois être constitués, comme le montre la Fig. 4, par une succession de cellules indépendantes superposées les unes aux autres et toutes traversées axialement par le même tube 14. Les cellules 40 ont,comme le tube 10, une section transversale circulaire et sont argentés sur la moitié de leur circonférence qui se trouve en regard de la paroi 4. Elles sont directement superposées les unes aux autres et le tube 14 est relié à chacune d'elles par une bride de raccordement 42. De préférence, cette bride de raccordement est munie d'un joint d'étan chéité qui ferme de manière étanche la cellule 40 et l'isole totalement des cellules directement inférieure et supérieure. Comme les tubes 10, les cellules 40 peuvent contenir de l'air ou un autre gaz. Elles peuvent également être maintenues sous vide, ce qui augmente la qualité de la transmission de chaleur. I1 est clair que la réalisation du tube 1O comme celle des cellules 40 ne présente pas de problème technique réel et que leur montage dans le boîtier s'effectue de manière extrêmement simple. Des brides ou des pinces placées à intervalles réguliers et solidaires de la paroi 4 peuvent suffire à les maintenir en place, ces tubes ne devant subir aucun effort mécanique. Par ailleurs, on constate que l'élévation de température du fluide caloporteur est importante et que par suite le rapport rendement coat du capteur est bon, ce qui le rend particulièrement adapté à la réalisation d'appareils ménagers tels que l'appareil de chauffage de liquide représenté sur la Fig. 1. - REVADICATIONS 1.- Capteur d'énergie solaire pour appareil ménager ou analogue qui comporte dans un boîtier incliné, entre une paroi isolante et une paroi transparente, au moins un tube de verre cylindrique argenté sur sa demi-circonférence en regard de la paroi isolante et traversé axialement par un tube métallique noir mat qui est parcouru par un fluide caloporteur. 2.- Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube métallique traverse la paroi du boltier et a ses deux extrémités reliées à l'extérieur de celui-ci à une pompe ou soufflante d'entraînement du fluide caloporteur. 3.- Capteur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un certain nombre de tubes de verre disposés parallèlement à l'intérieur du boitier et traversé chacun par un tube métallique de fluide caloporteur. 4.- Capteur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube métallique comporte à l'extérieur du boîtier un serpentin d'échange de chaleur avec un fluide à traiter. 5.- Capteur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube de verre cylindre est divisé en un certain nombre de cellules isoles les unes des autres de manière étanche. 6.- Capteur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tube de verre est maintenu sous vide. 7.- Appareil ménager destiné à la fourniture d'un fluide chaud; caractérisé en ce qu'il comporte sur un socle de support,d'une part,un capteur suivant l'une des revendications 1 à 6 et, d'autre part,un réservoir de fluide à traiter dans lequel est placé le serpentin d'échange de chaleur de chacun des tubes métalliques de fluide caloporteur du capteur, ce réservoir etant en outre muni d'une entrée et d'une sortie pour le fluide à traiter. 8.- Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le socle est muni de roues permettant son déplacement sur une trajectoire incurvée.