Brevet FR2381981A1 — publié le 19780922

ta présente invention se rapporte aux capteurs d'éner- gis solaire. Jusqu'à présent, la fabrication de capteurs d'énergie solaire était relativement conteuse et nécessitait généra- lement une installation spécialisée relativement onéreuse. L'invention fournit un capteur d'énergie solaire fa cile à fabriquer, bon marché, que l'on peut aisément monter entre les chevrons de comble ou dans les modules supérieurs de toitures de constructions résidentielles ou industrielles. Ce capteur supporte facilement les températures élevées rencontrées en coure dutilisation, meme les très hautes températures qui peuvent naître d'un arrêt de l'écoulement du fluide de circulation, et il présente, en outre, des avantages notables de coat et de poids par rapport aux capteurs classiques en métal ou en verre. Le capteur dténergie solaire de lJinvention est constitué d'une auge présentant une base et deux côtés qui sont tous constitués d'une mousse rigide dont le point de ramollissement et le point de dégradation sont tous deux supérieurs à 175 C, de moyens situés dans l'auge destinés à capter lléner- gie solaire, et d'une pellicule transparente tendue montée sur la partie supérieure du canal de l'auge et stétendant d'un côté à l'autre. Tel qu'on l'utilise ici, le terme "auge couvre des formes en auge classiques présentant une base plate et deux côtés ainsi que des formes en HU" et en "V" et le terme "canal" désigne le volume situé entre les côtés de l'auge. Dans un mode de réalisation préféré, le capteur d'énergie solaire de l'invention comporte une feuille d'une matière thermoformable ayant un point de ramollissement et un point de dégradation tous deux supérieurs à 200 C, fixée à la surface de l'auge en mousse et s'étendant à partir de l'intersection extérieure de la base et d'un des côtés en s'élevant le long de ce côté, traversant le canal de l'auge et redescendant le long du second côté pour atteindre la base, et la pellicule transparente tendue s'étend à partir de l'intersection extérieure de la base et d'un des côté. de l'auge, étant adjacente à et recouvrant la feuille thermoformable à cet endroit, s'élève le long du côté, passe par dessus la partie supérieure de la partie ouverte formant canal de l'auge pour atteindre le second côté et redescendre le long de ce second côté jusqu'à la base, en recouvrant à cet endroit la feuille thermoformable. Les moyens préférés pair capter l'énergie solaire consistent en une feuille métallique conformée placée dans le canal de ? auge, définissant une pluralité de passages pour fluide adjacents à la base de 11 auge, et recouverte d'un revê- tement superficiel sélectif améliorant l'absorption des radiations solaires. Un procédé de fabrication du capteur d'énergie solaire de l'invention comprend les opérations suivantes (a) formage d'une feuille d'un matériau thermoformable ayant un point de ramollissement et un point de dégradation tous deux supérieurs à 2000C en un moule dont la forme générale est celle de l'auge désirée, comme décrit de façon plus détaillée ci-après, (b) application d'une pellicule de résine thermoplastique biaxialement orientée sur l'extérieur du moule obtenu, cette pellicule-recouvrant les bords de la feuille thermoformable conformée et s'étendant le long des surfaces latérales de celle-ci et reliant un des côtés de l'auge à l'autre en passant au-dessus du canal de l'auge, et (c) remplissage d'au moins une partie dudit moule avec une mousse de résine dont les points de ramollissement et de dégradation sont tous deux supérieurs à 17500. On peut placer le capteur préféré formé de la feuille métallique dans le canal du moule formé par la feuille thermoformable et le fixer à celle-ci avant d'appliquer la pellicule thermoplastique, ou bien on peut fabriquer la cuve, la couper à la longueur souhaitée et y insérer la feuille métallique. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment 11 invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. La figure 1 est une vue en section transversale du capteur solaire de l'inrention installé dans un toit. Les figures 2 à 5 sont des vues en coupe transversale représentant les opérations d'assemblage utilisées pour fabriquer le capteur solaire de l'invention. Sur la figure 1, un capteur solaire est désigné par la référence générale il. Le capteur solaire 11 est monté entre des chevrons 12 et est supporté par des pattes de montage 15. De préférence, un vitrage extérieur 14 protège le capteur solaire 11. Avantageusement, ce vitrage est constitué de verre ou d'une feuille de 0,3 cm environ d'épaisseur de polyméthacrylate de m8tbyle, et est maintenu sur le chevron 12 au moyen d'un clou 15, d'une rondelle 16 et d'un profilé de montage 17 assurant en meme temps l'étanchéité. Le profilé 17 est constitué d'un matériau élastomère durable. On peut, en variante, monter le vitrage 14 au moyen d'un produit de calfatage tel que du mastic. Le capteur solaire 1 comprend une auge 21 en mousse recouverte d'une pellicule 22. Le canal de l'auge est recouvert diune pellicule 23 pour améliorer l'efficacité du captage de I'énergie solaire. Dans l'auge 21 recouverte d'une pellicule, se trouve un panneau absorbant conformé de manière à présenter une surface absorbante solaire 25 et une pluralité de passages pour fluide 26. Bien que, de façon générale, on envisage dtuti- liser l'air comme fluide de transfert de la chaleur recueillie par le capteur, on pourrait aussi utiliser à cet effet d'autres fluides tels que l'eau. La surface extérieure du panneau absorbant est exposée au soleil et est, de préférence, revêtue d'un revêtement solaire sélectif ou d'un autre produit absorbant les radiations solaire. Le panneau absorbant solaire de l'invention est préparé par la succession d'opérations suivantes. On revêt en premier lieu une feuille de métal, de préférence d'aluminium, ayant une épaisseur d'environ 0,075 à 0,25 mm, d'une couche superficielle d'absorbant solaire pour former la surface 25 dans le produit fabriqué. Bien que l'on préfère employer une surface absorbante solaire sélective, on peut fabriquer un capteur d'énergie solaire efficace en utilisant un simple revêtement noir. Comme revêtements appropriés, on citera, de façon non limitative, des pérovskites ou des oxydes métalliques dispersés dans un véhicule compatible. Les opérations suivantes peuvent être réalisées facilement à un coût minimum par une machine automatique à des vitesses élevées de l'ordre de 30 mètres par minute. On fait d'abord passer la feuille d'aluminium revêtue entre des cylindres pour lui conférer la forme façonnée ou ondulée présentant la surface absorbante solaire 25 et des pattes allongées terminales, comme représenté sur la figure 2. Une feuille de résine thermoformable 22 ayant un point de ramollissement et un point de dégradation tous deux supérieurs à 2000C et, de préférence, à 2600C, telle qu'une feuille de polyamide entièrement aromatique nome Nomes , est conformée en un moule dont la forme générale est celle de la surface extérieure de 1' auge désirée et est assemblée à la Seuille métallique ondulée de façon à produire la structure représentée sur 1s figure 3.Cette feuille thermoformable 22, non seulement sert de moule pour l'auge, mais isole aussi l'auge en mousse des températures élevées qui peuvent régner dans le canal et réduit les pertes de chaleur à travers la base et les côtés de auge. On applique ensuite sur la surface extérieure du moule une pellicule transparente flexible 23 résistant aux rayons ultraviolets et aux températures élevées, de façon qu'elle recouvre les bords infé- rieurs de celui-ci, qu'elle s'élève le long des cités et qu'elle recouvre le canal de l'auge, comme représenté sur la figure 4. Des pellicules appropriées ont une épaisseur d'environ 25 à 150 microns et sont orientées biaxialement. Comme pellicules transparentes adéquates qui sont résistantes aux rayons ultraviolets et aux températures élevées, on citera, de façon non limitative, des copolymères éthylène/propylène fluorés et le fluorure de polyvinyle. On introduit ensuite dans la cavité de la feuille moulée un matériau expansible ayant un point de ramollissement supérieur à 175 C, tel qu'une composition d'iso cyanurate 21, isolant et consolidant la structure, comme montré sur la figure 5. Comme décrit ci-dessus, le capteur solaire est fabriqué à ltenvers par rapport à sa position d'utilisation afin de simplifier sa construction.Enfin, on fait passer la structure dans un four pour thermo-rétracter la pellicule 23 Jusqutà ce qu'elle soit tendue en travers de la structure. Les catés extérieurs de la feuille 22 servent non seulement de moule pour la coulée du matériau expansible 21, mais également d'éléments de traction résistant à la tension de la pellicule 23 après son retrait thermique.Lorsqu'on fait passer la structure dans le four à une vitesse élevée de tordre de 30 mètres par minute, le four doit avoir une longueur d'environ 3 à environ 30 mètres et fonctionner à une température d'environ 1 750C pour thermorétracter la pellicule 23. Blopération finale consiste à couper la structure à la longueur souhaitée Les matériaux convenant pour constituer la feuille 22 sont thermoformables de façon à pouvoir être moulés à la forme en auge utilisée dans la structure du capteur solaire. Le matériau peut, cependant, être thermodurci lors de sa mise à la forme d'auge. La feuille 22 peut entre une pellicule continue thermoformable d'un tissu non tissé ou tissé. Comme matériaux appropriés pour former la feuille 22, on citera, de façon non limitative, des papiers, des pellicules et des tissus de polyamides entièrement aromatiques; des diallylphtalates moules chargés de polyester, d'amiante ou de fibres de verre; des résines époxy moulées telles que des éthers diglycidyliques de bisphénol Ai des novolaques époxy coulées telles que des diépoxydes cycloaliphatiques; des résines phénoliques moulées pouvant être chargées de fibres de verre ou de matières minéralles; des polyamides aromatiques; des polysulfones aromatiques pouvant être chargées de fibres de verre; des résines de silicones pouvant être chargées de fibres de verre ou de silice; et des copolymères éthylène-propylène fluorés. Comme matériaux expansibles pouvant constituer la composition de mousse rigide 21 ayant un point de ramollissement et un point de dégradation supérieurs à 175 C, on citera, entre autres, des polyuréthanes dérivés du diisocyanate de toluène ainsi que divers autres polymères d'isocyanate et des polyéthers. Les mousses constituées de résines acrylonitrilebutadiène-styrène et de polypropylène conviennent également. On peut également utiliser des mousses polyamides aromatiques et on préfère, en particulier, une mousse de polyparaphénylène téréphtalamide préparée en désalcoylant du N, N' - di(butyl secondaire)-polyparaphénylène téréphtalamide en présence d'environ 2% d'acide benzène sulfonque et de 12% d'orthodichlorobenzène en chauffant le mélange (dans un moule) dans un four Berringer sous une pression d'environ 275 mm de mercure. On porte progressivement la température du four à 3370C et on l'y maintient pendant une demi-heure, puis on retire la mousse moulée. On peut extruder, mouler ou conformer autrement directement l'élément en mousse 21 en forme d'auge et supprimer totalement la feuille 22. Dans ce cas, l'élément en mousse 21 en forme d'auge devra être constitué d'un matériau ayant un point de ramollissement et un point de dégradation supérieurs à 2000C. Comme matériaux convenant à cet effet, on citera des mousses Bpoxy préparées à partir de glycols aliphatiques ou de résines novolaques, des mousses d'acétate de cellulose, des mousses de résines phénoliques (Spécification ASTM DO-700-66T types 9, 10, 13 ou 18), des mousses de polyuréthane d'une densité de 0,2g g/cm3 d 0,4 g/cm3 préparées à partir d'isocyanates polymères et de polyéthers, et des mousses de polyamides aromatiques. On peut, si on le désire, installer des éléments transversaux entre la pellicule 23 et la surface 25 pour minimiser la convection, préserver la forme structurale lorsqu'on coupe le capteur d' énergie solaire à la longueur souhaitée et emp!- cher 11 entrée de l'air à chauffer circulant dans les passages 26, ainsi que pour maintenir en place les passages de circula tion et fournir un support transversal aux côtés de la structure en mousse. REYENDICATIONS 1. Capteur d'énergie solaire, caractérisé en ce qu' il comprend une auge ayant une base et deux côtés formés d'une mousse rigide ayant un point de ramollissement et un point de dCgradation tous deux supérieurs à 175 C, des moyens situés dans cette auge pour capter l'énergie solaire, et une pellicule therioplastique transparente, tendue,montée à la partie supérieure de l'auge et s'étendant d'un des côtés à l'autre côté. 2. Capteur d énergie solaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce Qu'il comporte une feuille d'un matériau thermoformable ayant un point de ramollissement et un point de dégradation tous deux supérieurs à 200 C fixée à la surface de ladite auge '4tendant depuis l'intersection extérieure de la base et dun des côtés, s'élevant lé long de ce c8té en passant au-dessus de la partie ouverte de cette auge formant canal et redescendant le long du second côté jusqu'à la base, cette pel Ucule transparente tendue s'étendant de l'intersection extérieure de la base et d'un côté de l'auge, adjacente à et recouvrant la feuille thermoformable à cet endroit, stéivant le long de ce côté, passant par dessus la partie ouverte de l'auge for ant canal jusqu'au second côté, et redescendant le long du second côté jusqu'à la base, en recouvrant la feuille thermoformable à cet endroit. 3. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à capter l'énergie solaire comprennent une feuille métallique conformée définissant une pluralité de passages pour fluide adjacents à la base de l'auge, et portant un revêtement superficiel sélectif. 4. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la feuille thermoformable présente un point de ramollissement et un point de dégradation tous deux supérieurs à 260 C. 5 Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la mousse est une mousse de polyamide aromatique préparée par désalcoylation de N,N1-di-(butyl secon daire)-polyparaphénylène téréphtalamide, et en ce que la pellicule thermoplastique est une pellicule de copolymère éthylènepropylène fluoré. 6. Procédé de préparation d'un capteur d'énergie solaire caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à (a) conformer une feuille d'un matériau thermoformable ayant un point de ramollissement et un point de dégradation tous deux supérieurs à 200013, en un moule en forme d'auge comprenant un canal; (b) appliquer une pellicule orientée biaxialement dtune résine thermoplastique à l'extérieur du moule obtenu de façon qulelle recouvre les bords de ce moule et qu'elle stétende le long des surfaces latérales de celui-ci en reliant un ctté de l'auge à l'autre côté par dessus le canal de l'auge; et (c) remplir au moins une partie dudit moule d'une mousse de résine ayant un point de ramollissement et un point de décomposition tous deux supérieurs à 17500. 7. Procédé suivant la revendication 6 caractérisé en ce qu'on place une feuille métallique conformée de manière à définir une pluralité de conduits d1 air dans une position adjacente à la base du canal de la feuille thermoformable, avant d'appliquer la pellicule thermoplastique. 8. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la feuille de matériau thermoformable présente un point de ramollissement et un point de dégradation tous deux supérieurs à 2600C.