Brevet FR2398984A1 — publié le 19790223

La présente invention se rapporte aux aispositifs de captation du rayonnement solaire utilisé à des fins domestiques ou industrielles. On connait diverses techniques de captation et divers types de capteurs, les plus couramment employés étant des capteurs dits "plans". Bien que le domaine de la conversion thermodynamique du rayonnement solaire soit de plus en plus exploré, il n'a cependant pas été proposé jusqu a ce jour, de solution satisfaisante à certains problèmes tels que celui d'une utilisation optimale de la surface de ces capteurs. On sait en effet que ces derniers reçoivent beaucoup plus de calories qu'ils n'en absorbent en réalité pour répondre à des besoins énergétiques donnés. Ainsi, il s'opère une perte d'énergie due essentiellement à une disposition peu rationnelle des circuits de fluide caloporteur sous la surface d'insolation. I1 existe toutefois un appareillage qui consiste à faire ruisseler de l'eau dans un vide ménagé à l'intérieur d'un insolateur et qui permet de ce fait d'utiliser au mieux la surface de captation constituée par une sorte de verrière, Mais outre le fait que cet appareillage est particulièrement encombrant et nécessite des moyens mécaniques importants pour être mis en oeuvre, il exige un fort débit d'eau afin que le ruissellement soit suffisant et qu'il permette une circulation sous la totalité de la surface de la verrière. Le capteur, objet de l'invention, n'offre pas ce genre d'inconvénients. La circulation du fluide caloporteur s'effectue en effet, selon un circuit particulier qui permet d'obtenir un échange de calories s'opérant sur la totalité de la surface d'absorption. Un tel circuit peut notamment améliorer de manière très sensible le rendement des capteurs de conception classique. Néanmoins, il est préférable de l'associer au capteur d'un type nouveau qui sera décrit ci-dessous. Le capteur, selon l'invention, comporte un circuit de fluide caloporteur disposé en forme de spirale sur la totalité de la surface de captation. Avec une telle disposition, il est possible d'assurer un transfert quasi total de l'énergie irradiée et d'obtenir ainsi une amélioration notable du tT, Ts (température de sortie du fluide chauffé) - Te (température d'entrée du fluide 2 chauffer). La forme adéquate d'un capteur muni d'un tel circuit spiraloide est celle d'un plan circulaire, ceci afin d'éliminer en quelque sorte "les angles morts". En effet, une telle spirale inscrite dans un capteur en forme de parallèlogramme dégagerait aux quatre angles de ce dernier une surface inutilisée. Cependant, on peut employer un circuit de ce type sur la majorité des capteurs connus, au besoin en donnant a' la spirale une autre forme que circulaire. Le circuit de fluide caloporteur peut être formé de plusieurs spirales et selon une forme de réalisation de l'invention, ce circuit est bispiralé. Il se développe ainsi sur la surface irradiée, une double spirale pouvant comporter une double entrée et une double sortie de fluide. Cette entrée peut se situer au niveau du pole de la spirale, la sortie du fluide s'effectuant alors a' la périphérie de cette derniere. Néanmoins et inversement, la circulation du fluide pourra être établie de la périphérie vers le pôle de la spirale. Les caractéristiques et les divers avantages de la présente invention ressortiront a' la lecture de la description qui suit, donnant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation d'un capteur conforme a' ladite invention, en regard des dessins annexés. La figure I représente schématiquement, en perspective, un capteur plan circulaire 1 qui comporte sous sa surface d'exposition, un circuit 2 en forme de spirale dans lequel s'écoule un fluide caloporteur. Ce fluide caloporteur peut être gazeux et être constitué par exemple par un fréon ou peut être constitué simplement par de l'eau. Ce fluide pénètre dans le circuit par l'extrémité 3 de la derniere circonvolution de la spirale et s'échappe lorsqu'il est chauffé, au niveau du pole 4 de celle-ci. Le parcours du fluide et par exemple de l'eau, recevant l'énergie rayonnée est ainsi beaucoup plus long que dans les capteurs classiques. Au fur et à mesure qu'elle s'approche du pôle de la spirale, cette eau prend de plus en plus de calories et ce, en conservant la même vitesse linéaire alors que sa vitesse radiale s'accen- tue. La figure 2 est une vue partielle en coupe selon la ligne A-A de la figure 1. Elle montre quelle peut être la structure d'un capteur conçu conformément à l'invention. Classiquement, le captage s'effectue au moyen d'une serre constituée essentiellement d'une surface isolante transparente 5 délimitant avec une tôle 6 une cavité 7. La réception del'énergie s'opère sur la surface 8 de la tôle 6, laquelle est soudée a' une deuxième tôle 9 légèrement ondu lée de manière à former des cavités 10 constituant les différentes spires de la spirale où circule le fluide caloporteur. Cet ensemble est recouvert par un isolant thermique Il constitué par exemple par du polyuréthane. On peut voir enfin, un elément de raccordement 12 permettant au fluide de penétrer dans le circuit spiralotde. L'écartement des points de soudure 13 peut varier de façon à former des spires plus ou moins larges selon que le fluide employé est un liquide ou un gaz. On remarquera de plus que la hauteur des cavités 10 formant ces spires est très faible, de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, ceci afin d'utiliser un volume très faible de fluide dans le but de limiter au maximum l'inertie thermique à la température nocturne. Les avantages d'un tel dispositif de captation sont particulièrement intéressants . Ainsi que cela vient d'être dit, son emploi nécessite un faible volume de fluide et la vitesse de circulation de ce fluide est relativement importante. De plus, en raisonde la grande surface d'échange obtenue, il sera tiré profit du moindre rayonnement. Cette caractéristique étant notoirement avantageuse pour la captation à basse température en hiver, notamment pour le fonctionnement des pompes à chaleur ou des turbines à gaz. Il est nécessaire d'ajouter que la fabrication et la maintenance d'un capteur du type deae9ui qui a été décrit ci-dessus sont peu coûteuses et rapides. REVENDICATI0 NS I - Capteur solaire perfectionné, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il comporte un circuit spiraloide de fluide caloporteur, se développant sur la totalité de la surface de captation. 2 - Capteur selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que ladite surface de captation est un plan de préférence circulaire. 3 - Capteur selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que ledit circuit de fluide caloporteur peut être formé de plusieurs spirales. 4 - Capteur selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que l'entrée du fluide caloporteur est située au niveau de la dernière circonvolution de la spirale et sa sortie, au niveau du polie de celle-ci. 5 - Capteur selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que l'entrée du fluide caloporteur est située au niveau du pôle de la spirale et sa sortie, au niveau de l'extrémité de la dernière circonvolution de celle-ci.