Brevet FR2400168A1 — publié le 19790309

Les es acteurs solaires connus jusqu'à présent sont constitués par des modules prefabriques et standardises, qui sont assembles convenablement au moment de leur installation. Cette structure donne lieu a trois types de problèmes principaux d'une part, le prix plus élevé en raison de la quantité de matériel utilisé, d'autre part,le rendement plus réduit de l'installation proprement dite et > finalement, le fait que T1on ne met pas à profit la totalité de la surface d'installation du collecteur. En ce qui concerne le premier des problèmes en question, du fait que le collecteur est constitue par des modules préfabriqués1 les cadres nécessaires et qui sont inactifs ont une incidence importante sur le prix de 2 revient. Pour obtenir une surface de captation de 40 ni , par exemple, on doit utiliser 20 collecteurs de 2 x 1 m, équivalents à 120 m linéaires de cadre, tandis qu'un collecteur unique de 40 ni2, mesurant par exemple 20 x 2 m, aurait une longueur de cadre de 44 m, ce qui équivaut à une économie de 120 - 44 = 76 mètres de matériel. A cette perte de matériel, il faut ajouter la surface inactive que ce matériel détermine car, en prévoyant une distance de 10 cm entre le bord du dispositif d1absorption et le bord externe du cadre, les 76 m de cadre se transforment en 7,6 m2 de surface inactive et, par conséquent, non mise à profit, ce qui équivaut à 19 % de la surface totale de l'installation.En outre, à cette perte de surface utile, il faut ajouter les pertes de chaleur par transmission à travers ces cadres internes inactifs, lesquels sont également considérables, au point que, pour une température du cadre de 600C, une température ambiante de 100C et une puissance utile de 500 keal/h.m , ces pertes sont :: Q/h = F.K. (ti-tex) = 7,6 x 10 x (60-10) = 3.800 kcal/h Dans cette formule F = Surface inactive déterminée par les cadres internes 2 K = Coefficient de transmission en kcallh0C et ni ti = Température du cadre tex = Température externe Par conséquent, 3.800 kcal/h représentent 19 % de perte sur le total de gain calorifique qui est 40 m x 500 kcal/h.m = 20.000 kcal/h Finalement, et comme il a été dit plus haut, on ne met pas totalement à profit la surface d'installation du collecteur, car cette surface est rarement un multiple exact de la surface standard des modules, et par conséquent une partie de celle-ci doit rester forcement non recouverte. Logiquement, en réduisant les dimensions des modules, on réduit ce problème dans la même proportion mais, par contre, cette réduction des dimensions augmente encore plus les problèmes mentionnés plus haut de prix de revient plus élevé et de ren devent moins important, tant en raison de la surface interne inactive que des pertes de chaleur par transmission a travers les cadres. L'invention a pour but de mettre à la disposition de l'utilisateur une nouvelle conception de collecteurs solaires qui permettent de mettre a profit de façon plus complète la surface disponible pour l'installation du collecteur, d'augmenter la puissance calorifique et due réduire les prix de construction et de montage. A cet effet, on a prévu un collecteur unique qui s adapte parfai tement la surface a laquelle il est destiné et qui est construit sur le lieu d'installation proprement dit, en employant des éléments communs d'utilisation générale, comme par exemple la couchedemateriaux isolants;l.es cornières, les cadres, les tubes, les collecteurs, etc., ce qui donne lieu a une réductioa du prix de revient. Le poids de l'ensemble est très réduit et l'on obtient un rendement thermique élevé en raison de sa conception, de sa disposition et du contact intime obtenu entre la surface d'absorption et les tubes qui conduisent le fluide thermique. Il peut fonctionner sous l'effet de la pesanteurou par circulation forcée, il est exempt de corrosion et peut utiliser de l'eau comme fluide thermique, contrairement aux dispositifs d'absorption du type conventionnel qui présentent des difficultes de corrosion. Dans le collecteur qui fait l'objet de la présente invention, chacun des tubes parallèles qui constituent le capteur solaire du collecteur est relié a des bandes métalliques. Ces bandes métalliques sont situées transversalement par rapport aux tubes et sont en contact tangentiel avec eux, formant des ondulations. Les ondulations des bandes métalliques sont alternées de façon qu'une bande étant en contact avec les tubes d'un côté, la bande suivante est en contact avec le côte diamétralement opposé. Ces bandes constituent des accumulateurs thermiques qui conduisent la chaleur aux tubes capteurs du collecteur. La bande peut être constituée, si on le désire, par des tôles métalliques courbées et disposées en ligne les unes a la suite des autres, en formant une bande dont les éléments sont situés entre trois tubes consécutifs. Chacune des tôles métalliques s'appuie le long de la ligne transversale centrale de l'une de ses faces sur le tube central, tandis quelle s'appuise par les bords correspondants de l'autre face sur les deux tubes adjacents Cette disposition détermine la position courbe des tôles métalliques, leur auto-fixation sur les tubes et le contact intime entre les tôles et les tubes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réali3a- tion et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente une vue en plan du capteur solaire avec les bandes métalliques ondulées, la figure2 représente une coupe transversale de ce capteur solaire, la figure 3 représente un détail du profil du capteur, la figure 4 représente un détail du profil d'un capteur conventionnel, la figure 5 représente une vue en plan d'un capteur solaire avec les plaques métalliques courbes, la figure 6 représente un détail du capteur solaire doté de plaques courbes, la figure 7 représente un profil du capteur solaire avec les plaques courbes disposées de façon alternée. Dans les différentes figures, les références numériques ont la signification suivante : 1, tubes paralleles; 2, et 3, conduits collecteurs; 4, bandes métalliques; 5, rayon incident; 6 et 6', angle du rayon incident par rapport a la perpendiculaire; 7, angle d'incidence; 8, rayon réfléchi; 9, collecteur de type conventionnel; 10, isolant thermique; 11 et 11', plaques mé- talliques courbes. Les tubes parallèles 1 ont leurs extrémités reliées a des conduits 2 et 3, et entre les tubes, sont situées les bandes métalliques 4 ondulées de façon alternée ou les plaques métalliques Il et 11' courbes. Les plaques métalliques 11 sont disposées de façon alternée lorsque la longueur des tubes 1 est considérable, pour éviter la flexion de ces tubes. Tout l'ensemble est situé sur une couche de matériau isolant 10 uniformément distribué et convenablement assemblé sur la surface destinée a l'installation du collecteur. Les bandes 4 et les plaques métalliques Il sont disposées de telle façon que la face dotée du revêtement sélectif soit exposée aux rayons solaires, de façon que, en raison de la conductibilité du matériel qui constitue la tôle, la chaleur soit transmise aux tubes 1. Le contact intime des bandes 4 et des plaques 11 avec les tubes 1 est obtenu glace à londulation de la bande 4 ou a la courbure des plaques 11, sans dépasser la limite d'élasticité du matériau qui les constitue. La largeur de la bande 4 ou des plaques Il doit être relativement réduite, étant donné que l'augmentation de cette dimension peut donner lieu a un contact linéaire déficient avec les tubes 1, car il est indispensable que le contact soit parfait pour obtenir une bonne transmission de la chaleur par conduction. En tout cas, il est conseillé d'utiliser un mastic thermique pour garantir le contact linéaire en question. Lorsque les tubes 1 sont de grande longueur, il convient de prévoir des joints de dilatation capables d'absorber les dilatations produites par les variations de température. L'ensemble collecteur est situé dans un cadre périphérique de type conventionnel auquel est relié l'ensemble de vitrages. On obtient ainsi un collecteur simple, exempt de soudures, lesquelles, en dehors de leur prix de revient élevé, donnent a l'ensemble une rigidité qui l'expose a des ruptures sous l'effet des phénomènes de dilatation et de contraction. En raison de la disposition des matériaux, les épaisseurs de ces derniers-peuvent être réduites au maximum sans conséquence préjudiciable sur la résistance mécanique de I'ensemble, car le dispositif d'absorption peut supporter des pressions internes du fluide de l'ordre de 30 kg/cm, lorsque la pression de travail normale est comprise entre 1 et 10 kg/cm. Par conséquent, son poids et son inertie thermique sont également minimes, ce qui constitue un facteur important pour obtenir un bon rendement. L'obtention d'un bon rendement est particulierement intéressante en hiver lorsque les radiations solaires sont obliques, car dans ces conditions un dispositif d'absorption lourd et par conséquent doté d'une inertie thermique considérable ne produira pas d'énergie utile en raison des pertes et des retards de transmission, tandis que le dispositif d'absorption qui fait l'objet de l'invention produit l'énergie de façon quasi instantanée en raison de sa capacité doleau réduite. La forme sinueuse des bandes 4 ou la courbure des plaques Il permet de mettre a profit de façon plus complète les rayons incidents. Les parties concaves donnent lieu a une captation presque perpendiculaire tandis que les parties convexes font que la radiation soit réfléchie en grande partie directement vers le tube 1 correspondant Comme on peut le voir dans les figures 3 et 4, avec le même angle d'incidence 7 dn rayon incident 5, dans le dispositif d'absorption selon l'in vention, lsangle 6 par rapport a la perpendiculaire est inférieur a l'angle 6' d'un dispositif d'absorption du type conventionnel. En outre, également pour un même angle d'incidence 7, le rayonnement réfléchi 8 est totalement perdu dans le cas d'un dispositif d'absorption conventionnel. Par consequent, en plus des avantages déjà mentionnés qui consistent en une utilisation plus complète de la surface d'implantation, une plus grande simplicité et un prix de revient plus réduit, il faut ajouter également une meilleure utilisation de l'énergie solaire du fait que les radiations sont captees de façon plus complète. Finalement, il faut indiquer que les tubes utilisés peuvent être ronds, ovales ou a facettes, sans que ceci constitue un changement quelconque des conditions essentielles de l'invention. Naturellement, dans chaque cas, le profil des bandes sera adapte convenablement au type de tube utilisé. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de llart aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif et sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Perfectionnements introduits dans la construction de collecteurs solaires, caractérisés en ce qu'ils consistent à relier thermiquement chacun des tubes parallèles qui constituent le capteur solaire du collecteur a des bandes métalliques qui, situées transversalement par rapport aux tubes, sont en contact tangentiel avec ceux-ci en formant une ondulation, ces bandes étant disposées en odulations alternées de façon que, tandis qu'une bande est en contact avec les tubes d'un côté, la bande suivante est en contact avec les tubes du côté opposé, ces bandes constituant les accumulateurs thermiques qui conduisent la chaleur aux tubes capteurs du collecteur. 2. Perfectionnements introduits dans la construction de collecteurs solaires, selon la revendication précédente, caractérisés en ce que, à volonté, la bande est constituée par des tôles métalliques courbes disposées en ligne les unes a la suite des autres, en formant une bande dont les éléments sont situés entre trois tubes consécutifs de façon qu'ils s'appuient par la ligne transversale centrale de l'une de leurs faces sur le tube central, tandis que sur les bords correspondants de l'autre face ils s'appuient par leurs extrémités sur les deux tubes adjacents, ce qui leur donne une forme courbe, assure leur auto-fixation aux tubes ainsi qu'un contact intime avec ces derniers.