Brevet FR2409463A1 — publié le 19790615

L'invention concerne un capteur solaire plan avec ou sans effet de serre. Les absorbeurs à fluide caloporteur liquide utilisés habituellement dans les capteurs plans (avec ou sans concentration) pour la conversion de l'énergie solaire sont de deux sortes - soit à lame d'eau avec circulation par thermosiphon ou pompe, - soit à ruissellement sur une tôle ou entre deux tôles. Cependant, ces capteurs connus présentent des inconvénients tant sur le plan du rendement thermique que sur le plan mécanique. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un capteur solaire plan constitué d'un absorbeur du rayonnement infrarouge émis par le rayonnement solaire, cet absorbeur réalisant la circulation lamellaire d'un fluide gazeux ou liquide caloporteur entre un surface absorbante au rayonnement solaire présentant des déformations et une isolation arrière, capteur caractérisé en ce que l'espace lamellaire de circulation du fluide est délimité du côté de l'isolation arrière par un matériau plan ou déformé étanche au fluide considéré et mauvais conducteur de la chaleur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le matériau étanche au fluide et mauvais conducteur de la chaleur est constitué par un film d'une matière synthétique plane ou déformée disposée sur un-support. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le matériau étanche au fluide et mauvais conducteur de la chaleur est constitué par une plaque plane ou déformée obtenue par le mélange de fibres et d'un liant. Suivant une autre caractéristique de l'invention le liant est constitué par du ciment. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le liant est constitué par une matière plastique. L'invention est également représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un cap teur conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un premier mode de réalisation de l'absorbeur, - la figure 3 est, en coupe partielle, un autre mode de réalisation de l'absorbeur, - les figures 4 et 5 représentent, en perspective schématique, deux dispositions des capteurs conforme à l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un capteur, - les figures 7 et 8 représentent, en coupe schématique, deux modes d'alimentation et d'évacuation du fluide caloporteur de l'absorbeur. L'analyse de la construction des types d'absorbeurs connus sur le plan mécanique et thermique a conduit à la définition d'un absorbeur ayant les avantages d'un absorbeur à lame d'eau et/ou à ruisellement, sans leurs inconvénients. En effet, la tôle métallique 1 de la face avant d'un absorbeur est utile et indispensable (bon coefficient de transmission de la chaleur) pour absorber l'énergie solaire qu'elle reçoit par insolation directe ou indirecte au travers de la vitre 4. Les déformations de la tôle face avant permettent à la fois d'augmenter sa rigidité et de ménager la circulation du fluide calo-porteur. La face arrière 5 dans un absorbeur à lame d'eau jouant uniquement le rôle de délimiter et contenir le fluide qui sert à évacuer les calories et à maintenir mécaniquement les poussées dues au poids du fluide et aux pressions développées par la mise en température, si elle est métallique l'inertie thermique est plus grande. Ces remarques ont conduit à la réalisation d'un nouveau capteur comprenant un nouvel absorbeur constitué, en face avant, d'une tôle métallique 1 déformée (voir figure 1) capable de recevoir, sur sa face avant qui reçoit le flux solaire S, un revêtement de couleur sombre et mate améliorant l'absorption du rayonnement solaire (peinture, rilsan, tétra-fluoréthylène, revêtement électro-chimique appelé chrome noir ou tout autre revêtement améliorant le rapport énergie captée sur énergie reçue). Sur sa face ar rire, tournée vers l'isolation 5, la tôle métallique 1 déformée est en métal difficilement corrodable (inox) ou est éventuellement pourvue d'une protection contre la corrosion adaptée à la nature du fluide caloporteur (rilsan, nickelage, tétrafluoréthylène, etc...). Cette tôle avant 1 est déformée (11, figure 2) et (1î, figure 3) pour créer avec l'isolation arrière 5 du capi teur qui est plane (51' figure 2) ou également déformée figure 3), une lame de fluide 6. Dans le cas représenté figure 6, entre la face déformée 11 et la face plane 53, un treillis 10 maintient l'écartement de la lame d'eau tout en autorisant le passage du fluide. Pour obtenir l'étanchéité sur les côtés, ceux-ci sont, soit soudés après ou avant protection contre la corrosion (si le matériau arrière est soudable avec le matériau avant), soit étanchéifiés par des Joints 8 qui supportent la température de fonctionnement de l'appareil. L'arrière est constitué par une face non métallique 5 ayant un mauvais coefficient de transmission de chaleur car son r81e est de participer à l'étanchéité tout en assurant une rigidité de l'enceinte (lame d'eau) et est complété, dans les systèmes existants à ce jour, par une isolation. On pourra donc utiliser un fond de moule (cas d'utilisation de polyuréthane par moulage) ou un matériau à mauvais coefficient de transmission de la chaleur composé de fibres et de ciment, de contreplaqué marine ou de tout autre matériau présentant les caractéristiques de tenue en température et dtisolation Dans le cas où l'on veut utiliser un matériau isolant non étanche, on a la possibilité d'obtenir l'étanchéité - soit à l'aide d'un film dont la tenue à la température est compatible avec la température de fonctionnement choisie (film de fluorure de polyvinyle ou film de tétrafluo réthylène) et compatible avec le fluide choisi, - soit à l'aide d'un matériau étanche au fluide et de bonne tenue en température (plaque de fibres et ciment contreplaqué, etc...). Compte tenu du fait que l'absorbeur est étanche et ne présente plus que des soudures périphériques ou, plus de soudures du tout, il peut etre protégé efficacement avant montage contre les corrosions, en particulier stil est en acier, ou constitué de matériau, dont le soudage est difficile mais résistants bien à la corrosion. il peut être vidangé chaque Jour sans crainte d'oxydation par l'oxygène de l'air, ou protégé efficacement contre ltagressivité de l'eau de ville, de l'eau de piscine chlorée ou non, de l'agressivité d'un fluide caloporteur quelconque. Par contre, il n'a plus la mdme tenue à la pression et cela nécessite deux modes de travail différents de la circulation du fluide caloporteur - soit de travailler par circulation du fluide de bas en haut (figure 4), c'est à dire par remplissage de l'absorbeur à sa partie inférieure par une vanne V1 et débordemande à sa partie supérieure dans une gouttière ou tuyauterie 11 qui ramène le liquide par gravité au lieu d'utilisation des calories transportées par le fluide. il est aisé de vidanger l'absorbeur par la partie inférieure dans le cas où la température atteint la limite inférieure (risque de gel) ou supérieure (risque de vaporisation du fluide et/ou risque d'augmentation de pression), ceci par la vanne V2. - soit de travailler en ruissellement (figure 5), et dans ce cas, on amène le fluide caloporteur à la partie supérieure par les vannes V1-V2 et il ruisselle par gravité entre la tôle 1 et l'isolation 5. Une gouttière ou tuyauterie d'évacuation 12 ramène le fluide par gravité jusqu'au lieu d'utilisation des calories transportées par le fluide. Les amenées de fluide se font par des raccords fixés soit sur l'absorbeur métallique 13 (figure 7), soit au travers de l'isolation 14 (figure 8). La nature du fluide utilisé dans ce système peut être : - soit de l'eau, d'où l'intérêt de ce mode de travail pour le chauffe-eau solaire plus de risque de gel, plus de développement d'algues (fonction chlorophilienne), plus d'échangeur, plus de produit anti-gel (respect des normes de sécurité). L'eau de ville peut être utilisée en direct dans l'absorbeur. De même, pour le chauffage de piscines où la protection contre la corrosion de l'absorbeur peut tenir compte des eaux agressives (chlore, sels, etc...). - soit un fluide caloporteur pour très hautes températures (genre silicones), si l'effet de serre est particulièrement bien étudié et la surface absorbante traitée pour atteindre des niveaux de fonctionnement supérieurs à 1000. Un mode de fixation de l'absorbeur est décrit figure 9 : on peut voir que l'étanchéité périphérique 8 entre l'absorbeur avant f et son isolation arrière 5 est assurée par un joint et par un profilé 15 fixé par vis ou boulons 16 qui permet de bloquer l'absorbeur contre l'isolation. R E V E N D I C A I I . s S 10) Capteur sclaire plan constitué d'un absorbeur du rayonnement infrarouge émis par le rayonnement solaire, cet absorbeur réalisant la circulation lamellaire d'un fluide gazeux et/ou liquide caloporteur entre une surface déformée absorbante au rayonnement solaire et une isolation arrière, capteur caracterisd en ce que l'espace lamellaire de circulation du fluide est délimité du coté de l'isolation arrière par un matériau étanche au fluide considéré et mauvais conducteur de la chaleur. 20) Capteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau étanche au fluide et mauvais conducteur de la chaleur est constitué par un film d'une matière synthétique disposée sur un support. 30) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau étanche. au fluide et mauvais conducteur de la chaleur est constitué par une plaque obtenue par le mélange de fibres et d'un liant. 40) Capteur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le liant est constitué par du ciment. 50) Capteur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le liant est constitué par une matière plastique. 60) Capteur conforma à l'une quelconque des revendications prédédentes, caractérisé en ce que le fluide calDpor- teur est constitué par un fluide aux silicones. 70) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau étanche au fluide et mauvais conducteur de la chaleur est plan tandis que la surface absorbante présente des déformations. bo) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau étanche au fluide et mauvais conducteur de la chaleur présente des déformations de surface et la surface absorbante est également déformée. 90) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'ln treillis métallique est disposé entre la surface défcrmée absorbante avant et le matériau étanche au fluide et mauvais conducteur de la chaleur arrière pour le maintien de l'écartement de l'espace lamellaire de circulation du fluide. 100) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est disposé in clivé et le fluide caloporteur est injecté à la partie la plus basse de 1!espace lamellaire et est évacué par sa partie la plus haute. 110) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est disposé incliné et le fluide caloporteur est injecté à sa partie la plus haute et est évacué par sa partie la plus basse. 12t) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est disposé incliné ou non et le fluide caloporteur est injecté par un côté et est évacué par l'autre côté par débordement. 130) Capteur conforme à ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices d'alimentation et d'évacuation du fluide caloporteur sont réalisés au travers de la surface absorbante. 140) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les orifices d'alimentation et d'évacuation du fluide caloporteur sont réalisés au travers du matériau étanche au fluide et mauvais conducteur de la chaleur. 150) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les orifices d'alimentation et d'évacuation du fluide caloporteur sont réalisés à la fois au travers de la surface absorbante et au travers du matériau étanche au fluide et mauvais conducteur de chaleur.