Brevet FR2429976A1 — publié le 19800125

L'invention concerne un capteur solaire. On connaît déjà des capteurs solaires qui se composent de tubes à l'intérieur desquels circule un liquide, en général de l'eau, ces tubes étant disposés à l'intérieur de boitiers pourvus d'une face avant transparente, de manière qu'en orientant la face transparente de ces boîtiers vers le soleil, le rayonnement solaire puisse chauffer le liquide qui circule dans les tubes. L'énergie calorifique ainsi captée peut alors autre transformée, stockée et réutilisée sous une autre forme d'énergie. On sait cependant que les capteurs solaires plans réalisés jusqu'à présent ont un faible rendement énergétique, si bien qu'ils doivent être couplés avec d'autres dispositifs, par exemple à alimentation électrique, qui assurent l'appoint en énergie et permettent d'obtenir une température suffisante à l'utilisation. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un capteur solaire se composant d'un tube de circulation d'un liquide caloporteur logé à l'intérieur d'un boîtier fermé sur sa face avant par un matériau transparent, capteur caractérisé en ce que la face avant en matériau transparent constitue un dispositif optique assurant la convergence du rayonnement solaire vers le tube, sans qu'il soit nécessaire d'avoir une orientation rigoureuse du capteur dans la direction exacte du soleil, un désaxage de + ou -200 au moins étant possible sans perte notable. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif optique peut être une lentille de Fresnel, linéaire ou une combinaison de lentilles et prismes, également linéaire. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le tube est associé à un radiateur recevant le rayonnement solaire ce radiateur se composant d'une partie centrale entourant partiellement le tube et de deux bandes latérales à la-partie centrale, Sventuellement, une troisième bande peut être disposée parallèlement au flux solaire incident. Suivant une autre caractéristique de l'invention, des miroirs peuvent être intégrés dans les parois de boîtiers avec une orientation déterminée pour assurer la localisation approximative des rayons solaires sur le capteur lorsque leur direction n'est pas perpendiculaire à la face d'entrée. Ces miroirs peuvent être plans ou cylindriques. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le tube pénètre partiellement dans le fond d'un boîtier en matériau isolant thermiquement, le fond de ce boîtier et la partie dépassante du tube étant recouverts par le radiateur. L'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lequels - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation d'un boîtier capteur conforme à l'invention - la figure 2 est une vue de dessus schématique d'un ensemble capteur solaire - la figure 3 est une vue de dessous de la figure 2. La présente invention a, en conséquence, pour but la réalisation d'un capteur solaire qui soit d'un bon rendement énergétique et qui assure une captation optimale du rayonnement solaire. Le dispositif conforme à l'invention se compose d'un boîtier 1 en matériau isolant thermiquement et de préférence en mousse synthétique qui reçoit le tube 2 assurant la circulation du liquide caloporteur, ce boîtier 1 étant obturé par une surface transparente 3. Suivant l'invention, cette surface transparente 3 est réalisée sous la forme d'un dispositif optique et de préférence sous la forme d'une lentille de Fresnel, de façon à assurer la convergence du rayonnement solaire vers le tube 2 et améliorer ainsi le rendement énergétique du capteur aux températures d'utilisation. La plaque transparente 3 est assemblée de manière étanche en 4 par encliquetage sur le bord de ltouverturedu boîtier 1 afin que cette plaque 3, réalisée à la manière d'une lentille, constitue un couvercle évitant au maximum la déperdition calorifique. La face interne du boîtier 1 est, de préférence, réfléchissante afin d'éviter au maximum l'absorption, du rayonnement par le boîtier 1 et aider à la convergence des rayons vers le corps noir. Le tube 2 assurant la circulation du fluide est, dans l'exemple représenté sur la figure 1, logé partiellement dans le fond 11 du boiter 1, de manière qu'il ne dépasse de ce fond que d'une hauteur sensiblement égale à la moitié de son diamètre. En outré, le tube 2 est associé à un radiateur qui est soumis au rayonnement solaire et qui augmente les échanges thermiques avec le liquide circulant à l'intérieur du tube 2. Dans l'exemple représenté, ce radiateur 5 est constitué par une partie centrale 51 çui est cintrée pour s'adapter sur la partie dépassante du tube 2. Cette partie centrale cintrée est prolongée latérale par des bandes 52 et 53, l'ensemble étant fixé contre le fond du bottier 1 à l'aide de vis 6. Ce montage est tel que la partie cintrée centrale soit en contact avec le tube 2 afin de favoriser ltéchange thermique. En outre, la face extérieure de ce radiateur est noircie de manière à favorsier l'absorption de l'énergie calorifique et donc le rendement du capteur. Pour assurer un montage aisé du tube dans le boîtier et son serrage élastique contre la partie centrale du radiateur 5, le fond 11 du radiateur présenteun passage 12 à l'intérieur duquel vient se loger une pièce amovible 13 en forme générale de T, cette pièce étant fixée au boitier 1 à l'aide de vis, collage ou similaire 7, Le tube 2 sera de préférence réalisé en cuivre ou acier inoxydable alors que le radiateur 5 pourra être réalisé en aluminium anodisé ou en cuivre. Le boîtier 1 poudra être réalisé sous la forme d'éléments rectilignes de longueur quelconque, le boitier étant cependant monté pivotant sur le tube 2, de façon à permettre l'orientation de la face avant transparente 3, perpendiculairement à la direction du soleil. Ce tube 2 pourra être plié en zig-zag (voir figure 2) afin de former plusieurs brins rectilignes et parallèles 812 82, 83 etc..., chacun de ces brins étant logé dans le fond d'un boîtier 1 pour former une batterie de capteur solaire. Les extrémités coudés 9 du tube 2 sont serties ou moulées à l'intérieur de blocs latéraux 10 qui maintiennent la position relative des différents brins 81, 82 83 et donc des boîtiers 1. Ces blocs latéraux 10. de préférence réalité8 en matériau isolant sur le plan thermique, sont fixés sur une plaque de base 11 (voir figure 3) qui présente une partie décalée périphérique 12 cette plaque étant destinée, d'une part à assurer la rigidité de l'ensemble d'autre part à permettre par sa périphérie 12, son logement étanche sous les tuiles ou les ardoises d'un toit d'une maison. Cette meme plaque pouvant autre réalisée dans une forme et une matière s'intégrant dans la toiture -imitation d'ardoise ou tuile tant dans la forme que dans la couleur. Afin de permettre l'orientationde la face avant transparente 3 perpendiculairement à la direction du soleil, l'ensemble des boîtiers 1 est relié par des biellettes 13 (voir figure 2) à une horloge (non représentée) ou à tout autre système permettant une orientation saisonnière ou diurne. Ainsi, la face avant transparente est orientée en permanence dans la direction du soleil pour obtenir une captation maximale du rayonnement. REVESDICATIONS 10) Capteur solaire se composant d'un tube de circulation d'un liquide caloporteur logé à l'intérieur d'un boîtier fermé sur sa face avant par un matériau transparent, capteur caractérisé en ce que la face avant en matériau transparent constitue un dispositif d'optique assurant la convergence du rayonnement solaire vers le tube. 20)Capteur conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que la lentille est une lentille de Presnel. 30) Capteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le tube est associé à un radiateur recevant le rayonnement solaire, ce radiateur se composant d'une partie centrale entourant partiellement le tube et de deux bandes latérales à la partie centrale. 40) Capteur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le raidateur est noirci sur sa face externe. 50) Capteur conforme à la revendication4, caractérisé en ce que le radiateur est réalisé en aluminium anodisé ou cuivre traité. 60) Capteur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le tube pénètre partiellement dans le fond d'un boîtier en matériau isolant thermiquement, le fond de ce boîtier et la partie dépassante du tube étant recouverte par le radiateur. 70) Capteur conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le fond du boîtier présente una pssage à hauteur du logement du tube, ce passage étant obturé par une pièce amovible en matéirua isolant thermiquement. 80) Capteur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube est plié en zig-zag, les boîtiers étant disposés parallèlement l'un à l'autre sur les parties rectilignes du tube, les coudes du tube étant reliés à deux supports latéraux. 90) Capteur conforme à la revendication 8, carac térisé en ce que les supports latéraux sont fixés sur une plaque de base. 100) Capteur conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que les divers boîtiers sont montés pivotants sur les portions rectilignes des tubes, ces boîtiers étant reliés par des biellettes à une horloge pour assurer le pivotement des boîtiers et le maintien des faces transparentes perpendiculaires