Brevet FR2426219A1 — publié le 19791214

L'invention concerne un nouvel absorbeur, à plaques ondulées collées, pour capteur solaire. On sait que l'intérêt manifesté pour l'énergie solaire dans le domaine du chauffage a conduit les techniciens à concevoir un type de capteurs solaires, dits capteurs plans, qui comprennent essentiellement une surface noire ou absorbeur, qui capte le rayonnement solaire et transfère les calories à un fluide caloporteur circulant à son contact, généralement de l'eau ou de l'air, avec habituellement un vitrage disposé à l'avant de cet absorbeur solaire et un système d'isolation thermique disposé à l'arrière. Du fait que le rayonnement solaire est assez faible, en particulier sous les latitudes tempérées, il est nécessaire d'utiliser un capteur dont la surface est relativement importante, dès que l'on désire atteindre une certaine puissance calorifique. C'est ainsi que, pour assurer le préchauffage de l'eau sanitaire nécessaire à une famille, il faut utiliser une surface de captation de 2 à 6 m , tandis que, pour le chauffage d'une maison 2 individuelle, il faut de 20 à 40 m de capteurs. L'absorbeur étant le constituant le plus onéreux des capteurs solaires, il est donc important de réduire le coût de sa fabrication et d'accroitre le rendement de la captation. Pour essayer de répondre à ces impératifs, on a proposé d'utiliser des absorbeurs constitués de tales métalliques planes soudées entre elles, entre lesquelles circule une mince lame d'eau, qui assure le transfert de l'énergie thermique captée par la surface absorbante de l'une des deux tales. D'autres absorbeurs connus comprennent un serpentin ou des tubes soudés sur une tale métallique absorbante et dans lesquels circule le liquide caloporteur. Ces deux types d'absorbeurs ont de bonnes qualités de captation, mais leur réalisation est toutefois onéreuse. On a aussi proposé des absorbeurs réalisés à partir de matériaux thermoplastiques ou thermodurcissables, dont le coût est beaucoup moins élevé. Ces absorbeurs présentent toutefois un certain nombre d'autres inconvénients. En effet, un premier type comprend des tubes en matière plastique disposés côte à côte, dont les extrémités sont raccordées respectivement à un collecteur d'alimentation et à un collecteur d'évacuation d'eau. Or ce raccordement est délicat à effectuer et complique notablement la réalisation de l'absorbeur. En variante, on a aussi proposé d'utiliser un tube plastique souple en forme de spirale à tours jointifs, mais cette solution conduit à des pertes de charge importantes dans le circuit hydraulique de circulation d'eau. Un autre type d'absorbeur en matière plastique rappelle les absorbeurs à tale métallique. Il comprend, en effet, des plaques de matière thermoplastique présentant des ondulations telles qu'après assemblage, elles définissent un ensemble de conduits dans lesquels circule le fluide caloporteur. Une telle technique est séduisante dans son principe, et elle a fait l'objet d'une demande de brevet, déposée par la Demanderesse, le 27 Janvier 1976, sous le numéro d'enregistrement national 76 02201. Dans la pratique, elle conduit toutefois à des opérations longues et délicates, qui se prêtent mal à une application industrielle. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients de la technique antérieure, en proposant un nouveau type d'absorbeur qui puisse être fabriqué en un matériau bon marché, tel que des stratifiés de résine polyester, sans faire appel à des opérations de montage ou d'assemblage délicates et coûteuses. A cet effet, l'invention a pour objet un absorbeur pour capteur solaire comprenant deux feuilles ondulées présentant des ondulations identiques, lesdites feuilles étant assemblées par des cordons d'un matériau adhésif disposés dans des plans perpendiculaires aux ondulations, de telle façon que les ondulations des deux feuilles soient en concordance et que la distance séparant les deux feuilles soit sensiblement constante en tout point, l'alimentation en fluide caloporteur de l'espace compris entre lesdites feuilles et ltévacuation de ce fluide s'effectuant par des bords opposés du-capteur parallèles auxdites ondulations, de manière que le fluide circule entre les feuilles parallèlement aux cordons du matériau adhesif et perpendiculairement aux ondu lations. On conçoit qu'un absorbeur de ce type, fabriqué à partir de feuilles ondulées disponibles à bas prix dans le commerce, soit beaucoup moins coûteux que les absorbeurs sophistiqués de la technique antérieure, d'autant plus que l'assemblage des feuilles ondulées est facilement mécanisable. Il suffit, en effet, de faire défiler l'une des plaques sons des ajutages distribuant des cordons de colle ou de mastic, ou de faire circuler un distributeur de colle ou de mastic au-dessus d'ùne plaque reposant à plat sur un support, puis de recouvrir cette plaque avec la seconde plaque et d'assurer la prise de la colle en étuve. De plus, -l'ondulation des plaques renforce considérablement la résistance à la pression de l'absorbeur, car le moment d'inertie de tôles. ondulées est beaucoup plus grand que celui de tôles planes. Dusfait des ondulations, l'absorbeur conforme à l'invention est en outre autoporteur, et il suffit de faire reposer ses rives sur des profilés porteurs, par exemple ceux qui sont décrits dans la demande de brevet nO 77 25947, déposée le 25 Août 1977, au nom de la Demanderesse. On notera que l'absorbeur conforme à l'invention peut être utilisé aussi bien avec un fluide caloporteur liquide que gazeux, en adaptant la distance séparant les plaques ondulées, l'a;plitude des ondulations et le pas des ondulations à la nature du fluide. Les entrées et sorties du fluide pourront s'effectuer de façon simple par des embouts raccordés à un collecteur d'alimentation et à un collecteur d'évacuation, définis, à l'intérieur de l'absorbeur et au voisinage de deux de ses rives opposées, par deux ondulations de sens opposé des plaques qui le constituent. Les deux feuilles ondulées devront avoir des qualités mécaniques et physiques semblables, notamment pour ce qui concerne la dilatation thermique. L'une des plaques, destinée à recevoir le rayonnement solaire, pourra être très absorbante pour ce rayonnement, c'est-à-dire de couleur sombre, noir, gris foncé, brun, etc.., l'autre plaque ne devant pas répondre, dans ce cas, à des exigences particulières. On peut aussi utiliser une plaque avant translucide et une plaque arrière opaque, la face de cette plaque arrière en contact avec le fluide caloporteur devant, dans ce cas, être aussi absorbante que possible au rayonnement solaire. En variante, on peut aussi utiliser deux plaques translucides entre lesquelles circule un liquide caloporteur qui absorbe le rayonnement solaire, ou un liquide semi-transparent, dont l'efficacité de captation est limitée, mais qui laisse ainsi passer une partie de la lumière, que l'on peut donc utiliser à des fins d' éclairage. Les plaques utilisées- pourront être en stratifié de polyester, en matière thermoplastique, en matière thermodurcissable, en taxie ou autre. Descales d'épaisseur en un matériau frigide pourront être interposées à intervalles réguliers entre ces plaques et collées sur celles-ci. Les dessins annexés illustrent, de façon schématique, l'absor- beur conforme à l'invention. Sur ces dessins : La figure 1 est une vue en perspective, partiellement en coupe, de deux plaques ondulées assemblées pour former l'absorbeur : Les figures 2 et 3 sont-dés coupes transversales de deux variantes de cet absorbeur ; La figure 4 est une-vue en plan d'un tel absorbeur ; La figure 5 est une coupe partielle illustrant l'alimentation en fluide caloporteur de l'absorbeur t La figure 6 est une coupe schématique d'un capteur solaire équipé d'un tel absorbeur. Comme représenté sur les figures 1 et 2, l'absorbeur selon l'invention comprend essentiellement deux plaques ondulées, 1 et 2, de profil identique et présentant des caractéristiques physiques analogues, qui sont assemblées, avec un écartement constant et avec leurs ondulations en concordance, à l'aide de cordons 3 de matière adhésive (colle, mastic ou autre) disposés transversalement aux ondulations. Les plaques 1 et 2 définissent- ainsi, avec les cordons 3, des volumes-ondulés, qu'emprunte le fluide caloporteur dans la direction des flèches F, ctest-à-dire perpendiculairement aux ondulations des plaques. Comme on le-voit sur la figure 3, des joncs 4 formant cales d'épaisseur, sont collés à intervalles réguliers sur les plaques 1 et 2, afin de maintenir celles-ci d'une distance constante l'une de l'autre, tout en évitant l'écrasement des cordons de colle. Ainsi qu'il a éte expliqué ci-dessus, l'absorbeur ainsi réalisé est autoportant, en raison de ses cannelures, et il suffit donc de le faire reposer par-ses rives sur des profilés porteurs 17 (figure 6). Ces profilés, peuvent entre, par exemple, du type décrit dans la demande de brevet nO 77 25947, du 25 soit 1977. Afin de permettre l'alimentation en fluide caloporteur de l'absorbeur et l'évacuation de ce fluide, les plaques 1 comportent, au voisinage de deux de leurs rives opposées, des ondulations de sens opposé 7 (figure5),dont les parties concaves sont disposées en vis-à-vis, de manière à définir un collecteur d'alimentation 8 et un collecteur d'évacuation 9 (figure 4 > , raccordés par des embouts tels que 10 au système d'alimentation en fluide. Un capteur solaire comprenant un absorbeur conforme à l'inven- tion est représenté sur la figure 5. L'armature comprend des profilés il fixés sur des fers supports 12 et munis de couvrejoints 13. L'absorbeur 14 est soutenu en rives par les profilés 11. De façon connue, sur sa face avant, tournée vers le rayonnement solaire, il est protégé par un vitrage 15, tandis qu un isolant thermique 14 est disposé sur sa face arrière. Dans la pratique, dans le cas d'un liquide caloporteur (eau), on pourra utiliser des plaques ondulées ayant une hauteur d'onde égale à environ 8 mm et un pas d'onde égal à environ 30 mm, disposées à une distance d'entre 1 et 4 mm l'une de l'autre. Les cordons adhésifs seront placés à intervalles réguliers, par exemple de 10 cm. Comme on le voit sur la figure 4, le premier cordon en rive est disposé juste au bord de l'absorbeur, de manière à assurer l'étanchéité latérale de celui-ci. Ces cordons sont par exemple en résine époxyde thixotrope ou en silicone. Comme cales d'épaisseur, on peut utiliser des baguettes rigides ondulées enduites de colle époxyde. Dans le cas d'un fluide caloporteur gazeux (capteur à air), il convient d'augmenter la distance entre les plaques, pour limi- ter les pertes de charge. Cette distance est alors de 5 à 35 mm. L'amplitude des ondes sera avantageusement portée à plusieurs centimètres, par exemple de 4 à 6 cm, et le pas des ondulations sera également augmenté et porté à environ 20 à 30 cm. L'invention propose donc un absorbeur simple et d'une réalisation peu coûteuse, qui peut être utilisé avec avantage aussi bien avec des fluides caloporteurs gazeux que liquides. R E V BN D I C A T I O NS i Absorbeur pour capteur solaire, comprenant deux feuilles ondulées prsentant des ondulations identiques, lesdites feuilles étant assemblées par des cordons d'un matériau adhésif disposés dans des plans perpendiculaires aux ondulations, de telle façon que les ondulations des deux feuilles soient en concordance et que la distance- separant les deux feuilles soit sensiblement constante en tout point, l'alimentation en fluide caloporteur de 11 espace compris entre lesdites feuilles et l'évacuation de ce fluide s'effectuant par des bords opposés du capteur parallèles auxdites ondulations, de manière que le fluide circule entre les feuilles paral- lelement aux cordons du matériau adhésif et perpendiculairement aux ondulations, ledit absorbeur etant caractérisé en ce que la feuille ondulée epposee au rayonnement solaire est translucidee 2.- Absorbeur -selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchéité laterale, transversalement aux ondulations, est assuree par des cordons adhésifs disposés suivant ses rives0 3.- Absorbeur selon ltune des revendications 1 et 2, carac térisé en ce qutil comporte des baguettes ondulées, formant cales d'épaisseur, interposées entre les feuilles ondulées et collées sur celle-ci. 4.- Absorbeur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'alimentation en fluide caloporteur et l'évacuation de celui-ci s'effectuent à l'aide d'embouts raccordés à un collecteur d'alimentation et à un collecteur d'évacuation, définis, à l'intérieur de l'absorbeur et au voisinage de deux de ses rives opposees, par deux ondulations de sens opposé des plaques qui le constituent. 5.- Absorbeur selon l'une des revendications i à 4, caracterisé en ce que la face de la feuille ondulée non exposée au rayOn- nement solaire qui est en contact avec le fluide caloporteur est absorbante au rayonnement solaire. 6.- Absorbeur selon l'une des revendications 1 à 4,- caractéri- sé en ce que les deux feuilles ondulées sont translucides et en ce que le fluide caloporteur est un liquide qui absorbe le rayonne ment solaire. 7.- Absorbeur selon l'une des revendications 1 à 4, caracterisé en ce que les deux feuilles ondulées sont translucides et en ce que le fluide caloporteur est un liquide semi-transparent.