Brevet FR2407440A1 — publié le 19790525

L'invention concerne un absorbeur pour capteur solaire, constitué de segments de profilés caractérisés en ce que ces segments sont conformés de maniera telle que la partie mâle d'un segment s'emboîte dans la partie femelle du segment suivant, déterminant un volume dans lequel passe un tube de circulation du fluide caloporteur. De multiples publications ont déjà été consacrées à la construction et au mode de fonctionnement de capteurs so lairds En ce qui concerne les principes théoriques, on pourra se référer au périodique "Elektrizitätsverwertung", Zürich, 3 (1975) 65-72. Décemment, on a également proposé dans le brevet FR 2 311 999 un segment de collecteur solaire, dont la surface d'absorption est constituée de multiples lamelles courbes nermettant une capacité d'absorption meilleure du collecteur. Dans ce type de segment, le caloduc se compose d'un tube conducteur qui fait partie du profilé extrudé. Ce type de collecteur présente deux inconvénients majeurs qui limitent en fait son utilisation pratique. Tout d'abord, il s'agit d'un segment onéreux, car les lamelles courbes sont salement en aluminium. I1 en découle un emploi sutplémentaire d'aluminium et donc en outre un poids élevé par segment. Ensuite, le fluide caloporteur circule directement dans le tube conducteur, ce qui entraine de grands risques de corrosion lorsqu'il s'agit d'un liquide aqueux. La présente invention a donc pour objet de nrocurer un segment de capteur solaire ne présentant pas ces inconvénients. Ce résultat est atteint d'apres l'invention par le fait que le segment d'absorbeur du capteur solaire est constitué par une surface d'absorstion munie R. ses extrémités longitudinales de moyens d'assemblage mâle et femelle, lesdits moyens d'assemblage étant conformés de maniere ce que l'emboîtement de la partie mâle d'un segment dans la partie femelle du segment suivant détermine un volume fermé dans lequel circule le fluide caloporteur. Le segment d'absorbeur du capteur solaire se nrésente sous la forme d'un profilé extrudé à la presse, de faible épaisseur et d'une largeur pouvant atteindre 20 cm environ, et peut donc être constitué en toute matière permettant l'extrusion, comme par exemple l'aluminium ou le PVC. De préférence et avantageusement, le segment selon l'invention est en aluminium. La surface d'absorption peut se présenter sous la forme d'une simple surface plane, ou encore sous la forme d'une surface à réflexions multiples, telle que celles décrites par exemple dans le brevet ESCONDEUR FR I 601 101. Notamment la surface peut présenter des rainures longitudinales à section transversale en V. Lorsque le segment selon l'invention est en aluminium, il peut s'agir soit d'aluminium brut peint en noir ou en toute autre teinte foncée, soit d'aluminium ayant subi un traitement de surface approprié (par exemple anodisation, satinage, ou encore traitement sélectif du type "chrome noir" qui possède un coefficient d'absorption élevé et un faible coefficient d'émission dans l'infra rouge). Selon l'invention, le segment d'absorbeur de capteur solaire est muni à ses extrémités longitudinales de moyens d'assemblage respectivement mâle et femelle, la partie mâle d'un segment venant s'emboîter dans la partie femelle du suivant. Ce mode de raccordement des segments selon les génératrices longitudinales permet d'enserrer dans le volume clos formé par les parties mâles et femelles de chacun des segments les tubes de circulation du fluide caloporteur. Ces tubes peuvent être en matière plastique ou en un métal présentant vis-à-vis de l'eau ou du fluide caloporteur toutes les garanties de corrosion. De préférence ces tubes sont en cuivre, dont la conductivité thermique est très élevée, ce qui assure un bon transfert thermique entre l'absorbeur en aluminium et le fluide caloporteur. Ces tubes sont en effet en contact intime avec les deux segments d'absorbeur adjacents qui l'enveloppent complètement. Dans le cas où un capteur solaire constitué à partir de ces segments d'absorbeur est utilisé pour le chauffage de l'eau chaude sanitaire, l'on peut faire passer directement cette eau dans le capteur solaire, assurant ainsi une meilleure efficacité du système par l'économie d'un échangeur dans le ballon d'eau chaude sanitaire. Les dangers de corrosion ne sont pas à craindre puisque le contact cuivre-aluminium ne se fait pas en atmosphère humide et que l'on peut, de plus, par l'emploi de l'aluminium anodisé, avoir une garantie supplémentaire. Les segments sont réunis entre eux pour former l'absorbeur d'un capteur solaire. Cet absorbeur pourra donc avoir des dimensions variables : en effet les segments extrudés peuvent être coupés à la longueur désirée (généralement entre 1 et 5-mètres), d'autre part, la largeur totale de l'absorbeur peut correspondre à un multinle de la largeur unitaire d'un segment. Un tel absorbeur peut être incorporé dans un coffrage, muni d'un isolant sur sa face arrière et d'une ou plusieurs couvertures transparentes sur sa face avant pour former un capteur solaire plan. Les tubes de circulation sont raccordés entre eux à chacune de leurs extrémités par des collecteurs qui forment les collecteurs d'entrée et de sortie du capteur solaire. Le coffrage peut être avantageusement en tôle (tôle d'aluminium ou d'acier galvanisé) ou en profilés d'aluminium sur les côtés et tôle sur la face plane arrière. De tels capteurs solaires plan peuvent servir au chauffage -de l'eau chaude sanitaire ou au chauffage des habitations. A cet effet, ils peuvent être placés sur la terrasse d'un immeuble ou d'une maison, ou intégrés en toiture. Ils peuvent aussi très avantageusement être intégrés dans les façades-rideaux ou panneaux de façade à la place des panneaux isolants chaque fois qu'une surface non transparente sera convenablement exposée, de préférence vers le sud. Intégrés en façade, les capteurs solaires jouent à la fois un rôle de captage de la'énergie solaire et d'isolant pour l'habitation. L'on met ainsi à profit des éléments qui existent déjà dans la façade : le vitrage extérieur et le panneau isolant. Une autre façon de mettre avantageusement à profit les segments d'absorbeur, objet de l'invention, consiste à réaliser en toiture un absorbeur de très grande taille par l'assemblage de nombreux segments. L'isolation arrière du capteur solaire sera celle de l'immeuble et l'effet de serre (isolation avant) sera réalisé à l'aide d'une verrière couvrant, comme l'absorbeur, l'ensemble ou une partie de la toiture. Une forme de réalisation de l'invention choisie à ti tre d'exemple est décrite ci-après et illustrée par les dessins ci-joints. La figure 1 représente une vue en perspective de l'assemblage de deux segments d'absorbeur. La figure 2 représente une coupe d'un segment d'absorbeur. La figure 3 représente en coupe une vue agrandie de l'extrémité femelle de ce segment. La figure 4 représente en coupe une vue agrandie de l'extrémité mâle de ce segment. Le segment d'absorbeur représenté sur la figure 2 se compose d'une surface d'absorption 1, munie éventuellement de rainures 2, aux extrémités de laquelle se trouvent deux parties 3 et 4 permettant l'assemblage de plusieurs segments entre eux. La figure 3 représente une vue agrandie de la partie d'assemblage 3. Cette partie d'assemblage se présente sous la forme d'un élément de profilé situé en arrière du plan de la surface d'absorption 1. L'extrémité 5 de ce profilé présente sur sa face interne une concavité hémicylindrique 6 tournée vers l'extérieur à axe parallèle à la surface d'absorption 1. Cette concavité se termine à son extrémité éloignée de la surface d'absorption I par une face plane 7 dont le plan est parallèle à celui de la surface d'absorption 1, et à son extrémité proche de la surface d'absorption 1 par une arête vive 8. Cette arête est déterminée sur une de ses faces par la concavité hémicylindrique 6 et sur l'autre par une surface oblique 9 faisant avec la surface d'absorption un angle de 300 et située de l'autre côté de la surface 1 par rapport au plan de la face 7. Cette surface 9 est prolongée à son extrémité 10 par une nouvelle surface Il qui est parallèle au plan de la surface d'absorption, l'angle des deux surfaces 9 et 11 étant de 1500. Cette surface 11 se prolonge à son autre extrémité 12 par une concavité hémicylindrique 13 dont la concavité est tournee vers l'extérieur du segment decolltur et dont l'axe est parallèle au plan de la surface d'absorption. Enfin cette concavité hémicylindrique 13 se prolonge à son autre extrémité 14 par une partie convexe 15 dont la surface vient se relier de manière continue à la face extérieure de la surface d'absorption 1. La face externe de l'extrémité 5 du profilé présente une portion de surface cylindrique convexe 16 se terminant à son extrémité éloignée de la surface d'absorption par la surface plane 7 et à son autre extrémité par une surface plane 17 parallèle à la surface d'absorption 1. Celle surface plane 17 se prolonge après son extrémité 33 par une nouvelle portion de surface cylindrique convexe 18 qui est reliée à la face intérieure de la surface d'absorption 1 par une portion de surface cylindrique concave 19 tournant sa concavité vers l'extérieur du segment. Les deux extrémités 33 et 12 sont dans un même plan perpendiculaire à la surface d'absorption 1. La figure 4 represente une vue agrandie de la partie d'assemblage 4. Cette partie d'assemblage se présente sous la forme d'un élément de profilé dont la face externe 20 est dans le prolongement de la surface d'absorption 1 et la face interne 24 située en arrière du plan de cette même surface d'absorption. La face 20 située dans le prolongement de la surface d'absorption 1 se prolonge à son extrémité par une concavité tournée vers l'extérieur présentant la forme d'une portion de cylindre 21 dont l'axe est parallèle à la surface d'absorption 1 et dont la partie tronquée vient en jonction avec la partie 20 selon l'arête 22. La partie 21 se prolonge à son autre extrémité par une partie convexe hémicylindrique 23 à axe parallèle à la surface d'absorption et formant un ergot. Cette partie convexe se prolonge par une face plane 25 parallèle au plan de la surface 1 et se termine en son autre extrémité 26 par un chanfrein 27 qui fait avec la perpendiculaire à la surface 1 un angle de 600. La seconde arête 28 de ce chanfrein 27,se prolonge par une concavité hémicylindrique 29 tournée vers l'extérieur et à axe parallda à la surface 1. Cette concavité 29 se prolonge à son autre ex trémité 30 par une surface plane 31 dont le plan est parallèle à celui de la surface d'absorption 1 et qui se prolonge par une arête vive 32 à 900 vers la face interne de la surface d'absorption 1. Ainsi on voit que lorsque l'on emboîte deux segments l'un dans l'autre la partie mâle 23 vient dans la partie femelle 13 et les deux parties 6 et 29 déterminent un volume en l'occurence cylindrique. REVENDICATIONS 1. Segment d'absorbeur pour capteurs solaires nous la conversion photothermique de l'énergie solaire se comoosant d'é léments d'assemblage, profilés extrudés à la Dresse, caractérisé en ce que lesdits éléments d'assemblage sont conformés de manière à ce que l'emboîtement de la partie mâle d'un segment dans la partie femelle du segment suivant détermine un volume dans lequel passe un tube de circulation du fluide caloporteur. 2. Segment selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profilé est en un matériau extrudable de bonne conductivité thermique. 3. Segment selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le profilé est en aluminium peint ou anodisé. 4. Segment selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface d'absorption est glane et uniformément lisse. 5. Segment selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface d'absorption est munie de rainures à profil en V, de façon à assurer une réflexion au moins double des rayons non absorbés, augmentant ainsi le coefficient d'absorption de la surface. 6. Segment selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie angle est constituée par une partie concave 29 et par un ergot 23 et que la partie femelle est constituée par une partie concave 6 et par une cavité 13 dans laquelle vient se loger l'ergot 23. 7. Segments selon l'une quelconque des revendications 1 a 6 caractérisés en ce que, une fois assemblés, ils forment l'absorbeur d'un capteur solaire s'il est incorporé dans un coffrage isolant et recouvert d'une couverture transparente. 8. Application des segments selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 à la fabrication de capteurs solaires intégrés dans les façades-rideaux ou panneaux de façade. 9. Applications des segments selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 aux toitures solaires constituées d'un absorbeur de grandes dimensions recouvert d'une verrière.