Brevet FR2422121A1 — publié le 19791102

L'invention concerne un collecteur d'énergie solaire sous la forme dune botte aplatie fermée hermetiquement présentant une plaque de recouvrement perméable à lténergie de rayonnement et contenant les éléments qui captent lténergie de rayonnement. On dispose en plein air des collecteurs d'anergie solaire de ce genre, dans une position telle qu'ils soient atteints par les rayons solaires autant que possible toute la journée. Ils peuvent etre disposés, par exemple, sur le toit d'un bâtiment. L'énergie de rayonnement du soleil, en traversant la plaque de recouvrement perméable formée de verre ou de matière synthétique, pénètre à l'intérieur de la botte où elle atteint des éléments appropriés, qui captent au moins une partie de llénergie de rayonnement, l'accumulent et la rendent ainsi utilisable. Ces éléments peuvent titre formés, par exemple, d'éléments au sélénium ou au silicium qui fournissent directement du courant électrique ou encore d'absorbeurs de chaleur appropriés qui captent le rayonnement calorique et le transmettent à un vehicule d'énergie appropriée, par exemple un liquide.La bofte entourant les eléments sert, d'une part, à protéger les éléments sensibles contre l'encrassement ou contre les autres influences de l'atmosphère ambiante, d'autre part, à empocher une dissipation indésirable dténergie, par exemple par convection ou réflexion. A cet effet, la botte aplatie est fermée hermétiquement vis-àis de l'atmosphère ambiante. Toutefois, le collecteur s'échauffe naturellement dans une mesure notable, lorsqu'il subit une forte irradiation solaire et se refroidit souvent fortement en l'absence de rayonnement solaire, en particulier la nuit. Etant donnée la dilatation thermique différente des matières qui forment la botte, il se produitdans certains cas des contraintes de traction appréciables aux points de liaison entre les différents matériaux. En outre, par suite du rayonnement calorique, l'air contenu dans la botte s'échauffe et engendre une surpression tandis quten cas de fort refroidissement, il apparat une depression dans la botte.Il s'ensuit que s'il existe de petites fuites, qui peuvent facilement etre causes par les variations prononcées de temperature, de l'air extérieur est aspiré dans la botte lors du refroidissement tandis que lors du chauffage, l'air est à nouveau expulsé de la btte vers Par suinte de cet échange d'air avec l'atmosphe're ambiante, il se produit aussi obligatoirement une aspiration, vers l'interieur de la botte, de constituants atmosphériques qui entravent des effets nuisibles sur le fonctionnement du collecteur.Ainsi, par exemple, en cas de forte humidité de ltair, de la vapeur d'veau est aspirée de l'atmosphère ambiante à 1'intérieur de la boîte et au refroidissement, elle se dépose sous la forme de gouttelettes d'eau sur les éléments aisposés dans la botte et sur llintérieur de la plaque transparente de recouvrement.Ainsi, d'une part la perméabilité ae la plaque ae recouvrement au rayonnement est notablement diminuée, d'autre part des corrosions sont causes sur les éléments disposes dans la botte, en particulier lorsqu'ils sont formes de métaux différents. I1 s'ensuit une altercation notable ou meme une destruction galvanique des éléments absorbant lténergie de rayonnement, Ces corrosions sont particulièrement fortes dans une atmosphère saline comme celle qui existe, par exemple, au voisinage des caties. Toutefois, d'autres constituants nuisibles peuvent aussi arriver de cette manière dans la botte qui entoure les éléments, Les collecteurs d'énergie solaire sont de préférence disposes sur le toit des maisons, car c'est là qu'ils sont le moins gênants et qu'ils sont le mieux exposés aux rayons solaires. Toutefois, ils sont obligatoirement disposés au voisinage de cheminées par lesquels de grandes quantités de gaz nuisibles passent dans l'atmosphère. En particulier, dans le cas du chauffage au mazout, il se libère dans une mesure importante des composes soufrés qui, en combinaison avec liteau, entrassent une corrosion notable.Cependant, les gaz d'échappement des véhicules, qui contiennent par exemple des composés azotés nuisibles, causent aussi une corrosion accrue, en particulier conjointement avec l'humidité. Cependant, pour maintenir complètement étanche de façon prolongée un collecteur d'énergie solaire, il faut des moyens importants1 puisque la pression à l'intérieur de la botte est également sujette à de grandes variations. C'est pourquoi l'invention a pour but d'empocher avec des moyens réduits la pénétration de constituants nuisibles dans les collecteurs d'énergie solaire du genre défini plus haut. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la botte entourant les éléments est reliée à l'atmosphère ambiante par l'intermédiaire d'une cartouche absorbant les constituants nuisibles. Ainsi, d'une part, une compensation de pression avec l'environnement peut s'effectuer sans obstacle, de sorte qu'il ne peut pas apparaître, dans la botte, de dépression ni de surpression et que les mesures nécessaires à l'étanchéité de la botte peuvent & re relativement simples. D'autre part, les constituants nuisibles de l'atmosphère ambiante sont retenus dans la cartouche, de sorte qu'ils n'arrivent pas à l'intérieur de la botte et ne peuvent pas provoquer les effets dsavantageux décrits plus haut. Dans le cas de plusieurs collecteurs disposés cOté à cote, il n'est pas nécessaire que chacun soit relié à l'atmosphère ambiante par l'intermédiaire d'une cartouche mais plusieurs collecteurs peuvent etre reliés à une même cartouche par un tuyau commun. Etant donné que l'on adopte déjà des collecteurs aussi plats que possible pour éviter les pertes inutiles d'énergie, le volume est relativement petit malgré leur grande extension en surface de sorte quten cas de variation de temperature, il ne s'écoule pas de grandes quantités d'air à travers la cartouche. D'autres détails et avantages de l'invention ainsi que des modes drexécution avantageux seront expliqués plus précisément à propos des dessins, dans lesquels la figure I est une vue en coupe schématique d'un collecteur d'éner- gie solaire ; la figure 2 est une vue en plan schematique d'une disposition de plusieurs collecteurs d'energie solaire, et la figure 3 est une vue en coupe d'une cartouche. Comme on peut le voir par la figure 1, les collecteurs d'énergie solaire 1 sont formés d'une botte aplatie 2 munie d'une plaque de recouvrement transparente 3. La plaque de recouvrement 3 peut être formée de verre ou de matière synthétique transparente. La botte 2 peut être doublée intérieurement de matière calorifuge. A l'intérieur de la botte se trouve ltélément capteur d'synergie de rayonnement 4 qui peut etre formé, par exemple, d'un grand nombre d'éléments au sélénium ou au silicium disposés cate à cote. Toutefois, comme on l'a indiqué sur la figure, ltélément capteur d'énergie de rayonnement 4 peut aussi etre formé d'une plaque absorbant la chaleur, reliée par dessous, de façon bien conductrice de la chaleur, à des tubes 4a par lesquels s'écoule un liquide approprié destiné à s'échauffer et à véhiculer la chaleur. La plaque de l'élément 4 est formée, par exemple, d'aluminium noirci sur la face supérieure/tandis que les tubes 4a sont formés de cuivre. La pénétration d'humidité et/ou d'autres constituants ou gaz nuisibles de l'atmosphère provoque des corrosions sur les éléments 4, 4a, en particulier quand ceux-ci sont formés de métaux différents reliés entre eux, par exemple d'une plaque d'aluminium reliée à un serpentin de cuivre. En pareil cas, par formation de piles locales, il se produit une corrosion notable conduisant à une destruction galvanique rapide des éléments. C'est le cas en particulier, lorsque l'air est salin ou contient des constituants formateurs d'acides, par exemple des oxydes de soufre ou des oxydes d'azote. Pour éviter la formation d'une dépression ou d'une surpression à l'intérieur de la botte 2, l'intérieur de celle-ci communique avec ltatmosphère extérieure par l'intermédiaire d'une cartouche 5. La cartouche contient, de préférence sous forme de grains, un agent d'absorption des constituants nuisibles de l'air tels que la vapeur arceau, De telles substances sont connues. Par exemple, pour absorber la vapeur d'eau, on utilise le gel de silice. La plupart des absorbants peuvent etre à nouveau régénérés de façon simple, par exemple par chauffage. La figure 2 montre une disposition de plusieurs collecteurs d'anergie solaire 1, dont un groupe est toujours relié à une cartouche 5 par l'intermédiaire d'un tuyau commun 6. Tous les collecteurs d'énergie solaire peuvent éventuellement & re reliés par des tuyaux à une seule cartouche si celle-ci a des dimensions appropriées. La figure 3 montre en coupe une cartouche de ce genre. Elle est formée d'un récipient 7 muni des deux cotes ae tubulures de raccordement 8. La tubulure 8 est reliée à la botte 2 du collecteur d'énergie solaire ou au tuyau correspondant 6 tandis que la tubulure 9 assure la liaison avec l'atmosphère ambiante. Le récipient 7 est rempli d'un absorbant 10, de préférence en grains. Il est avantageux qu'au moins une partie de l'absorbant contienne un colorant indicateur qui, par sa coloration, indique la limite de la capacité d'absorption de l'absorbant. Il peut s'agir d'une variation de couleur, d'une intensification de couleur ou de l'apparition d'une couleur pour une substance primitivement incolore. Le plus souvent, il suffit qu'une partie de l'absorbant 10 contienne le colorant indicateur. On dispose de préférence cette partie dans une couche lOa dirigée transversalement à la direction d'écoulement. Naturellement, il faut que le récipient 7 soit transparent ou translucide au moins en cet endroit. Pour éviter de nuire à la surface sensible de l'absorbant, il est avantageux, en outre, d'interposer encore un filtre pare-poussière formé, par exemple, d'une couche de feutre 11. De préférence, de chaque coté du récipient 7 est disposée, à llinté- rieur, une couche de feutre 11, 12 qui empoche simultanément l'absorbant 10 de tomber au dehors par les tubulures 8, 9. Pour empêcher la pénétration de particules grossières dans la tubulure 9 reliée à l'atmosphère, sur cette tubulure est posé un filtre grossier 13 de préférence formé d'un corps fritté poreux, par exemple de bronze. I1 est apparu avantageux de fabriquer la paroi latérale du récipient 7 en polyester renforcé de fibres de verre. Le récipient 7 présente de préférence un couvercle amovible 14 de sorte que l'on peut facilement changer l'absorbant 10 ou le régénérer par séchage. - R E V E N D I C A T I O N S 1. Collecteur d'énergie solaire sous la forme d'une botte aplatie fermée hermétiquement présentant une plaque de recouvrement perméable à l'énergie de rayonnement et contenant les éléments qui captent lténergie de rayonnement, collecteur caractérisé en ce que la botte est reliée à l'atmosphère ambiante par l'intermédiaire d'une cartouche absorbant les constituants nuisibles. 2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cartouche est formée d'un récipient présentant des deux cotés des tubulures de raccordement, dont l'une est reliée à la botte et l'autre à l'atmosphère ambiante, le récipient contenant un absorbant. 3. Collecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'absorbant est en grain et contient une substance absorbant la vapeur d'eau. 4. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le récipient de la cartouche est au moins partiellement translucide ou transparent et qu'au moins une partie de l'absorbant contient un colorant indicateur qai indique, par sa coloration, la limite de la capacité d'absorption de l'absorbant. 5. Collecteur selon la revendication 4, caractérise en ce que dans la cartouche, une couche de l'absorbant qui est transversale à la direction de passage contient un colorant indicateur. 6. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans la cartouche est disposé, au moins à une extrémité, un filtre pare-poussière. 7. Collecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le filtre pare-poussière est formé d'une couche ae feutre. 8. Collecteur selon 1'une quelconque des revendicatlons 1 à 7, caractérisé en ce que la tubulure de raccordement de la cartouche qui est reliée à l'atmosphère est fermée par un filtre à particules solides grossières. 9. Collecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtre à particules grossières est formé d'un corps fritté poreux. 10. Collecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le corps fritté est formé de bronze. 11. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le récipient est formé au moins partiellement de polyester renforcé de fibres de verre. 12. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le récipient est muni d'un couvercle amovible. 13. Disposition comportant plusieurs collecteurs d'énergie solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, disposés ctte à cSte, caractérisée en ce que plusieurs collecteurs sont reliés a' une même cartouche par un tuyau commun.