Brevet FR2406167A1 — publié le 19790511

L'invention concerne une installation de production d'eau chaude au moyen de l'énergie solaire. Dans cette installation, la chaleur absorbée est transmise par des plaques de conductibilité thermique, en particulier des plaques métalliques, à des tubes munis d'un accumulateur thermique ( par exemple de l'eau ). Ces tubes forment, avec les tubes distributeurs et collecteurs ainsi qu'avec une pompe et un échangeur thermique, un circuit fermé. De tels dispositifs connus ne sont fabriqués qu'en nombre relativement faible. En effet, les tubes prévus entre les tubes distributeurs et collecteurs subissent, en raison des différences importantes de température , des dilatations thermiques si grandes que l'installation serait détériorée. Le but de l'invention est de permettre, même dans le cas d'installations à grandes surfaces, d'éviter la dégradation de la tuyauterie par les dilatations thermiques qui se manifestent. Il ne faut pas oublier qu'au cours d'une année, des différences de température de l'ordre de 1500 C peuvent intervenir ( - 300 C en hiver,+ 1200 C chaleur solaire irradiée ). Ce but est atteint selon l'invention par le fait que les tubes forment chacun une boucle approximativement en forme de U entre un tube distributeur et un tube collecteur montés sensiblement parallèlement entre eux. En particulier, ces tubes peuvent décrire approximativement une forme de U entre les tubes distributeurs et collecteurs situés les uns à cté des autres. Avec une telle disposition, les différences de température entraînent seulement soit un allongement, soit un raccourcissement des tubes sans que les points de jonction avec les tubes distributeurs et collecteurs ne soient sujets à pression ou étirage. Pour une plus grande utilisation de la chaleur absorbée, une couche intermédiaire d'une pâte à conductibilité thermique peut avantageusement favoriser un bon contact entre les tubes et les plaques. A cet effet, pour obtenir continuellement un bon contact malgré les dilatations de chaleur qui peuvent intervenir, il est nécessaire de fixer les tubes aux plaques par des éléments d'assemblage souples. Par ailleurs, pour maintenir les plus grandes surfaces de contact possibles entre les tubes et les plaques, les tubes sont avantageusement délimités, au moins sur une face, par une surface plate et ils possèdent par exemple une coupe transversale rectangulaire ou demi-cylindrique. Le cas ecnaant, les tubes et les plaques peuvent etre construits de façon inversement similaire aux endroits où ils supportent les tubes. L'invention sera décrite plus en détails ci-dessus en référence à un exemple de réalisation illustré par les figures annexées dans lesquelles la figure 1 présente une coupe verticale d'un toit équipé d'un dispositif selon l'invention la figure 2 montre une perspective de la disposition des tubes la figure 3 montre une perspective de l'assemblage des tubes ; la figure 4 montre un schéma directeur d'un tel système. Comme on peut le constater sur la figure 1, un revêtement de planches 2 qui est recouvert de carton goudronné 3 permettant le blocage des vapeurs et ayant éventuellement le rle de deuxième revêtement, est fixé sur les chevrons 1 d'un toit. Là-dessus reposent ce que l'on appelle des contrelattes 4 ainsi que des lattes de toiture 5. Sur ces dernières sont fixées des plaques 7 de cuivre laminé, d'aluminium ou autres qui possèdent une surface noire ou similaire retenant le rayonnement calorifique. Pour cela, on peut utiliser des plaques d'aluminium, oxydes électriquement, ou recouvertes de poudre. Ces plaques 7 peuvent mesurer, par exemple, environ 1 m x 2 m et sont fixées sur les lattes 5 de telle sorte qu'elles puissent, dans une certaine limite, coulisser en fonction de la dilatation thermique qui se produit. Cela est rendu possible par l'aménagement de fentes longitudinales 6 ( voir figure 3 qui sont traversées par des vis d'assemblage. Entre les bords de jonction des plaques 7, il faut respecter des intervalles correspondants afin d'éviter que les plaques ne s'entrechoquent lors d'une dilatation. Les bords des plaques 7 peuvent cependant chevaucher tant qu'elles ne se gênent pas par leur allongement. Entre la couche 3 et les plaques 7 il est prévu une couche calorifuge 5'. Par ailleurs, sur les plaques 7 sont fixés des tubes 8 recourbés en forme de U. Ces tubes récupèrent la chaleur des plaques 7 et s'étendent,entre les tubes distributeurs 14 et collecteurs 15. Les tubes 8 qui sont, par exemple, en cuivre et quadrangulaires, sont fixés aux plaques 7 à l'aide de pièces métalliques 9, en forme d'étrier, au moyen desquelles ils sont pressés contre les plaques 7, ce qui garantit donc un bon contact thermique, sans pour autant gêner le mouvement longitudinal des tubes 8. On prévoit, à cet effet, entre les tubes 8 et les plaques 7, une pâte à conductibilité calorifique, par exemple une pâte aux silicones. Les pièces d'assemblage 9 possèdent une partie 10 recourbée vers l'intérieur qui s'appuie, de manière souple, sur les tubes 8 et assure une pression de ces tubes sur les plaques 7.Les pièces 9 peuvent être fixées aux plaques par vissage. L'avantage du vissage est lié à la souplesse de ce genre de fixation. Au-dessus du système de tuyauterie se trouve la véritable toiture 11 qui peut se composer par exemple de plaques ondulées en ciment d'amiante. De ce fait, elle est translucide. Elle peut être en plaques de polyester ou éventuellement en verre synthétique ou encore en plaques de verre normal. Comme cela a été mentionné, les tubes 8 fixés sur les tôles 7 sont façonnés en forme de U. Les extrémités des branches sont respectivement rattachées aux tubes distributeurs 14 et aux tubes collecteurs 15. D'après l'état de la technique, les tubes distributeurs et collecteurs sont fixés respectivement aux extrémités opposes des tubes qui recueillent la chaleur. Cela entraîne, toutefois des difficultés dues aux dilatations thermiques, car en raison de la dilatation des tubes situés entre les tubes distributeurs et collecteurs, des forces de pression et traction interviennent au niveau des points de jonction de ces derniers. Comme, par contre, ces tubes selon l'invention sont en forme de U et comme les deux branches des tubes sont rattachées aux tubes collecteurs et distributeurs situés les uns à coté des autres, la dilatation ne peut provoquer qu'un allongement de ces tubes, ce qui ne fait apparaître aucune difficulté. En particulier, les tubes 8 peuvent se dilater différemment, par exemple à la suite de formations d'ombres par une cheminée, sans pour cela subir des dégâts. L'alimentation par les tubes distributeurs 14 est réalisée par l'un des côtés tandis que l'écoulement par les tubes collecteurs 15 se produit de l'autre côté. Si, par contre, les tubes d'alimentation et d'écoulement étaient placés du même cette, la résistance à la circulation dans les différents tubes serait irrégulière. Grâce à I'arrivée et l'écoulement de part et d'autre, le débit reste ainsi identique dans chaque tube. Comme on peut le constater sur la figure 4, les tubes distributeurs et collecteurs sont incorporés dans un circuit fermé comprenant également une pompe 16 et un échangeur thermique 17, lequel se trouve dans un récipient dreau 18 dont le contenu est chauffé. Comme les tubes 8 n'ont pas souvent. la même longueur en raison des diverses formes des toits, il peut se produire que les résistances à la circulation soient différentes dans chaque courbe en U. Pour éviter cela et pour atteindre une vitesse de circulation régulière et un réchauffement uniforme, des soupapes d'arrêt ou éventuellement de réduction 19 sont mises en place à cet effet aux points de jonction. La résistance à la circulation peut de cette manière être modifiée suivant les besoins en changeant la section transversale du passage. Ces blocages peuvent également être utilisés pour isoler chaque tube qui a une fuite, sans gêner le reste de l'installation. Etant donné qu'une installation selon l'invention n est guère sollicitée par des tensions ou contraintes, elle peut être montée, en grandeurs variables, en-dessous de la toiture et etre protégée, de cette façon, des influences climatiques néfastes. En outre, il faut noter que les avantages exposés sont également garantis dans un système dans lequel les tubes distributeurs et collecteurs se trouvent espacés les uns des autres et sont reliés par des tubes transversaux, pourvu que ces derniers présentent des passages recourbés approximativement en forme de U pour compenser les dilatations des tubes. Pour assurer un bon contact avec les plaques 7, la face concernée des tubes 8 peut être aplatie. Pour cela, les tubes peuvent présenter une section transversale rectangulaire ou demi-circulaire. Ils peuvent également,à l'endroit où ils sont en contact avec les plaques 7, avoir une section transversale symétrique par rapport à celle des plaques. REVENDICATIONS 1. Installation de production d'eau chaude au moyen de l'énergie solaire, dans laquelle la chaleur absorbée est transmise par des plaques de conductibilité thermique, en particulier des plaques métalliques, à des tubes munis d'un accumulateur thermique, par exemple de l'eau, tubes formant avec des tubes distributeurs et collecteurs ainsi qu'avec une pompe et un échangeur thermique un circuit fermé, caractérisée en ce que lesdits tubes forment chacun une boucle approximativement en forme de U entre le tube distributeur et le tube collecteur montés sensiblement parallèlement entre eux. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les tubes distributeurs et collecteurs sont juxtaposés et sont reliés les uns aux autres par des tubes approximativement en forme de U. 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les tubes sont maintenus aux plaques de conductibilité thermique par des éléments d'assemblage souples. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les tubes sont en bon contact thermique avec les plaques de conductibilité thermique, par exemple au moyen d'une pâte à conductibilité calorifique. 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les tubes sont délimités au moins sur une face, par une surface plate, ou symétrique par rapport à celle des plaques de conductibilité 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les tubes collecteurs sont parallèles aux tubes distributeurs en vue d'une alimentation par une extrémité et un écoulement par l'autre extrémité. 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les plaques de conductibilité thermique sur lesquelles les tubes sont montés ont une surface approximative de 1 m x 2 m et sont fixées à la toiture par des moyens de fixation qui permettent une translation des plaques par dilatation thermique. 8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les tubes sont reliés aux tubes collecteurs et/ou aux tubes distrituteurs par l'intermédiaire de soupapes de re duction et dventuelle ent d arret