Brevet FR2427556A1 — publié le 19791228

L'invention concerne un capteur solaire à tubes comportant au moins un tube de circulation du fluide caloporteur, une paroi en un matériau permettant de créer l'effet de serre et un châssis supportant le tube de circulation et la paroi. On connaît depuis de nombreuses années des capteurs so- laires constitués, soit de tubes parallèles communtDEnt par une de leurs extrémités avec un tube d'amenée du liquide caloporteur froid et par l'autre extrémité avec un tube collecteur du liquide caloporteur chaud. Selon une variante, au lieu de tubes parallèles, on utilise un tube plié en accordéon, les extrémités du tube servant i l'entrée et à la sortie du fluide caloporteur. Dans tous ces cas, la surface utile présentée au rayonnement est faible par rapport à la surface occupée par le capteur. Affin d'augmenter la surface utile, les tubes sont soudés ou appliqués contre une plaque en un matériau bon conducteur de la chaleur. Cet ensemble est disposé dans un châssis isolant dont une des faces porte le vitrage. Cet ensemble de ciroulation du fluide caloporteur -est disposé dans un châssis et reçoit le rayonnement au travers d'un vitrage. Ce vitrage est généralement constitue d'un verre, dont l'épaisseur est fonction des dimensions du capteur. Ces feuilles de verre n'en demeurent pas moins fragiles et d'une manipulation peu commode. L'invention a pour objet un capteur solaire à tubes ne nécessitant pas de chassis isolant et d'une grande simplicité de fabrication. Le vitrage couramment utilisé a été remplacé par une paroi formée a' éléments distincts adaptés sur chaque tube permettant à la fois un isolement thermique avec 1 'ambiance et une meilleure utilisation du rayonnement reçu. Le capteur solaire à tubes, selon l'invention, comportant au moins un tube de circulation du fluide caloporteur, une paroi en un matériau permettant de créer l'effet de serre et un châssis supportant le tube de circulation et la paroi transparente, est remarquable en ce que ledit tube de circulation, fermé à une extrémité, porte à l'autre extrémité le dispositif d'entrée et de sortie du fluide caloporteur et en ce que la paroi forme un manchon autour du tube de circulation, isolant celui-ci de 1' ambiance extérieure. Selon des variantes de l'invention - I. manchon porte une bande longitudinale rfléchissante sur le ceté opposé à l'entrée du rayonnement. - Le tube de circulation est éventuelloient muni d'ailettes, le plan moyen des ailettes tant approximativement parallèle à la direction du rayonnement Les explications et figures, données ci-aprbs t titre d'exemple, permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente ante vue en coupe d'un capteur solaire selon une forme de réalisation. la figure 2 est une vue selon II-II de la figure 1. La figure 3 est une variante du dispositif de la figure 1. La figure 4 est une autre forme de réalisation de l'invention. Le capteur solaire & tubes, selon la figure 1, comporte des tubes 1, 2 et 3 parallèles entre eux dans lesquels circule 1. fluide caloporteur. Selon la réalisation proposée1 cs tubes de circulation du fluide caloporteur sont en acier et sont vissés on soudés en formant un peigne sur un tube collecteur 4. L' extré- lité des tubes fixé a au tube collecteur constitue le dispositif d'entrée et de sortie du fluide caloporteur qui circule par thermosiphonnage. L'autre extrémité libre des tubes de circulation 1, 2, 3 est fermée par un bouchon 5 ou par tout autre moyen. Selon une méthode en soi connue, les tubes sont revêtus d'une couche absorbant le rayonnement solaire et plus particulièrement la bande infrarouge du spectre solaire. On utilise pour cela une peinture noire spéciale disponible dans le commerce. Les tubes de circulation peuvent également être munis d'ailettes 16, le plan moyen des ailettes étant approximativement parallèle à la direction du rayonnement. Chaque tube de circulation est entouré d'un manchon 6, constitué d'un matériau permettant de créer un effet de serre, c' est-è-dire permettant le passage du rayonnement solaire vers le tube et empochant le rayonnement du tube vers l'atmosphère, par exemple du verre blanc, du chlorure de polyvinyl. Ce manchon porte à une extrémité 7 des moyens d'étanchéité 8 permettant le passage du tube 1, par exemple, et isolant le volume compris entre le manchon et le tube de l'extérieur. Selon une forme de réalisation simple, ces moyens sont constitués d'un joint circulaire élastique (joint torique) qui se trouve comprimé entre le tube et le manchon. Afin de simplifier la construction, tout en augmentant ltefficacité de l'isolement thermique du tube, le manchon est terminé du côté de l'extrémité libre du tube de circulation par un fond 9. Les parties de tube comprisent entre les moyens d'étanchéité 8 et le tube collecteur 4, ainsi que le tube collecteur sont revêtus dtun isolant thermique 11 afin de minimiser les pertes thermiques. L'ensemble tube collecteur, tubes de circulation et manchons est maintenu dans un châssis 12 permettant l'orientation de l'ensemble capteur. Afin d'éviter-le déplacement des manchons à fond bombé et la vibration des tubes de circulation, dont une extrémité est libre, des moyens de solidarisation sont prévus entre le fond du tube et le fond du manchon, ainsi qu'entre le fond du manchon et le châssis.Selon une forme de réalisation, une cale 13 en un matériau à faible perte thermique est disposéeettre le fond du tube et le fond du manchoh et une coupelle 14 en métal embouti, fixée de manière amovible et réglable dans le châssis 12, supporte le fond du manchon. Selon une caractéristique importante de l'invention représentée figure 2, le manchon porte sur la partie arrière, ne recevant pas directement le rayonnement solaire 17, une bande 15 longitudinale réfléchissante qui joue le rôle de réflecteur. Ce réflecteur a pour but d'une part de supprimer une grande partie de l'échauffement de la partie arrière du manchon en verre 6 faisant office de calorifugeréfldchissant les les infra- rouges, et d'autre part les rayons réfléchis frappant la partie à l'ombre du tube de circulation et augmente son efficacité. Le réflecteur est constitué d'une feuille métallique très fine d'aluminium ou d'étain par exemple, mais peut être réalisé par dépôt d'une couche vaporisée d'un matériau ayant un bon pouvoir réfléchissant pour le rayonnement infrarouge. Selon une autre forme de réalisation tendant à améliorer l'isolement du tube de circulation par rapport à l'air ambiant les moyens d'étanchéité 8 permettant le passage du tube de circulation sont conçus de manière à être étanchoeau vide. Un tel montage, étant classique, ne sera pas plus avant décrit. Le mode de réalisation préféré représenté figure 1, comportant un seul collecteur 4, assurant à la fois l'alimentation en fluide caloporteur froid et le transport du fluide caloporteur réchauffé, présente l'avantage lorsque les tubes de circulation ne sont plus soumis au rayonnement par suite d'un ensoleillement brusquement réduit ou par suite de l'arrivée de la nuit, d'empêcher l'inversion du fonctionnement du capteur, c'est-à-dire le rayonnement vers l'extérieur des caloriesaame}is. Les tubes de circulation se refroidissent et du fait de leur position basse par rapport au collecteur, le fluide froid donc plus lourd, reste dans le tube et ne peutdéchanger avec le fluide plus chaud du collecteur. Dans les installations classiques comportant un tube d'amenée du fluide caloporteur froid et un tube collecteur du fluide caloporteur chaud, si les tubes de circulation deviennent-plus froid que le fluide précédemment chauffé, le dispositif s'inverse et pour éviter cet inconvénient, il est nécessaire d'équiper l'installation d'un thermostat différentiel. Un tel accessoire n'est pas nécessaire avec le capteur montré figure 1. La réalisation montrée figure 3 est semblable à celle de la figure 1, sauf en ce qui concerne la circulation du fluide. En effet, il est prévu dans cet exemple un tube d'amenée de fluide 18 disposé dans le plan défini par le collecteur 11 et les tubes de circulation 1, 2, 3 ... parallèlement et près du collecteur. le tube collecteur 4 est traversé dans l'axe des tubes 1, 2, 3 ... par des tubes 19 d'amenée de fluide froid soudée au tube 18. le fluide froid est ainsi amené près de l'extrémité fermée des tubes de circulation. Les autres éléments constituant le capteur sont en tout point semblables à ceux décrits en regard des figures 1 et 2. La figure 4 représente un mode de réalisation, compor- tant un tube d'amenée de fluide 20 disposé à la partie basse du capteur et un collecteur de fluide chauffé disposé à la partie haute. les tubes de circulation et les tubes 4 et 20 constituent une grille. Les extrémités 21 des tubes 1, 2, 3 ... portent un dispositif de raccordement sur le tube 20 permettant de monter et éventuellement de remplacer les manchons 6. Les moyens d'étanchéité 22 prévus à cette extrémité des manchons sont semblabies à ceux précédemment décrits, ou peuvent âtre d'un type assurant 1' étanchéité au vide et en soi connu. REVENDICATIONS 10 Capteur solaire à tubes comportant au moins un tube d'amenée du fluide caloporteur froid, un tube collecteur du fluide caloporteur chauffé, un tube de circulation du fluide caloporteur, unvparoi en un matériau permettant de créer l'effet de serre et disposée entre le tube de circulation et la source de rayonnement, caractérisé en ce que la paroi forme un manchon autour du tube de-cireulation isolant celui-ci de l'air ambiant. 2. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de circulation est fermé à une extrémité et en ce que le tube d'amenée du fluide caloporteur froid et le tube collecteur du fluide caloporteur chauffé sont constitués d'un seul et même tube, le dispositif d'entrée et de sortie du fluide caloporteur étant prévu à l'extrémité ouverte du tube de circulation. 3. Capteur solaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon a la forme d'un tube à fond fermé, l'extré- mité ouverte du manchon portant des moyens d'étanchéité permettant le passage du tube de circulation. 4. Capteur solaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le manchon porte une bande longitudinale réfléchissante. 5. Capteur solaire selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les tubes de circulation munis de leurs manchons sont disposés sur le tube collecteur sous forme d'un peigne, la partie du tube de circulation extérieure au manchon et le tube collecteur étant isolés thermiquement. 6. Capteur solaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume compris entre le tube de circulation et le manchon peut être mis sous vide. 7. Capteur solaire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le manchon est maintenu sur le tube de circulation par compression d'un joint circulaire élastique, ledit joint étant serré entre la paroi extérieure du tube de circulation et la paroi intérieure du manchon. 8. Capteur solaire selon l'une des revendications ? 7, caractérisé en ce que l'extrémité libre du tube de circulation comporte des moyens de solidarisation avec l'extrémité correspondante du manchon. 9. Capteur solaire selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que r extrémité du manchon située près de l'extrémité libre du tube de circulation comporte des moyens supports coopérant avec le châssis du capteur. 10. Capteur solaire selon l'une des revendications pré cédentes, caractérisé en ce que le tube de circulation porte des ailettes, le plan moyen des ailettes étant approximativement parallèle à la direction du rayonnement. 11. Capteur solaire selon l'une des revendications 1, 3, 4, 6 à 10, caractérisé en ce que le tube d'amenée de fluide caloporteur est disposé dans le plan défini par le collecteur et les tubes de circulatioh paralld et is d collecteur, le collecteur étant traversé dans I' axe des tubes de circulation par des tubes communiquant avec le tube d'amenée de fluide débouchant près des extrémités des tubes de circulation.