Brevet FR2414176A1 — publié le 19790803

.'invention est relative à un absorbeur d'énergie rayonnée pour. capteur, notamment solaire. Les absorbeurs des tes de capteurs solaires connus à ce jour sont habituellement constitués de tubes de cuivre ou encore d'élé ments du genre radiateur en acier ou aluminium. Ces fabrications cotent très cher et, en outre, présentent de nombreux inconvénients. tuiles sont très vulnérables à la corrosion par le fluide caloporteur, d'où des risques de fuites ou d'obturation des conduits. Leur revê- tenrec absorbant est rapidement altéré ou détruit par le rayonnement, ce qui leur fait vite perdre leur efficacité. En outre elles repré sentent pour la circulation du fluide une perte de charge importante et leur inertie thermique est considérable. I-ar ailleurs, l'utiliBation de tels éléments ne laisse au constructeur qu'un choix restreint dans les formes et dirensions des capteurs. La présente invention se propose d'éviter tous ces inconvénients enutilisant non plus des conduits préfabriqués mais deux feuilles de matériaux souples assemblées mécaniquement et de façon étanche sut leur pourtour, et entre lesquelles circule une lame de fluide caloporteur. Un certain nombre de matériaux plastiques disponibles sur le marché se prêtent particulièrement bien à cet usage. On peut par exemple utiliser des feuilles teintées ou non dans la masse, stables a.la lumière, mécaniquement très résistantes jusou'à une temperature de plusieurs centaines de OC, chimiquement inertes vis àrsvis de l'eau et de la plupart des huiles et solvants usuels.On peut citer, à titre d'exemple, les matériaux mis sur le marché-. sous la dénomination de Tedlar et Teflon (marques déposées). Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux feuilles utilisées sont assemblées sans collage, par simple pincement non destructif dans des profil rigides, de préférence en aluminium. l'alimentation et l'évacuation du fluide caloporteur peut se faire par tout moyen usuel, mais, selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise des raccords fixés directement sur l'une des deux feuilles composant l'absorbeur et équipés si nzeessaire de rampes de distribution ou d'évacuation destinées à assurer un écou- lement du fluide étalé en firme de lame. L'invention et certaines utres caractéristiques seront mieux comprises à la lumière de la description cui suit et pour l'intelli- gence de laquelle on se reportera aux dessins parmi lesquels: - la figure 1 représente en coupe un capteur de rayonnement équipé d'un absorbeur conforme à l'invention; - la figure 2 représente un raccord d'alimentation en fluide caloporteur pour l'absorbeur de la figure 1. L'absorbeur représenté à la figure 1 comprend une feuille supé rieure 1 et une feuille inférieure ' entre lescuelles circule une lame de fluide caloporteur 3. les deux feuilles 1 et 2 découpées aux mêmes dimensions sont rendues solidaires l'une de l'autre sur leur pourtour par pincement non destructif, à l'exclusion de tout colla ge ou soudage.Le pincement qui ne perfore ni ne fait fluer local-- ment les feuilles et leur conserve donc toutes leurs qualités méca- niques se fait avtntageusement par un système à chicanes constitué par une forme appropriée que présente un profilé principal 4 dans lequel vient s'imbriquer en en épousant la forme un profil secon- daire ou organe de pincement 5 qui se verrouille en place par sim ple pression.Un système de pincement étanche et non destructif et dont la mise en oeuvre est des plus aisées est décrit dans la deman de de brevet français 77 10676. Le long de chaque bord rectiligne de l'absorbeur, il suffit ainsi d'un seul profilé principal4 et d'un seul profilé secondaire 5 pour assurer le maintien et l'étanchéité de façon parfaite. Dans le cas le plus simple et évidemment le plus fréquent d'un absorbeur rectangulaire, on aura ainsi pour chaoue côté un jeu de profilés principal 4 et secondaire 5 pinçant les deux feuilles 1 et 2 en les maintenant sous tension. Celles-ci, avant l'introduction du fluide caloporteur f sont en contact entre elles sur toute leur surface. Aux pcints de raccordement de deux côtés du rectangle, des équerres d'angle (non représentées) ayant une fonction de position nement, de maintien et de raidissement, sont insérées dans des es paces de forme ou gorges b réserves sur les bords interne et exter ne des profilés principaux 4. Ces equerres peuvent être avantageu- sement fixées par rivetage sur chacun ces profils principaux 4 con tigus.Il est clair que cette construction neessite que les profi- lés tant principaux 4 que secondaires soient coupés d'onglet leffl.rs extrémités pour pouvoir être raccordés aisément aux profilés consti- tuant le côté adjacent. Ainsi, grâce aux équerres d'angles, deux cô- tés peuvent être facilement ssernblés mécaniquement et ajustés en position et la confection d'un cadre parfait autour des feuilles et - ne ose pas de problème particulier.Cependant, pour éviter aux angles de possibles fuites de fluide caloporteur 15 qui pourraient être dues essentiellement à d'éventuelles différences de toîrances entre les profiles contigus,il est avantageux de disposer au monta ge en ces points critiques et entre les deux feuilles 1 et 2 une pâte à joints selon la pratique usuelle. Ce qui vient d'être exos pour un absorbeur rectangulaire reste evidemment valable pour toute autre forme polygonale qui pourrait être imposée par des impratifs etriers, par exemple architectu raux ou de pure esthétique. Les coupes d'onglet ne servaient plus alors nécessairement à 45v ni les équerres d'angles à 90, respondre à l'angle choisi ux points de raccordement des profilés. Toute forme polygonale est donc possible sans sortir du cadre de l' invention, étant entendu que le montage sera un peu plus délicat et que le prix de revient final en sera évidemment affecté. Les ensembles successifs de profilés prircil-) ux 4 et secondaires 5 ainsi assemblés par les équerres d'angle constituent un cadre relativement rigide dans lequel sont tendues avec la tension désirée les deux feuilles superposées 1 et 2. Cependant, si la surface de l'absurbeur est assez importante, des risques de gauchissement du cadre peuvent être à craindre, aussi est-il utile de disposer de place en place entre deux profilés principaux 4 opposés et au-dessus du plan des deux feuilles 1 et A, des entretoises ou raidisseurs 7. Ceux-ci s'encastrent de préférence entre les bords des gorges 6 qui, aux extrémités, sont réservées pour les équerres d'angle. Hormis 1' amélioration de la rigidité de l'ensemble de l'absorbeur, ces raidiseurs 7 servent, lorsque le fluide caloporteur 3 circule entre les deux feuilles 1 et 2, à limiter l'expansion vers le haut de la feuille supérieure 1 si le débit ou la pression du fluide deviennent excessifs. Ils règlent également l'-cartement entre deux profilés opposés et participent donc, loin des angles au maintien de la tension des deux feuilles 1 et 2 de l'absorbeur. Le cadre a'absorbeur ainsi construit vient équiper un dispositif capteur d'énergie rayonnée. Sur la figure 1, un tel capteur est à titre d'exemple représenté en coupe. il peut être formé par un cadre constitué de profilés supports 8. Ces profilés 8 peuvent être assemblés selon des techniques analogues à celle de l'assenblage de l'absorbeur lui-même, à ceci pres qu'à ce niveau ne se posent pas de problèmes d'étanchéité. Il suffit que vers l'intérieur chaque profilé 8 présente une assise 9 suffisante pour supporter l'absorbeur assemblé décrit plus haut. Le cadre du capteur participe évidemment au maintien de la rigidité de l'absorbeur.On peut éviter des pertes de chaleur éventuelles et d'ailleurs minimes par conduction entre les profilés principaux 4 de l'absorbeur et les profilés 8 au cadre du capteur en interposant entre les deux une épaisseur de matériau isolant thermique. Si besoin est, les profilés principaux 4 de l'ab sorbeur seront rendus solidaires de l'assise 9 des profilés d par tout mode de fixation approprié 10. l'es profilés 8 délimitent en dessous de l'absorbeur un volume qui sert de logement à un matériau bon isolant thermique 11, par exemple de la mousse polyurétyane, et dont la surface supérieure sert de support à la feuille inférieure 2 de l'absorbeur, assurant ainsi un appui mécanique à celle-ci et contrecarrant toute surpression in tempestive dont le fluide caloporteur 3 pourrait être le siège. Sur la face supérieure de cet isolant 11 et sous la feuille inférieure 2 de l'absorbeur, on peut disposer de place en place des règles cintrées à convexité tournée vers le haut (non représentées) pour améliorer la distribution du fluide 3 vers les bords longitudinaux de l'absorbeur.Sans être nécessaires, ces règles, surtout du cSté de l'alimentation, donnent une plus grande efficacité aux échanges d' énergie entre le rayonnement incident et la lame de fluide 5. Le volume contenant l'isolant tl peut être fermé en bas par une feuille d'aluminium, facile à fixer, ou mieux, comme représenté sur la figure, par une feuille souple de plastique maintenue sur ses bords par un dispositif de pincement à chicanes 15 analogue a celui qui sert à la fixation des deux feuilles 1 et 2 et solidaire des profilés 8 du capteur. Au dessus du plan formé par les bords supérieurs des profilés 4 du cadre de l'absoroeur les profilés - présentent des formes creuses 14,15 permettant au moyen d'autres profiles 16,17 la fixation par pincement et sous une certaine tension cie deux feuilles souples 1W, 19 espacées de manière à maintenir entre elles un espace O suffit sant. Sur la figure la fixation 15,17 de la feuille supérieure 1 est analogue a celles 4,U,13 cui ont deja éte récrites plus liant. Celle de la feuille inférieure 18 se fait par un profils en "fi;" 14. WeQui-ci ext sollicite vers le bas par des organes élastiques 21 tels oue des ressorts, en butte sur une partie des profilés U et disposés de place en place. On pourrait d'ailleurs prévoir ici un système de fixation identique aux précédents. il est clair que cette partie supérieure du capteur qui reçoit le rayonnement énergétique incident R, matérialisé sur la figure par des flèches, pourrait être fermée, comme dans de nombreux capteurs de l'art antérieur par du verre, avec tous les inconvénients qui en dé-. coulent et sont bien connus des hommes du métier. les matériaux plastiques modernes procurent cependant des avantages appréciables notamment en ce qui concerne le poids, la résistance au bris et le coefficient de transmission du rayonnement. On choisit le matériau de la feuille supérieure 19 pour ses caractéristiques mécaniques, sa bonne tenue aux rayons ultraviolets scolaires et au viellissement en général.Un matériau de choix, transparent au rayonnement utile est commercialisé sous la marque déposée edlar. rour la feuille inférieure 1S on choisit un matériau présentant un bon effet de serre, c'est-à-dire assez opaque dans le spectre de réémission, et gardant une excellente tenue mécanique aux températures régnantes qui avoi- frdquemment 2500C. Le volume d'air emprisonné 20 entre les feuilles supérieure 19 et inférieure 18 du capteur joue essentiellement un rye d'isolation. Tuant aux feuilles 1,2 de l'absorbeur proprement dit, et dont ila déjà été question dans l'introduction, on peut choisir une feuil le-upérieure 1 transparente au rayonnement R, teintée ou non pour des raisons d'esthétique par exemple, et une feuille inférieure 2 absorbante. On peut aussi choisir une feuille supérieure 1 absorbante et inférieure 2 blanche pour éviter une réémission d'énergie. Le fluide caloporteur 3 peut être simplement de 3'eau, mais un fluide de couleur sera un meilleur absorbeur du rayonnement.L'huile de vidange se prête bien à cette utilisation et du fait de son bas point de congélation minimise les effets possibles du gel sur l'ins- lallation. Le gel n'est d'ailleurs pas un problème grave: en effet, même avec de l'eau il n'y a pas de risque d'éclatement car l'élasti- cité des feuilles plastiques 1,2 permet à celles-ci de suivre les variations de volume dues à la formation de glace et donc de ne pas éclater. L'utilisation de ce genre de feuilles supprime également les problèmes de corrosion et d'entartrage car leur souplesse empêche les dépôts calcaires d'adhérer de façon durable. Le fluide caloporteur ) est amené en out de l'absorbeur parune canalisation d'alimentation et pénètre entre les deux feuilles 1,2 par un raccord d'entrée. Il s'échappe à l'autre extrémité par un raccord de sortie branché sur une canalisation d'évacuation. bn exemple de raccord convenable est représenté à la figure 2. Il comprend un corps 21 de section extérieure carrée pour empêcrer toute contrainte de torsion des feuilles 1,2 au montage, ce qui pourrait les endomma- ger et même les déchirer lors du branchement des canalisations. nans le corps 21 est ménagé un conduit longitudinal 22 dont l'extrémité extérieure est filetée pour recevoir l'embout de la canalisation d' alimentation ou d'évacuation.Les raccords sont fixés directement au travers de la feuille inférieure 2 de l'absorbeur. A cet effet, un trou est percé dans la feuille z avant le pincement de celle-ci avec la feuille supérieure 1. Suis l'embout 23 du raccord, de section ir.- férieure au reste du corps 21, est introduit dans ce trou, à la suite de quoi une rondelle 24 est chassée à force par le haut sur cet embout 23. La rondelle 24 présente sur sa face inférieure une forme en chicanes qui épouse une forme complémentaire que présente l'épau lément du raccord. la feuille 2 est ainsi pincée dans ce dispositif à chicanes 25 et de façon parfaitement étanche entre le corps 21 du raccord et la rondelle 24. Pour le raccord d'alimentation on pourra prévoir un embout 23 légèrement plus long que pour le raccord d'évacuation de manière que l'orifice de sortie du conduit 22 vienne se plaquer en fonctionnement contre la feuille supérieure 1, celle-ci jouant ainsi le rôle de soupape régulatrice de débit du fluide calo@orteur 5, comme l'illustre la figure 2. On prévoit en outre pour ce raccord ane rampe de distri- bution 26 traversant l'embout 2, et communiquant bvec le conduit 22. Le fluide 7 arrivant par le conduit 22 pénètre dans la rampe 20 et s'échappe entre les deux feuilles 1,2 par des orifices 27 ménagés de place en place dans cette rampe 26. La raille 26 assure une aistribu- tion régulière et en forme Üe lame du fluide 5 sur toute la largeur de l'absorbeur entre les feuilles 1,2. Cette distribution peut être également favorisée par la présence des règles malices ou cindrées placées sous la feuille inférieure 2 et dort il z déjà été question plus haut. Bans le cas ol; la rampe 28 n'est plus en mesure de suivrc une augmentation intempestive de débit due à un phénomène ayant son siège en amont, la fonction de soupape régulatrice entre l'embout 23 et la surface de la feuille supérieure 1 est mise ainsi en oeuvre automatiquement. A l'autre extrémité de l'absorbeur on peut utiliser pour l'évacuation une rampe 2b analogue à celle qui vient d'être décrite, mais il n'est pas alors nécessaire que le conduit 22 traverse l'embout 23 de part en part. Celui-ci peut donc être obturé en aval de sa communication avec la rampe d'évacuation 26. REVaÇDICATIONS. 1. Absorbeur d'énergie rayonnée notamment pour capteur solaire, caractérisé par le fait qu'il est essentiellement constitué par deux feuilles de matériaux souples superposées assemblées mécaniquement sur leur pourtour et permettant entre elles la circulation d'une lame de fluide caloporteur. 2. Absorbeur selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que les deux feuilles sont assemblées sans collage ni soudage mais par pincement étanche non destructif. 3. absorbeur selon la revendication 2 , caractérisé par le fait que les deux feuilles sont polygonales, notamment rectangulaires et assemblées le long de chacun de leurs côtés au moyen de deux profilés rigides s'imbriquant l'un dans l'autre en chicanes pour réaliser entre eux le pincement étanche des deux feuilles. 4. Absorbeur selon la revendication 3 , caractérisé par le fait que les profilés de tous les côtés sont assemblés d'onglet pour former un cadre. 5. Absorbeur selon la revendication 4., caractérisé par le fait que le cadre est rendu rigide au moyen a'équerres de liaison placées aux angles dans des gorges réservées dans les profilés et qui en outre y assurent l'étanchéité. 6. absorbeur selon la revendication 5 , caractérisé par le fait que des raidisseurs sont interposés de place en place entre deux cô- tés opposés du cadre pour en augmenter la rigidité, régler la tension des feuilles et/ou limiter l1expansion de la feuille supérieure par fort débit du fluide caloporteur. 7. absorbeur selon ltune quelconque des revenaications I à b caractérisé par le fait que les feuilles reposent en partie au moins- sur des surfaces galbées pour assurer une bonne distribution et une bonne circulation du fluide. 8. Absorbeur selon l'une quelconqsue des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que la feuille supérieure est transparente au rayonnement et que la feuille inférieure l'absorbe. 9. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 , caractérisé par le fait que la feuille supérieure est absorbante du rayonnement et que la feuille inférieure est blanche. 10. Absorbeur selon l'une quelconque des revendicatons : ;It à caractérise sr le fait qu'il comprend à une extrémité un raccord d' alimentation et à l'autre extrémité un raccord d'évacuation du fluide, les raccords traversant la feuille inférieure et la pinçant de façon étanche sur leur pourtour. 11. Absorbeur selon la revendication 10 , caractérisé par le fait n que le pincement de la feuille inférieure sur les raccords se fait sans torsion au moyen d'une rondelle à chicanes-chassée à force sur chaque raccord. 12. Absorbeur selon la revendication 10 ou la revendication 11 caractérisé par le fait que l'un au moins des raccords débouche entre les deux feuilles dans une rampe de distribution ou d'évacuation pour favoriser une circulation en forme de lame du fluide d'une extrémité à l'autre. î3p.arAbse0baeir selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 caractérisé/que le raccord d'entrée est muni à son extrémité supérieure d'un orifice normalement obturé par le contact de la feuille supérieure et s'en trouvant libéré en cas d'accroissement du débit d'alimentation du fluide. 14. Capteur d'énergie rayonnée comprenant-un chassis porteur d' une surface captrice, caractérisé par Le fait que sous cette surface captrice est disposé un absorbeur selon l'une quelconque des reven dications 1 à 14.