Brevet FR2404816A1 — publié le 19790427

La présente invention concerne le domaine de la récupération ae lténergie solaire, notamment dans des buts de chauffage de locaux et/ou d'eau chaude sanitaire, et a pour objet un capteur d'énergie solaire. I1 existe actuellement divers capteurs d'énergie solaire se pressentant sous forme de caissons essentiellement constitués par un fond en matériau- isolant, par une surface d'absorption de lténergie calorifique du soleil disposée sur le fond en matériau isolant, et par un cadre entourant la surface d'absorption et fermé à sa partie superieure par une vitre. Ces capteurs sont munis chacun d'une entrée et d'une sortie de fluide caloporteur, et peuvent géneralement être montés en série ou en séries-parallèles. Toutefois, dans le cas d'un montage de tels capteurs sur une toiture neuve ou existante, il est nécessaire d'effectuer d'importants travaux de dinguerie, notamment pour assurer I De plus, les échangeurs calorifiques pressentent généralement un volume important, ce qui implique la circulation d'une quantité importante de liquide caloporteur, et ainsi des pertes dans lesdits échangeurs. Enfin, de par la constitution de ces capteurs, on est obligé, lors d'une intervention de dépannage éventuelle d'effectuer un démontage complet d'un ou de plusieurs caissons, ce qui a pour effet de soulever un problème de couverture du toit. La pressente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un capteur d'énergie solaire essentiellement constitué par un panneau isolant nervuré longitudinalement, par un échangeur de chaleur à circulation laminaire de fluide caloporteur, epousant la forme du panneau isolant, et par une vitrç stappliquant-su-r I-es-nervures et déterminant des espaces fermés en vue de l'obtention d'un effet de serre. Conformément à une caractéristique de l'invention, l'échangeur de chaleur est constitué par deux plaques, de préférence métalliques, soudées entre elles par points, les lignes de points de soudure déterminant un chemin d'écoulement du fluide caloporteur, et les cotés des plaques étant complètement fermes par soudure. Selon une autre caractéristique de l'invention, les espaces délimités entre les nervures par la vitre sont fermes aux extrémités du capteur par des pièces en matériau isolant de section correspon danse. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné â titre d'exemple non limitatif, et explique avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue eclatee en coupe drus capteur conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en plan du capteur de la figure 1 ; la figure 3 est un schéma de principe d'un montage en sériesparallèles de plusieurs capteurs, et la figure 4 est une vue partielle en perspective drun montage de deux capteurs en serie. Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, le capteur d'énergie solaire est essentiellement constitué par un panneau isolant 1, par un échangeur de chaleur 2, et par une vitre 3. Le panneau i est pourvu de nervures longitudinales 4, et l'échangeur de chaleur 2 épouse la forme dudit panneau 1. La vitre 3 repose sur les sommets des nervures et détermine entre ces nervures des espaces fermés 5 permettant l'obtention d'un effet de serre. Ltéchangeur de chaleur 2 est constitué par deux plaques 6, de préférence metaîliques, soudées entre elles par points et reliées sur les côtés par un cordon de soudure. Les points de soudure 7 s'étendent en ligne alternativement de l'un ou l'autre cté longitudinal jusqu'à proximité de l'autre côté, de manière à déterminer un chemin d'écoulement laminaire du fluide caloporteur en ligne brisée, tel que représenté par les flèches sur la figure 2. Aux deux extrémités de cette ligne bIiséev 1 t échangeur 2 est pourvu de raccords d'entrée et de sortie de fluide 8 pouvant etre reliés à un circuit de chauffage, ou analogue, ou respectivement à la sortie et à I'entrée d'autres capteurs. L'échangeur de chaleur 2 présente de préférence une largeur légèrement inférieure à celledu panneau isolant 1, et est, par exemple, logé entre les deux nervures extrêmes dudit panneau 1 (figures 1 et 2). La longueur de ltéchangeur 2 est de préférence également légèrement inférieure à celle du panneau 1 (figure 2). La plaque extérieure 6 de 1'échangeur, qui est exposée au soleil, est avantageusement revêtue d'une peinture spéciale de couleur noire mate, stabilisée aux rayons ultra-violets. La vitre 3 est fixée sur les sommets des nervures 4 au moyen d'un joint 9 au mastic de silicone, qui assure simultanément l'étan- chéité entre la vitre et le panneau 1, et permet la dilatation du verre formant la vitre. Dans le cas d'un capteur de grandes dimensions, une plus grande sécurité de fixation de la vitre 3 est obtenue par des vis fixant celisci sur le panneau 1. Comme le montre la figure 3, des capteurs conformes à l'invention peuvent être montés en séries-parallèles de manière à former un grand panneau 13 de captage d'énergie, constitué par exemple par douze capteurs. A cet effet, sont effectués deux branchements en sertie de trois capteurs au moyen de leurs raccords 8 et quatre branchements en parallèle de telles series de capteurs, d'une part, à la partie d'entrée, sur une canalisation 10 d'amenée de flide caloporteur, et d'autre part, sur une canalisation Il d'évacuation dudit fluide chauffe. Les canalisations d'amenée 10 et dtévacuation 11 du fluide sont avantageusement disposées sur le toit, du coté soleil, sous la vitre 3, de manière à bénéficier pleinement de l'insolation, tout en évitant les pertes calorifiques dues à un branchement sous combles, même si cehi-ci est muni d'une isolation. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est possible de disposer la canalisation 11 d'évacuation de fluide chauffé dans un réflecteur 12 de forme parabolique, qui agit comme un concentrateur du rayonnement solaire, et tend à élever encore la température de sortie du fluide. Un tel réflecteur présente une très faible inertie lors de rayonnements intenses, et est très efficace, même lorsque ces rayonnements sont de courte durée. Ce réflecteur 12 peut également équiper la canalisation 10 d'arrivée du fluide caloporteur et contribuer ainsi à une nette amélioration du rendement calorifique de l'ensemble du panneau 13. Ce réflecteur 12 est avantageusement sous forme d'une gouttière fixe inclinée de telle sorte qu'elle capte le maximum de rayonnement solaire, c'est-a-dire pendant les heures où son énergie est la plus intense. Il est cependant également possible, selon une variante de réalisation de l'invention non représentée aux dessins annexés, d'équiper le réflecteur 12 d'un mécanisme à commande électrique ou électronique de poursuite du soleil, de manière à optimaliser le rendement dudit réflecteur. Le reflecteur 12 pourrait également se présenter sous forme dtun miroir parabolique dans lequel tout le rayonnement est dirigé sur la canalisation d'évacuation, Dans un tel cas, les capteurs servent de circuit primaire de chauffage, et le réflecteur forme le circuit secondaire qui amène le fluide à la température d'utilisation. La figure 4 montre un montage en série de deux capteurs. Dans ce cas, les deux capteurs sont juxtaposés par leurs faces frontales et reliés entre eux par les raccords 8. L'étancheité entre les vitres 3 au niveau de la Jointure des capteurs, est réalisée au moyen d'un cordon 14 de mastic au silicone transparent, qui est pratiquement invisible, et permet la dilatation desdites vitres 3. Aux extrémités libres, les capteurs sont fermés à étanchéité au moyen de pièces de forme 15 en matériau isolant, qui s'insèrent dans les espaces délimités entre les nervures par la vitre 3. Le fluide caloporteur est injecté, au moyen d'un système de pompes de circulation, commandes par une régulation, connu en soi, dans ltéchangeur 2 à travers l'un des raccords 8, et s'écoule à l'intérieur dudit échangeur sous forme d'un film mince, qui se constitue sous l'action de la déformation et de la dilatation des plaques 6 reliées entre elles par les lignes de points de soudure. De ce fait, le volume de liquide en circulation est très faible, de même que l'inertie à ltéchauffement. Le panneau isolant l est de préférence un panneau standard constitué par une épaisseur de masse isolante prise en sandwich entre deux plaques de tôle traitées en surface. De tels panneaux peuvent très facilement être utilisés pour une couverture complète d'un toit, les ouvertures usuelles, telles que lucarnes, fenêtres, ventilation, chemines, ou analogues pouvant être réalisées de façon traditionnelle, et les capteurs d'énergie solaire étant réali sés par simple mise en place des échangeurs et des vitres sur lesdits panneaux En outre, ces panneaux isolants peuvent être de même couleur que les échangeurs, de telle sorte que l'esthétique de la toiture est sauvegardée. En outre, dans le cas de la mise en place de plusieurs panneaux de capteurs en série, ou en séries-parallèles, sur une toiture existante, seule ltétanchéité latérale desdits panneaux est à assu rer, ces panneaux pouvant être alternés ou juxtaposés. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des capteurs d'énergie sol-aire, permettant une montée en température rapide du fluide caoportc-ur,-et pouvan-t être munis de dispositifs d'optimalisation du rendement calorifique, tout en limitant les pertes calorifiques au niveau des raccords. Enfin, les raccords ainsi que les canalisations d'arrivée et d'évacuation du fluide caloporteur étant disposés du côté soleil, la partie sous combles des capteurs présente une surface intérieure preste à être munie d'un revêtement. De plus, en cas de besoin, une installation de capteurs cvDnfor- mes à l'invention peut facilement être développés par mise en place et raccordement de nouveaux échangeurs et de vitres. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers élements, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. - R E V E N D I C A T I O N S - 1. Capteur 'énergie solaire caractérise en ce qu'il est essentiellement constitué par un panneau isolant nervuré longitudi- nalement, par un échangeur de chaleur à circulation laminaire du fluide caloporteur, épousant la forme du panneau isolant, et par une vitre s'appliquant sur les nervures et déterminant des espaces fermés en vue de l'obtention d'un effet ae serre. 2. Capteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ltéchangeur de chaleur est constitué par deux plaques, de préférence métalliques-, soudées entre elles par points,et reliées sur les côtés par un cordon de soudure. 3. Capteur, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les points de soudure s'étendent en ligne alternativement de llun ou l'autre catie longitudinal jusqutà proximité de l'autre cotés de manière à déterminer un chemin d'écoulement laminaire du fluide caloporteur en ligne brisée. 4. Capteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est pourvu aux extrémités de la ligne brisée d'écoulement de fluide ae raccords d'entre et de sortie dudit fluide. 5. Capteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ltéchangeur de chaleur présente de pré férence une largeur légèrement inférieure à celle du panneau isolant, et est, par exemple, logé entre les deux nervures longitudinales extremes dudit panneau, la longueur de l'échangeur étant avantageusement également légèrement inférieure à celle du panneau isolant. 6. Capteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plaque extérieure de ltéchangeur, qui est exposée au soleil, est avantageusement revetue d'une peinture spéciale de couleur noire mate, stabilisée aux rayons ultra-violets. 7. Capteur, suivant l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que dans le cas d'un montage de plusieurs capteurs en séries-parallèles, les canalisations d'évacuation de fluide chauffé et d'amenée de fluide sont placées sur le toit, du cSté soleil, sous la vitre. 8. Capteur, suivant la revendication 7, caracterisé en ce que la canalisation d'évacuation, et éventuellement la canalisation d'amenée, sont disposées dans un réflecteur de forme parabolique qui agit comme un concentrateur du rayonnement solaire, et qui est avantageusement sous forme d'une gouttière inclinée. 9. Capteur, suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le réflecteur est équipé d'un mécanisme à commande électrique ou électronique de poursuite -du soleil. 10. Capteur, suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le réflecteur est un miroir patabolique.