Brevet FR2395470A1 — publié le 19790119

La présente invention se rapporte à la réalisation d'un collecteur solaire construit essentiellement avec du bitume. L'application des collecteurs solaires pour la transformation de l'énergie solaire en énergie thermique est connue. Les matériaux classiques les plus utilisés-à cet effet -se composent de cuivre poli, de plaques de tle galvanisée, etc.. que l'on recouvre de substances noires. Ces éléménts qui absorbent les radiations solaires transfèrent la chaleur absorbée à un fluide connecteur Le système permet une economie dans les consommations énergétiques tant pour les usages domestiques que pour les usages industriels. Les diverses réalisationx influent du point de vue des coûts surtout en raison des matériaux qu'il importe d'utiliser, et aussi en raison des difficultés de construction que présentent lesdits matériaux. On a maintenant trouvé que des panneaux contenant une masse de bitume dans laquelle sont noyés des éléments métalliques, qui permettent l'écoulement d'un liquide convecteur, remédiant aux désavantages indiqués ci-dessus. En effet, comme on le sait, le bitume a les caractéristiques suivantes: 1) coefficient d'absorption égal à un dans la gamme des longueurs d'ondes correspondant aux radiations solaires, 2) capacité thermique élevée (chaleur spécifique 0,45 cal/g/ C), 3) souplesse d'emploi due à la nature intrinsèque du matériau, 4) facilité de construction des panneaux (le matériau peut être coulé aux températures appropriées), 5) élimination complète des problèmes se rapportant à la corrosion ; matériau inattaquable par les acides et les agents atmosphèriques polluants (S02, C02, etc..), 6) poids spécifique bas (PV = 1 g/cm5) 7) pouvoir imperméabilisant élevé, 8) inaltérabilité de la couleur originale (brun foncé), 9) coût unitaire bas. La présente invention est illustrée par l'exemple descriptif et non limitatif ci-après. Exemple On construit un panneau se composant d'un élément plan rectangulaire d'un mètre carré. On utilise un tube de tôle galvanisée ayant un diamètre intérieur de 20 mm, et un développement linéaire de dix mètres. L'épaisseur du bitume coulé dans l'élément est égale à 50 mm. Le bitume utilisé est du type industriel P.A (bille et anneau) de 110/120. Pour éviter les pertes de chaleur par convexion Et conduction, le panneau a été isolé du point de vue thermique au moyen d'un matériau transparent de 3 mm d'épaisseur, placé à une hauteur de 2 cm au-dessus de la surface du bitume. Le panneau exposé au soleil à Milan au cours d'une journée ensoleillée de la fin novembre a atteint la température de 550C avec une température de l'air égale à 150C. En faisant usage de systèmes simples de réflexion et de concentration du rayonnement solaire, le bitume a atteint la température de 650C. En plus des bitumes industriels ayant les points de ramollissement mentionnés ci-dessus, il est possible aussi d'utiliser ceux dont les points de ramollissement sont plus bas, du type des bitumes routiers, et pour garantir une épaisseur constante du bitume, dans ce cas, le panneau est incliné ; celui-ci (en plus de la plaque transparente destinée à la fermeture hermétique-dudit panneau) doit être pourvu d'une deuxième plaque transparente mise en place presque au contact du bitume, c'està-dire à une distance minime telle de la surface du bitume qu'elle permet 1'augmentation relative du volume du bitume au fur et à mesure que la température s'élève.Les différents panneaux, surtout si les toits sont formés par des terrasses, peuvent être remplacés par une seule coulée de bitume dans laquelle se trouvent incorporés les moyens qui permettent la circulation des fluides convecteurs de la chaleur. Cette structure est évidemment protégée par un système de plaques transparentes du type tabatière ou par des profilés appropriés en matières plastiques transparentes. Nous avons vérifié au moyen d'essais expérimentaux l'échange thermique entre la masse du bitume et un fluide (eau) que l'on avait fait demeurer dans un élément immergé dans ledit bitume. Dans la figure, dans laquelle le temps exprimé en minutes a été porté en abscisse , et la température exprimée en C a été portée en ordonnée, l'augmentation de la température de l'eau a été indiquée en fonction a) de la durée pendant laquelle elle est demeurée en contact avec le bitume, b) de l'élévation thermique # T entre la température du bi tume et la température initiale de l'eau. Les courbes 1, 2 et 3 se rapportent à trois valeurs d'augmentation de la température initiale de l'eau, et précisément Courbe 1 : { T = 45 C To (température initiale de l'eau) = 150C Tbit (température du bitume) = 600C. Courbe 2 : tST = 350C To = 150C Tbit = 500C Courbe 3 : # T = 250C To = 150C Tbit = 400C étant donné que : Tbit - To On peut observer, par exemple, qu'avec une température de bitume égale à 500C et pour une température initiale de l'eau égale à 15 C, on peut obtenir en l'espace de six minutes environ, une augmentation de la température de 11 eau égale à 200C. Avec un ( ) T égal à #5 C (température du bitume égale à 600C), il est possible d'obtenir une augmentation égale à 250C en ltespace de quatre minutes. L'écoulement de l'eau dans la conduite peut être réalisé en continu ou en discontinu à l'aide d'une pompe à circulation externe et/ou par un effet de thermo-siphon. Dans le cas considéré, il est commode d'exploiter une augmentation de la température entre la sortie et l'entrée des conduites, égale à 250C. Dans ce cas, il est possible d'obtenir une quantité ae chaleur égale à environ 80 Kcal pour chaque changement d'eau. En considérant une série de panneaux de ce type avec une superficie exposée de 10 mètres carrés, l'énergie thermique susceptible d'être obtenue se monte à 20.000 Kcal par jour, au moins ; avec une production d'eau chaude de 800 litres à 400 C. Etant donné les caractéristiques excellentes d'imperméabilisation hydraulique du bitume en plus des effets qu'il importe de ne pas négliger d'absorption du son, le principe exposé est applicable pour l'usage associé de l'imperiéabilisa- tion et de l'installation thermique à énergie solaire sur les toits des bâtiments. REVENDICATIONS 1. Collecteur pour l'absorption de l'énergie thermique des radiations solaires pourvu d'un moyen absorbant, d'un moyen dans lequel circule un fluide convecteur de ladite énergie thermique, ledit collecteur étant thermiquement isolé au moyen d'un matériau transparent, caractérisé par le fait que le moyen absorbant est le bitume tel quel, ou bien contenant des additifs classiques de celui-ci. 2. Collecteur selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que le bitume employé a un champ de pénétration de 200 à 10, et un point de remollissement de 37 à 140.