Brevet FR2454588A1 — publié le 19801114

La présente invention a pour objet un collecteur solaire destiné à chauffer l'eau à usage domestique pour postes d' utilisation de petite importance tels que maisons unifamiliales, maisons de week-end, chalets de montagne, et utilisations analogues. Dans les collecteurs solaires de ce genre, l'eau chauffée par le collecteur solaire passe dans un echangeur de chaleur qui chauffe lui-même l'eau d'utilisation. En raison de l'intercalation d'un échangeur de chaleur, de telles installations sont onéreuses et, en outre, il y a une perte de chaleur due à ces dispositifs supplémentaires. Contrairement à ces dispositifs connus, le collecteur selon l'invention sert à chauffer directement l'eau d'utilisation domestique. Pour obtenir un bon rendement, le récipient que traverse l'eau à usage domestique est plat, de sorte que le volume d'eau qui se trouve dans le récipient est chauffé par une surface relativement grande. Pour que l'eau à usage domestique puisse être introduite directement dans le collecteur solaire, ce dernier est fait en matériau inerte par rapport à l'eau à chauffer, ou bien il est prévu sur la surface intérieure du récipient une couche de protection correspondante qui remplit les conditions en matière d'hygiène qui sont imposées à l'eau à usage domestique. Le récipient plat du collecteur solaire présente une épaisseur réduite par rapport à la longueur et à la largeur. La section transversale peut avoir la forme d'un rectangle aplati ou bien être elliptique, par exemple avec la forme d'une section transversale tubulaire aplatie. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le récipient présente en section transversale une forme lenticulaire et est constitué de deux morceaux de tôle bombés soudés l'un à 1' autre. Un tel récipient est de construction simple et, en raison de la courbure de la paroi avant et de la paroi arrière, il est plus stable qu'un récipient de section transversale rectangulaire. Lorsque la section transversale du récipient est elliptique ou lenticulaire, il est inutile de prévoir des renforcements par moulures et/ou nervures, mais on peut cependant en prévoir si la pression d'eau dans le récipient risque d'être élevée.Lorsque le récipient a une section transversale lenticulaire, la paroi avant et la paroi arrière peuvent avoir la forme d'un arc de cercle ou bien d'une ligne élastique. Grâce à la forme aplatie de la section transversale du récipient, l'échauffement de l'eau le long de la paroi avant engendre une circulation de l'eau ; l'eau chaude monte, de sorte que l'eau encore froide descend le long de la paroi arrière du récipient et, pour se chauffer, remonte le long de la paroi avant. Pour améliorer la circulation de l'eau à usage domestique dans le récipient, il peut être prévu au moins une tôleguide qui est disposée de préférence à une faible distance de la paroi avant du récipient. Cette-tôle-guide renforce le déplacement vers le haut de l'eau chaude le long de la paroi avant, et stimule donc la circulation dans le récipient, ce qui augmente sensiblement le rendement. La face d'ensoleillement du récipient est recouverte d' une couche à haut pouvoir sélectif pour le rayonnement calorifique et, comme on le fait d'habitude avec de tels collecteurs, cette couche est recouverte par un panneau perméable aux rayons solaires. Ce panneau peut être en verre mais, pour des raisons de moindre fragilité, on préfère les panneaux de recouvrement. en matière plastique. De tels panneaux de matière plastique minces peuvent être des panneaux simples, ou bien des panneaux doubles à entretoise. On trouve ce genre de panneaux dans le commerce. La face arrière du récipient est pro tégée contre les pertes de chaleur par une couche de matériau calorifuge. On peut utiliser par exemple à cette fin une simple couche de mousse de polyuréthane qui peut être fixée au récipient à l'aide de pattes. Selon un mode de réalisation particulièrement simple à construire, les bords latéraux de la face avant et/ou de la face arrière du récipient, sont chanfreines ou bien sont munis d'un profil approprié afin de fixer un panneau translucide et/ou une couche isolante. La sortie de l'eau chaude est disposée à l'extrémité supérieure du récipient, à proximité de la paroi avant, de sorte que, quelle que soit l'inclinaison du récipient, la sortie se trouve au point le plus haut du récipient et que, surtout en liaison avec une tôle-guide disposée à proximité de la paroi avant, l'eau qui vient d'être chauffée peut être retirée. Le collecteur solaire peut être monté de façon fixe en un endroit approprié, mais, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, il est fixé sur un bâti de façon à pouvoir pivoter dans la position angulaire voulue. A cet effet, il peut être prévu des tourillons montés sur le côté du récipient àhauteur du centre de gravité qui coulissent dans des supports de palier d'un bâti et peuvent être bloqués dans différentes positions angulaires. Les -positions angulaires choisies correspondent à une inclinaison du récipient correspondant elle-même à la hauteur du soleil suivant les différents mois. Une aiguille correspondante et une échelle peuvent être prévues sur l'un des tourillons.Selon un développement avantageux de l'invention, le bâti est monté tournant de sorte que l'on peut faire varier sa position suivant le moment de la journée, par exemple le matin, à midi et 1' après-midi, pour profiter au maximum de l'effet des rayons solaires. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 montre en élévation latérale un collecteur solaire pouvant pivoter dans un bâti.; - la figure 2 représente en élévation avant le collecteur solaire représente à la figure 1 ; - les figures 3 et 4 représentent respectivmeent en section transversale deux modes de réalisation différents d' un tel collecteur solaire - la figure 5 représente un autre mode de réalisation. Le collecteur solaire 1 représente vu de côté à la figure 1 comporte des ourillons 2 disposés sensiblement à milongueur du clôt du réservoir, et montes pivotants chacun dans un palier 3, au moyen desquels il est fixé à un châssis tubulaire 4 qui est muni de roulettes pivotantes 5. Le collecteur solaire 1 peut donc pivoter et prendre différentes positions. Une conduite 6 part de l'extrémité supérieure du collecteur solaire 1 et aboutit à une plaque de raccordement 7 par laquelle l'eau chaude est amenée à un poste d'utilisation. Une autre conduite 8 destinée à amener l'eau de consommation froide part de cette plaque de raccordement 7 et aboutit à l'extrémité inférieure du collecteur solaire. Sur l'un des tourillons 2 qui est solidaire du collecteur solaire-l est disposée une aiguille indicatrice 9 qui indique la position angulaire du collecteur solaire 1 sur une échelle graduée 10 montée sur le bâti 4. Cette échelle indique pour les différents mois de l'année la position d'inclinaison optimale. Les conduites 6 et 9 sont flexibles, de sorte qu'on peut sans difficulté faire pivoter le collecteur solaire 1 dans la position voulue. Un dispositif de bloquage approprié permet de fixer le récipient dans la position inclinée voulue. Les figures 3 et 4 montrent en section transversale deux modes de réalisation différents du collecteur solaire. La paroi formée par une tôle 11 de forme rectangulaire en projection horizontale (figure 2), bombée le long de son grand axe médian, forme le côté avant, tourné vers le soleil, du récipient que traverse l'eau d'utilisation. La paroi arrière de ce récipient est également formée par une tôle bombée 12. Les deux tôles sont soudées l'une à l'autre le long de leurs bords. Sur le côté supérieur et sur le côté inférieur sont soudés aux tôles 11 et 12 respectivement des panneaux 13 et 14 afin de former un récipient fermé. De plus, dans la partie médiane du collecteur solaire et plus précisément du ré ci- pient, les tourillons 3 sont fixés latéralement sur des épaulements 15. Sur le côté intérieur de la paroi avant 11 recouverte d'une couche de matériau absorbant la lumière, est soudée à faible distance, par exemple à une distance de 5 mm, une tôle-guide 16. Cette tôle-guide peut être soudée le long de ses bords avec la paroi avant du récipient, ou bien être reliée à cette paroi par l'intermédiaire d'entretoises. Sur la face supérieure et sur la face inférieure, cette tôle-guide 16 se termine à une certaine distance du panneau de fond 14 et du panneau supérieur 13 du récipient, comme l'indique la ligne en traits interrompus de la figure 2. Grâce à cette tôle-guide ainsi disposée qui forme le long de la paroi avant un canal d'écoulement aplati, on obtient un rendement parti culièrement élevé. Sur le côté supérieur du récipient est prévue une tubulure de sortie 17 qui est disposée au milieu du récipient à proximité de la paroi avant et débouche avantageusement dans le canal d'écoulement formé par la tôle-guide comme le montre la figure 3. Par conséquent, quelle que soit l'inclinaison du collecteur solaire, la tubulure de sortie 7 se trouve au point le plus haut du récipient, ce qui empêche la formation de poches d'air. Sur le côté supérieur du récipient, il peut être prévu un capot 18 que montre la figure 2 ; ce capot est muni d'un revêtement isolant 19 et possède une ouverture 20 pour le passage de la tubulure de sortie 17. De la même façon, du côté inférieur du récipient, le panneau de fond 14 peut être recouvert d'une couche isolante. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, les bords de la paroi avant et de la paroi arrière du récipient sont repliés en forme d'U. Le profil en U 21 de la paroi arrière 12 a pour rôle de maintenir une couche isolante 22 tandis que le petit profil en U 23 de la paroi avant a pour rôle de maintenir un panneau de matière plastique translucide 24 qui recouvre à une certaine distance la paroi avant 11. Dans le profil en U 23 de la paroi avant est avantageusement introduite une baguette en caoutchouc 25 de forme appropriée pour maintenir en place le panneau en matière plastique 24. Les parois avant et arrière peuvent être soudées entre elles le long des bords repliés en U par une soudure 26 placée à 1' extérieur. Dans le mode de réalisation représenté àla figure 4, la paroi avant 11 a une largeur supérieure à celle de la paroi arriere 12 qui est soudée le long de son bord latéral à la paroi avant au moyen des soudures 27. La partie de bord de la paroi avant qui dépasse est repliée vers l'avant en forme d'U et sert à maintenir le panneau translucide. Au lieu de replier les bords de paroi pour maintenir la couche isolante 22 on peut utiliser des fixations en forme d'agrafes. On peut également coller la couche isolante 22 sur la face arrière du récipient. Le côté intérieur du récipient, y compris la surface de la tôle-guide 16, est muni d'un revêtement inerte par rapport à l'eau à usage domestique, à moins que le récipient et la tôle-guide eux-mêmes ne soient faits en un tel matériau inerte à l'égard de l'eau. Un tel revêtement peut par exemple être appliqué par un émaillage sous vide qui, non seulement tient compte des exigences en matière d'hygiène mais, de plus, a une longue durée de vie et est suffisamment perméable à la chaleur, ce qui permet d'avoir un bon rendement. Comme le montre la figure 2, il est prévu en face du débouché de la tubulure d'arrivée 28 disposée sensiblement au milieu du récipient sur le côté inférieur une chicane 29 pour que la circulation qui se produit sous l'effet de la chaleur ne soit pas troublée par l'eau qui entre. Le canal d'écoulement formé par la tôle-guide 16 peut également être fractionné en plusieurs canaux élémentaires en profilant de façon appropriée la tôle-guide. De façon correspondante, on peut également prévoir plusieurs tôles-guides qui facilitent la circulation de l'eau du bas vers le haut. La tôle-guide 16 sa'étend pratiquement sur toute la surface de la paroi avant. Elle est formee par une tôle pliée en U le long de ses bords ainsi que le montrent les figures 3 et 4. Selon un mode de réalisation avantageux, il est prévu en avant de l'entrée d'eau une soupape de surjeté, un clapet de retenue ou une soupape réductrice de pression. En soi, le recipient peut également fonctionner sans pression ; il suffit alors de monter un robinet dans la conduite d'arrivée et de prendre soin qu'il n'y ait pas dans la sortie d'obstacle à l'écoulement qui pourrait provoquer dans le récipient une augmentation de pression excessive. Les parois avant et arrière peuvent être faites en tôle d'acier, en tôle d'acier spécial, en tôle de cuivre ou en tôle d'aluminium. Plusieurs récipients de ce genre peuvent être disposés dans un seul bâti les uns à côté des autres, les tourillons pouvant alors jouer en même temps le rôle d'éléments de liaisons. Pour réaliser un gain de poids, on peut prévoir sur la paroi arrière, au lieu du bord replié en U, des pattes 30 permettant de fixer une couche isolante comme le montre la figu re 1. Selon un mode de réalisation avantageux, le récipient du collecteur solaire est constitué par une paroi avant plane et une paroi arrière bombée soudée à la paroi avant. La tôleguide prévue à proximité de la paroi avant peut être formée par une tôle plane soudée dans la paroi arrière bombée. La figure 5 montre un tel mode de réalisation. La tôle-guide 16 se termine alors à une certaine distance de la surface inférieure et de la surface supérieure du récipient, ce qui permet la circulation de l'eau. La figure 1 et la figure 4 montrent des tiges de renforcement 31 qui s'étendent de la paroi avant à la paroi arrière et confèrent au récipient la rigidité nécessaire REVENDICATIONS 1. Collecteur solaire destiné à chauffer de l'eau a usage domestique, caractérisé par un récipient plat qui est muni en bas d'une arrivée d'eau et en haut d'une sortie d'eau chaude et qui est fait en matériau inerte par rapport à 1' eau d'usage domestique ou est muni sur sa face intérieure d' un revêtement en matériau inerte à l'égardde l'eau d'usage domestique, et en ce que le recipient est muni du côté exposé à l'ensoleillement d'une couche absorbant le rayonnement so- laire et, du côté arrière d'une couche isolante calorifuge. 2. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu à l'intérieur du récipient au moins une tôle-guide qui dirige le courant de circulation d'eau le long de la face exposez à l'ensoleillement. 3. Collecteur solaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tôle-guide est disposée à faible distance de la paroi avant du récipient, et s'étend sur une grande partie de la surface de paroi avant. -4. Collecteur solaire selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le récipient a une section transversale de forme lenticulaire et est constitué par deux morceaux de tôle bombes, soudés l'un à l'autre. 5. Collecteur solaire selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie pour l'eau à usage domestique est disposée à proximité de la paroi avant du récipient sur son côté supérieur. 6. Collecteur solaire selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture d'arrivée d'eau est disposée sur le côté inférieur du récipient, sensiblement au milieu du récipient, à une certaine distance de la tôle-guide. 7. Collecteur solaire selon une quelconque des revendi cations- précédentes, caractérisé en ce que le récipient est muni sur le côté ensoleillement d'une feuille plastique ou d'un panneau en matière plastique translucides. 8. Collecteur solaire selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords latéraux de la paroi avant et/ou de la paroi arrière du récipient sont chanfreinés ou profilés de façon à maintenir un panneau trans lucide et/ou une couche isolante. 9. Collecteur solaire selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est monté pivotant dans un bâti roulant. 10. Collecteur solaire selon la revendication 9, carac térisé en ce qu'il est prévu sur le récipient une aiguille indicatrice et, sur le bâti, une échelle graduel, qui indique la position de pivotement optimale pour la période de l'année.