Brevet FR2446446A1 — publié le 19800808

La présente invention concerne les capteurs à fluide caloporteur. Les capteurs solaires connus se presentent sous forme de caissons métalliques de grandes dimensions qui favorisent les courants de convection et par suite les pertes calorifiques entre ltélément absorbant situé à l'intérieur et les parois estérieures. Ils sont lourds et ne peuvent être manipulés par une seule personne. 11 étanchéité de ces caissons est trés difficile à obtenir ou à conserver ce qui entraine des pertes calorifiques ou leur dégradation. Le dispositif objet de l'invention permet d'obtenir des rendements plus élevés grace à la création de petites alvéoles de gxs inerte qui entourent entierement ltélément chauffant. Sa forme tubulaire permet d'obtenir facilement une étanchéité efficace et durable La face trière de l'élément chauffant est rendue active en utilisant un écran réfléchis sant. Les perties métalliques se limitent au tube chauffant. Pratique ment ce type de capteur ne nécessite aucun entretien. yar sa conception et ses dimensions une Personne non spécialisée peut monter seule, un ensemble de capteurs pour réaliser une installation complète qui M s'adapte sur la surface dont elle dispose. Le capteur objet de l'invention comporte : - Une partie centrale métallique absorbante en contact direct sur toute sa surface avec le fluide caloporteur. - Une enveloppe extérieure transparente. ~ Deux embouts isolants avec joints d'etanchéité poux maintenir la partie centrale dans une enceinte fermée. - Divers écrans isolants et transparents répartis le lOn du tube central pour former de petites alvéoles indépendantes Ces capteurs sont prévus pour autre monter sur place sur deux collecteurs de branchement entièrement préfabriqués et destinés à la circulation du fluide caloporteur. DESCRIPTION : La partie centrale á~ sorbante est constituée par un tube métallique 1 représenté par la fig. I de la planche unique. se tube peut être obter.u à partir d'lme bonde métallique que l'on emboutit découpe et plie en deux suivant sa longueur Sa ferreture, sur le côté longitudinal et les deux extrémités, est réalise par sertissage ou soudure. Pour les pressions élevées les faces sont soudées par rapproche- ment en plusieurs points.Sur sa longueur ce tube aplati 1 comporte des ondulations pour d'une part augmenter sa résistance aux pressions int rieures, et d'autre part, maintenir les écrans 2 représentés par la Fig. 2. La surface extérieure de ce tube est dépolie, c'est à dire rendue rugueuse par des stries, elle recevra ensuite un revetement absorbant et conducteur de la chaleur de couleur noir mat Pour les éléments en cuivre ou recouvert de cuivre ce revêtement est obtenu directement par trempage et séchage successifs dans une solution diluée de sulfure de sodium, ce qui permet d'améliorer la transmission. rn > rincage dans une solution diluée d'acide sulfurique à dix pour cent par exemple, permet de stabiliser la pellicule noir mat L'entrée et la sortie du fluide oaloporteur sont assurées par deux petites tubulures 3 soudées dans l'axe du tube central et destinées aux raccordements le l'élément sur les collecteurs de circulation 4 représentés à la Fig.3.Cette Fig.3 repré- sente une vue en coupe longitudinale de la partie inférieure du capteur. L'enveloppe extérieure 5 représentée à la whig. 3 est constituée par un tube transparent, en verre par exemple, de forme allongée dans notre cas, Cette forme peut varier et être cyclindrique par exemple. La whig. 4 représente une coupe transversale du tube 1 et 5. La partie arrière du capteur est rendue active en disposant derrière les capteurs, un panneau réfléchissant qui renvoie les rayons solaires.Ce panneau est formé de parties concayes,réalisé en matière plastique armée par exemple, métal~ lisé sur sa face concave et protégé par une fine pellicule transparente Les embouts 6 en matière isolante sont destinés à maintenir les deux tubes 1 et 5 à une certaine distance concentriquement, polir former une chambre fermée de gaz inerte qui isole entièrement l'élément chauffant Les joints 7 assurent l'étanchéité de l'ensemble. Un jeu -de de centimètres environ est prévu entre le sommet de l'élément chauffant et l'embout supérieur pour permettre le montage du capteur, ou le démontage,-*ans avoir à déplacer les rampes des collecteurs en faisant coulisser le tube central sur les embouts 6. Ce jeu permet aussi d'absorber les déplacements dus aux dilatations entre les deux tubes 1 et 5. Les écrans 2 répartis sur toute la longueur de l'élément chauffant 1 sont destinés à réduire les courants de convection en divisant l'espace compris entre les deux tubes 1 et 5 en une série de petites alvéoles indépendantes. Ces écrans sont en matière isolante, transparente, de trgs faibles épaisseur et pouvant résister à des températures élevées. Pour faciliter le montage, ces écrans seront du type ouvert, comme l'indique la Fig. 2 assemblés tête-bèche par deux Pour les capteurs fixés verticalement, la largueur des écrans est supérieure à la largeur intérieure du tube 5 ce qui permet de mieux orienter és écrans dans la direction des rayons solaires.Avec deux ou trois largeurs standard il est possible d'envisager tous les cas de fixation0 Ce type de capteurs est conçu pour Qtre fixés et branchés sur deux collecteurs 4 destinés à la circulation du fluide caloporteur. Ces collecteurs sont de préférence en matière plastique semi- rigide pour absorber les dilatations et permettre le branchement du capteur par colliers de serrage. Ces collecteurs sont isolés entre deux coquilles 8 à base de laine verre, par exemple Ces coquilles sont logées dans le boitier 9 de protection et de fixation, Ces pièces, collecteurs, coquilles isolantes boitiers, sont préfabriquées en longueurs standard pour être facilement montées directement sur un mur ou charpente existante à l'aide d'une simple visserie. Ce matériel se prête trés bien à toutes compositions de batteries solaires en faisant varier le nombre de capteurs pour obtenir la longueur désirée, ou en utilisant la souplesse des collecteurs pour épouser une surface incurvée d'un batimentou d'un grand réservoir par exemple. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où ltoF veut trsnsformer l'énergie scolaire en chaleur, en particulier nour chauffer l'eau sanitaire ou locaux d'habiaation. L'installation d'une batterie de capteurs de ce type relut être réalisée par une seule personne non spécialisée. Pour des applications où l'ambiance est trés froide, en particulier en montagne, par exemple, ce type de capteur se prête triés bien a la mise sous vide en remplacant les embouts isolants 6 par des membranes en métal inoxydable de trés faible épaisseur présentant des ondulationsconcentriques pour permettre les déplacements dus aux dilatations des tubes Les bords de ces membranes sont rabattus perpendiculairement pour faciliter le soudage.sur le tube central et à la périphérie sur le tube extérieur R E v 3 nT D I ^ I O r S 1 - dispositif permettant d'utiliser l'énergie solaire pour chauffer un fluide caloporteur à l'aide de capteurs tubulaires caractérisé par le fait que le moyen utilise pour isoler la partie absorbante de l'ambiance extérieure est constitué par une série de petites alvéoles indépendantes qui enveloppent entièrement l'élément chauffant, tout en permettant d'utiliser la face arrière du tube chauffant. 2 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen de capter l'énergie est un tube métallique de forme spécial le à paroi mince et conductrice, en contact direct avec le fluide caloporteur sur toute sa surface. Ce tube est facilement obtenu à partir d'une bande métallique. Ses extrémités se terminent par de petites tubulures situées dans l'axe pour permettre la rotation du capteur et l'écoulement du fluide. L'élément tubulaire de forme aplatie, comporte sur toute sa longueur des ondulations pour résister aux pressions oeté rieures et maintenir les écrans formant les alvéoles. sa surface exté rieure est striée et recouverte d'un revêtement absorbant noir mat. 3 - Dispositif selon revendication 2 caractérisé par le fait que le moyen d'augmenter la transmission calorifique de l'élément chauffant est d'utiliser le cuivre massif ou en dévot et de traiter chimiquement sa surface extér eure. La teinte noire mat est alors obtenue en trempant l'élément et en le séchant successivement deux ou trois fois par exemple, dans une solution diluée de sulfure de sodium. Pour terminer un rincage est fait à l'aide d'une solution d'acide sulfurique diluée à dix pour cent, par exemple, pour stabiliser le revêtement 4 - Dispositif selon re-oendication 1 caractérisé pr le fait que le moyen d'isoler l'élément chauffant est un tube transparent de section appropriée, obturé a ses deux extrémités par des embouts isolants et guipés de joints souples pour former une chambre étanche. 5 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen d'augmenter l'isolation du tube chffant est constitué par une série d'écrans formant avec l'enveloppe extérieure, de petites alvéoles indépendantes qui s'opposent aux déplacements des gaz. Ces écrans sont en matière transparente, isolante et disposés panilèlement le long du tube central avec un certain angle pour tenir compte de l'inclinaison du capteur. 6 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen d'isoler complètement le tube chauffant est de remplacer les embouts par des membranes souples en métal inoxydable de trés faible épaisseur, comportant des ondulations concentriques ou en forme de soufflet pour permettre les dilatations. Ces membranes sont soudées d'une part sur le tube central et d'autre part aux extrémités de l'enveloppe extérieure pour former une chambre parfaitement étanche qui est ensuite mise sous vide. 7 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen d'obtenir une meilleure efficacité est de pouvoir orienter facilement les capteurs par rapport au plan de fixation en les faisant pivoter individuellement grace à leur tubulure d'entrée et de sortie du fluide caloporteur. 8 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen de réaliser facilement et à faible coût une installation de capteurs thermiques, est constitué par de petits capteurs individuels prévus pour être montés avec des accessoires préfabriqués qui, grace à leur conception peuvent s'adapter sur la plupart des surfaces de forme et de dimensions diverses, telles que facades ou parois de réservoirs par exemple. Le montage peut être facilement effectué par une personne seule et non spécialisée. 9 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen de rendre la surface arrière de l'élément chauffant active, est de disposer un écran réfléchissant à l'arrière des capteurs avec une partie concave pour chaque capteur pour renvoyer et concentrer les rayons sur l & face arrière du tube chauffant.