Brevet FR2432149A1 — publié le 19800222

L'invention concerne un capteur d'énergie solaire perfectionné destiné à recevoir le rayonnement du soleil, à capter l'énergie correspondante et a' -la transmettre à un fluide caloporteur tel que l'eau, l'eau salée, l'eau glicolée ou autre. Les capteurs actuellement connus comportent notamment des plaques d'échange transmettant les calories reçues à un circuit tubulaire dans lequel circule un fluide caloporteur d'autres capteurs connus sont des capteurs du type radiateurs à lamelles ou des capteurs-à tubulures avec réflecteurs concentrant une partie des rayons solaires, utilisant ou non l'effet de serre. Les capteurs solaires connus présentent divers inconvénients. En premier lieu, ces capteurs ont un rendement thermique réduit en raison de leur inertie, de la conductibilité des matériaux utilisés, de l'épaisseur de la paroi ou des parois protectrices. En outre, leur volume est nécessairement important pour un rendement donné. Enfin, leur poids, leur entretien sont un handicap sérieux au niveau de leur prix. La présente invention permet de pallier les inconvénients sus-évoqués. Un des buts de l'invention est d'obtenir un rendement réel nettement amélioré, tant au niveau thermique, d'énergie captée et transmise, qu'au niveau coûts de fabrication, utilisation et entretien. Un autré lyzt de 11 invention est de réduire l'en- combrement du capteur solaire. Le capteur solaire selon l'invention est du type capteur solaire plan. Il comprend un caisson-châssis dans lequel sont fixés au moins une paroi frontale transparente aux rayonnements solaires, une plaque frontale d'échange disposée en regard de cette paroi, une plaque de base délimitant avec la plaque frontale d'échange un circuit de fluide étanche ; au moins deux collecteurs de fluide, l'un destiné à distribuer le fluide froid provenant d'un circuit d'alimentation, l'autre destiné à collecter le fluide réchauffé pour alimenter un circuit de départ. Le capteur selon l'invention présente notamment la caractéristique suivante : la plaque frontale d'échange est munie d'une pluralité de calottes sensiblement sphériques, embouties, dont la densité peut varier de 1 500 à 3 000 par metre carré. Ces calottes permettent de capter l'énergie solaire avec un bon rendement quelle que soit l'orientation solaire, et créent une turbu lence interne dans le circuit du fluide, sans pour autant créer de circuit-bouchon, ce qui améliore la qualité de échange thermique et l'efficacité totale de la surface exposée. Une autre caractéristique de l'invention est d'utiliser pour former la paroi frontale transparente, une feuille de polycarbonate extrudé, mince pour éviter les inerties lors d'ensoleillement intermittent, souple pour éviter les contraintes mécaniques dues aux variations de température, enfin particulièrement résistante et protégée contre toute corrosion, le polycarbonate présentant en outre de hautes performances quant d la perméabilité à la lumière solaire et aux rayons infra-rouges, quant à ses qualités thermiques, sa légèreté et sa facilité d'usinage. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention se dégageront de la description qui suit, en référence aux dessins annexés, lesquels sont présentés à titre d'exemple non limitatifs. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la description - la figure 1 est une vue éclatée du capteur solaire conforme à l'invention, - la figure 2 en est une demi-coupe transversale, - la figure 3 en est une coupe de détail, - la figure 4 en est une coupe longitudinale de détail Le capteur représenté à titre d'exemple sur ces figures comprend un caisson-châssis 1 réalisé en matériau synthétique isolant, incassable, préformé, nervuré en forme d'X 2, et comportant une partie en creux 3 dans chacun de ses angles, destinée à recevoir des moyens de fixation.Au fond du caisson-châssis 1 est logée une couche d'isolant 4, par exemple une couche de mousse expansée polystyrène ou tout autre matériau analogue tel que mousse en polyuréthane ou urée-formol. Sur cet isolant 4 repose une plaque d'isolant thermique en cellulose cellulaire 5. Sur cette plaque de cellulose cellulaire 5 est disposée une plaque de base 6, de préférence en acier galvanisé mais qui peut être également en inox, cuivre et tout autre alliage. Dans cette plaque de base sont prévues deux gorges transversales 9 et 10 embouties disposées de part et d'autre de la plaque. Ces gorges se dirigent en pente dans le sens transversal vers deux collecteurs de fluide, un collecteur d'entrée 11 et un collecteur de sortie 12. Ces collecteurs ont été spécialement étudiés pour éviter tout brasage et faciliter les entrées et sorties du fluide. Ces collecteurs sont réalisés de préférence en alliage spécial aluminium traité anti-corrosion. Un boulon creux 15 muni d'un orifice 16 par lequel passe le fluide qui s'écoule des gorges, relie le collecteur à la plaque de base et assure avec trois rondelles-joints bakélite-et un écrou borgne l'étanchéité du raccord avec la plaque de base. Le collecteur comporte deux sorties ou entrées 17 et 18. Ces sorties ou entrées, points de raccordement du flUide, peuvent être utilisées au choix. On peut, eh effet, boucher l'une ou l'autre par un moyen quelconque d'obturation, par exemple par un raccord bouchon fileté. Ceci permet une grande souplesse au niveau de la pose des capteurs solaires. Cès derniers peuvent ainsi être raccordés soit à des canalisations frontales en utilisant la sortie ou entrée 17, soit à des canalisations basses en utilisant la sortie ou entrée 18. Une plaque frontale d'échange 13 en acier galvanisé de préférence mais qui, tout comme la plaque de base peut être également en inox, cuivre ou tout autre alliage du fait qu'aucune soudure n'est pratiquée, est sertie autour de la plaque de base 6 ; des rivets ou boulons 19 ou tout autre moyen de fixation sont judicieusement -répartis et maintiennent les deux plaques jux -taposées en ne laissant qu'un faible espace de séparation entre les deux plaques. Un joint en néoprène assure par sertissage à la presse l'étanchéité. La plaque d'échange 13 est nervurée et comporte sur sa surface une pluralité de calottes sensiblement sphériques, embouties, i3a ou 13b logées au fond des nervures ainsi qu'à la partie supérieure de celles-ci. Ces calottes présentent un rayon d'environ 8 mm sur une base d'environ mm de diamètre. Elles assurent le mouvement permanent du fluide emprisonné en couche mince entre la plaque frontale d'échange 13 et la plaque de base 6. La densité de ces calottes peut varier de 1 500à 3 000 par mètre carré, un rendement maximum étant atteint aux alentours de 1 020 à 1 090 calottes par mètre carré. Ces calottes créent un mouvement du fluide et ainsi une turbulence interne qui améliore grandement la qualité de l'échange thermique. La pression du fluide ne doit pas, de préférence, dépasser de 0,3 à 0,5 bar pour obtenir un rendement maximum. A cet effet, lors de l'installation du capteur, le branchement d'un détendeur approprié avec valve de sécurité ou vase d'expansion est prévu. L'ensemble plaque d'échange et plaque de base est support dans le caisson-châssis par un support 7 formé de quatrebaguettes, qui maintient l'ensemble à environ 1 cm - 1,5 cm au-dessous de la paroi transparente pour favoriser l'effet de serre. Ce support en bois oucontreplaqué, rigidifie l'ensemble et est renforcé par des U de renfort 8. - Par ailleurs, une feuille de polycarbonate trans- parent 14 formant capot, recouvre le capteur, un matelas d'air réalisant l'effet de serre entre le polycarbonate et la plaque d'échange 13, sur une hauteur préférentielle de l'ordre de 14 mm. L'épaisseur préférentielle de la feuille de polycarbonate est de 2 mm. Sur la face intérieure du polycarbonate, une couche de peinture appropriée est passe qui assure l'aspect final du capteur. Les panneaux du type ci-dessus décrit peuvent être par exemple utilisés pourréchauffer l'eau d'une piscine en amenant directement celle-ci au moyen d'un groupe de pompage à travers les panneaux. Le capteur selon l'invention peut se poser- en façade, sur balcon, sur toiture, pergola, etc. Bien entendu, la présente description ne limite en rien la portée de l'invention qui se trouve au contraire élargie à toutes les variantes et améliorations possibles. REVENDICATIONS 1/ - Capteur dténergie solaire comportant un caisson-châssis dans lequel sont logés au moins une paroi frontale transparente aux rayonnements solaires, une plaque frontale d'échange située en regard de cette paroi, une plaque de base délimitant avec la plaque frontale d'échange un circuit étanche de fluide caloporteur, un collecteur d'entrée adapté pour distributer le fluide dans le circuit précité, un collecteur de sortie adapté pour collecter le fluide réchauffé, ledit capteur étant caractérisé en ce que la plaque frontale d-'échange est dotée d'une pluralité de calottes sensiblement spériques réparties sur la surface de ladite plaque et orientées vers la ou les parois transparentes. 2/ - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les calottes de la plaque frontale d'échange sont embouties. 3/ - Capteur d'énergie solaire selon les revendications 1 et 2 dans lequel la plaque frontale est nervurée, le -capteur étant caractérisé en ce que les calottes sont logées au fond des nervures ainsi qu'à la partie supérieure de celles-ci. 4/ - Capteur d'énergie solaire selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi frontale transparente est constituée par une feuille mince de polycarbonate. 5/ - Capteur d'énergie solaire selon les revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la plaque de base repose sur une plaque de cellulose cellulaire, elle-même disposée sur une couche de matériau thermiquement isolant. 6/ - Capteur d'énergie solaire selon les revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le collecteur d'entrée ou sortie du fluide comporte deux entrées ou sorties possibles, l'une située en position frontale, l'autre en partie basse. 7/ - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend sur la plaque frontale d'échange approximativement entre 1 500 et 3 000 calottes sensiblement sphériques au mètre carré. 8/ - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque calotte présente un rayon d'environ 8 mm sur une base de 10 mm de diamètre.