Brevet FR2453371A1 — publié le 19801031

i La présente invention concerne les appareils convertisseurs d'énergie raytonnante, elle permet de capter en autres l'énergie solaire incidente pour chauf fer ou réfrigérer selon le besoin. Le domaine de la transformation de l'énergie rayonnante en énergie calorifique revet une importance primordiale. De nombreux dispositifs ayant pour ob jet la captation des calories issues du rayonnement solaire sont connus de nos jours, généralement constitués d'une paroi transparente faiblement distante d'une seconde paroi c-paque à face noire, un matériau enveloppe permettant d'iso- ler le dispositif du gradient de température extérieur, entre l'isolant et le j corps noir circule un fluide caloporteur qui se trouve ainsi porte en contact avec la paroi sombre, à une certaine température, fonction de l'ensoleillement. Ce dispositif ne permet pas la construction de capteur de grande surface -sauf si l'on augmente considérablement l'épaisseur des plaques en contact avec le ! fluide caloporteur, d-l fait même de la pression existant dans le capteur, cette t augmentation substentielle de l'épaisseur des plaques et par voie de conséquence, des paramètres liés (poids, inertie thermique) entraînant de ce fait un surcoût du dispositif (de même les remontées de fluide chaud, par convention dimi rendement nués le / de celui-ci). Afin de limiter l'épaisseur des plaques utilisées, d'autres dispositifs sont mis en dépression par rapport à l'atmosphère par une pompe pneumatique et un asservissement complexe.Un autre procédé consiste à laisser l'écouler un fluide caloporteur par gravitation sur un média fibreux noir avec deversoir intégré, une plaque transparente séparant le fluide de l'atmosphère; un tel dispositis dérère en fonctionnement par, condensation un écran de buée sur la vitre externe limitant ainsi l'efficaeité du flux incident et par suite le rendement du captuer. le dispositif , le objet de l'invention , permet d'éviter ces inconvénients le fluide étant à une pression égale ou légèrement inférieure à la pression at- mosphèrique (sans intervention de pompe à dépression). L'écoulement se fait avec lune répartition maximum du gradient thermique sans convection ni pression dans 1' le média fibreux; Ce qui permet d'avoir des capteurs sûrs de conception très sim ple , donc peu coûteux. Le dispositif , objet de l'invention , comporte un capteur de conception simplifiée,quelque accessoires (clapets...) , un régulateur de pression,des moyens d'échange ou de stockage thermique , d'éventuels moyens de mise en circulation du fluide. Les descriptions qui suivent laissent apparaître le fluide uti lisé comme étant de l'eau; il est bien évident que tout autre fluide liquide ou| -non peuvent être utilisés sans sortir du cadre de l'invention; le capteur pouivant fonctionner avec des gazs, de l'air par exemple.Une application rustique selon l'invention consisterait à alimenter le capteur directement sur le ré- seau sans moyen de mise en circulation du fluide, sans échangeur ni régulateur de pression, la limitation en pression de l'alimentation se faisant par un ori fice calibré (diaphragme) et le stockage à la sortie du capteur. Un autre mode de réalisation de l'invention consiste à véhiculer èn circuit fermé un fluide caloporteur à une pression égale ou très légèrement inférieure, par effet de dépression gravitationnelle à la pression atmosphérique. Le fluide aspiré par la pompe 19 transverse le clapet anti-retour 13 puis les orifices de réglage de débit 9 avant de traverser les différents panneaux 3.Lorsque le débit en sortie de pompe est trop fort, une partie de fluide peut etre by-passé par la colonne manométries que 12 laissant passer le fluide au-delà et en deçà d'une certaine pression. Un réglage supplémentaire peut etre effectué en 10. Le déclenchement de la pompe s'effectue lorsque la différence de température entre la sonde 5 et la sonde 21 est supérieure à une certaine valeur. Les orifices 11 mettent en permanence la partie inférieure du capteur à la pression atmosphérique. Le mui; de caloporteur est récupéré par la canalisation 16 puis il est dirigé dans unj système échangeur régulateur de pression 14 ; ce système est continuellement à ! la pression atmosphérique par l'orifice 17 . L'alimentation complémentaire éven tuelle par le réseau se fait par l'entrée 22 . Elle est régulée par le système à flotteur 20 . Le pompage des calories du circuit capteur au circuit d'utili sation, se fait par la sortie 15 .Le capteur comprend essentiellement une pla que transparente 1 en ccntact avec l'extérieur, un coffre (ou plaque) isolant 8 , 2 plaques assemblées 2 et 7 entre lesquelles se trouvent en sandwitch des (éventuels) tubes d'alimentation et d'extraction 6 et 4 , un média fibreux 3 ,une sonde 5. Suivant la conception, la plaque 2 peut etre transparente ou non. Dans le premier cas, le média fibreux devra etre noir et remplira la i fonction de corps absorbeur. La fibre sera constituée de matériaux à la fois per méables au rayonnement solaire et au moins partiellement opaques aux rayons ther miques infra-rouges, susceptibles d'etre réémis, constituant ainsi une structure anti-radiative et anti-convective, limitant les pertes par réémission thermique. Dans le deuxième cas, la plaque 2 aura sa surface extérieure noire en contact avec le rayonnement incident la transmission calorifique au fluide se faisant par conduction. La hauteur manométrique (# H) (planche 1.3.) , correspond à la press ion ou dépression maximum permise pour l'alimentation du capteur. Cette valeur peut etre modifiée en dynamique par le robinet 10, les diaphragmes 9 peuvent ajuster les débits d'alimentation. Les plaques 2 et 7 sont mainte nues assemblées soit par collage (mastic au silicone 24 ), soit par montage mécanique ou soudure. Des plôts adhésifs 23 ou métalliques peuvent etre dispo- sés dans le plan de l'absorbeur pour en améliorer sa tenue aux faibles varia tions de pression.Ce type de panneau s'intègre parfaitement dans l'architecture d'une construction voir (PL. I.3. fig.A) où les absorbeurs sont disposés puis la fermeture du clapet 13 entre les chevrons. L'arrêt de la pompe de circulation 19/lié à un diminution de l'ensoleillement provoque une légère dépression dans le panneau comprimant le corps fibreux et diminuant ainsi l'inertie thermique du capteur. Inversement, le déclenchement de la pompe résultant d'une élévation en température de la sonde 5 provoque une légère surpression dans le panneau avec afflux de fluide calopor- teur augmentant ainsi l'inertie thermique.Il y a donc variation d'inertie thermique dans le capteur en fonction de l'ensoleillement, à un instant (t), inertie faible par ciel couvert (position d'attente), inertie forte et augmentation du débit par fort ensoleillement. Comme nous l'avons vu ci-dessus, les plaques 2 et 7 peuvent etre transparentes ou opaques, métalliques ou non , en fonction du rendement et du prix capteur recherché. les figures et dessins annexés sont donnés à titre d'exemple non limitatif, ils permettent de comprendre comment l'invention peut etre réalisée. Le dispositif , objet ee l'invention , peut etre utilisé dans tous les cas de récupération thermique, à partir d'un flux rayonnant incident, il est ap-: plicable à tous fluides caloporteurs liquides ou gazs, en circuit ouvert alimenstation et stockage, et circuit fermé avec transfert de chaleur à un circuit secondaire d'utilisation (pour chauffage ou réfrigération). La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation illustrée et décrite en détail, diverses modifications pouvant etre apportées sans sortir du cadre de ltinvention; -REVENDICATIONS 1. Système de captation d'énergie rayonnante comprenant un convertisseur capteur à rames minces, un dispositif régulateur de pression, des moyens d'échange ou de stockage thermique, le capteur fonctionnant à une pression sensi blement égale à la pression atmosphérique. 2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyen régulateur de pression est un moyen statique, ne comprenant pas de pompe de dégazage 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur comprenne une plaque transparente, un absorbeur à pression interne relative nulle ou légèrement négative, un coffre enveloppe isolant thermiquement. 4. Système selon Wa-revendication 3 , caractérisé en ce que l'absor- beur soit constitué de moyens d'alimentation, d'extraction du fluide, d'un média capillaire, de 2 plaques, enveloppe intégrant des moyens d'assemblage. 5. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la pres sion interne dan; 1 l'absorbeur soit maintenue sensiblement égale à la pression at tosphérique par n régulateur ou légèrement inférieure, lors de l'arret de l'ali mentation par effet de dépression gravitationnelle. 6. Système selon les revendications 1 et 3 , caractérisé en ce que l'absorbeur a toujours sa partie basse en communication avec l'atmosphère. 7. Système selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que les 2 plaques de l'abs-orbeur déterminent entre elles un espace accupé par un média capillaire imbibé de fluide caloporteur. 8. Système selon la revendication 4 , caractérisé en ce que l'alimen tation de l'absorbeur en fluide caloporteur ainsi que l'extraction se fasse par des tubes situés dans le plan du média entre 2 plaques, en sandwitch. 9. Système selon les revendications 4 et 8, caractérisé en ce que les orifices d'alimentation ont des diamètres inférieurs aux diamètres des ori fices d'extraction de telle sorte que pour un débit maxi prédéterminé par ies diaphragmes d'entrées, les pertes de, charges engendrées par le passage du fluide dans l'absorbeur n'induisent de pression supérieure à la pression atmosphérique. 10. Système selon la revendication 9 caractérisé par le fait que la circulation du fluide dans l'absorbeur est initiée par une sonde de température. 11. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps noir absorbant l'énergie rayonnante puisse etre selon la conception de l'absorbeur, la plaque supérieure, le média capillaire, ou la plaque inférieure. 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que si la plaque supérieure est choisie comme corps noir, elle transmette la chaleur au fluide caloporteur. 13. Système selon la -revendication 12, caractérisé en ce que, pour transmettre la chaleur au fluide caloporteur, la plaque soit métallique. 14. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que si le tissu capillaire est choisi comme corps noir, il soit intimement parcouru par le fluide caloporteur de meme que la plaque supérieure de l'absorbeur en contact avec le tissu devra être transparente. | 15. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que si la plaque inférieure joue le rible du corps noir, efiesoit revêtue coté fluide d'un t revetement noir fibreux ou spongieux remplaçant avantageusement le tissu capillaire. Dans ce cas, la plaque supérieure de l'absorbeur sera transparente. 16. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage puissent etre des produits adhésifs ou des moyens mécaniques ou des soudures 17. Système selon la revendication 16 , caractérisé en ce que un paroi duit adhésif approprié puisse etre un mastic à base silicone. De meme que des plots adhésifs ou mécaniques peuvent etre disposés dans le plan du média fi breux pour améliorer la tenue de l'absorbeur aux éventuelles variations de pressinon. ; 18. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le cap- teur puisse fonctionner : en circuit ouvert, ou en circuit fermé rebouclé par pompe de circulation. 19. Système selon les revendications 1 et 2 , caractérisé en ce que t en circuit fermé, le moyen régulateur de pression se fasse par contrôleur de piveau obstruant plus ou moins une arrivée de -fluide. 20. Système selon les revendications 1 , 2 et 19 , caractérisé en ce| que en circuit fermés un diaphragme limite à l'entrée de l'absorbeur le débit fluide. L'excès d'alimentation pouvant etre by-passé vers le stockage par un limiteur manométrique de pression. 21. Système selon la revendication 19 caractérisé en ce que le moyen contrôleur de niveau soit un flotteur. 22. Système selon la revendication 5 tel que le maintien temporaire en fermeture d'un organe, entre le moyen d'alimentation et le capteur mette en dépression I' absorbeur par phénomène gravitationnel. 23. Système selon la revendication 22 tel que l'organe déclenché soit un clapet anti-retour réglable ou divers autres moyens.