Brevet FR2449853A1 — publié le 19800919

La présente invention concerne un capteur plan à absorbeur d'énergie radiante. Afin d'bure plus précis, nous nous intéresserons plus particulièrement à l'énergie solaire, et considérerons un capteur disposé sur le toit d'une habitation. Néammoins, il va de soi que toute autre forme d'énergie émettrice de rayons infra-rouge, et tout support de captation peuvent concerner également cette invention. On connait déjà beucoup de capteurs plan à absorbeur, utilisant ltéchange thermique donné par le rayonnement sur la plaque absorbante, à un liquide caloporteur ; pourtant bon nombre dlentre-eux ont un rendement médiocre ou plus exactement un rapport rendement/prix assez bas. De plus, ils sont souvent constitués de modules juxtaposés qui n'offrent aucune étanchéité réelle. Leurs absorbeurs, toujours pour abaisser le coût de revient, sont réalisés en métal dont le coëfficient lambda de conductivité thermique n'est pas optimisé. En outre, comme il est décrit ligne 27 à 30 de la demande de brevet des E.U.A. nO 2317605 du 25 Juin 1976 ; lorsque le ciel est brumeux ou couvert, la diffus sion de l'atmosphère augmente et le collecteur reçoit une plus grande fraction de l'énergie incidente en dehors de son angle de réception. Cet état de fait, constaté par expérience, implique que l'absorbeur ne doit posséder aucune zone d'ombre due à sa structure proxpre ou à sa fixation sur un support.Il est bien évident que les régions climatiques possédant peu de soleil ne permettraient pas la création de capteur rentable quant à leur bilan énergétique si l'énergie incidente occasionnée par la réfraction du rayonnement sur les goutelettes d'eau en suspension dans les nuages, n'était pas récupérée. Le but de la présente invention est donc de pallier à ces inconvénients en optimisant le rendement du capteur. Le capteur est constitué par une structure plissée forW mant des ondes dont les sommets sont plats (1). Les matériaux employés peuvent être l'acier galvanisé, la fibre de polyester ou tout autre matériau qui puissent être à:.la fois relativement léger, étanche, et maintenir entre leur partie supérieure et inférieure un isolant de type mousse de polyuréthane (2). L'absorbeur (3) est constitué par une plaque de forme courbe dans laquelle il est fait deux réservations demi-circulaire sur toute sa longueur de façon à encastrer parfaitement les canalisations thermophores. Afin d'optimiser le rendement, nous utilisons un matériau possédant un coefficient surfacique de transmission thermique le plus élevé possible : le cuivre. Une fois sa forme donnée par emboutissage, la plaque est posée sur les bandes de neoprêne (4), collées elles-mêmes sur le support des augets. L'absorbeur est maintenu en partie centrale par des vis avec rondelles ; le trou éxécuté étant légèrement plus grand et ovalisé de façon à permettre une dilatation longitudinale et transversale. Encastrées dans l'absorbeur de de la manière décrite plus haut, les canalisations thermophores en cuivre sont maintenues sur la plaque par des colliers de même métal. De façon à éviter le contact entre l'absorbeur et l'auget (contact qui nuierai à l'échange thermique de la plaque par rapport au liquide caoloporteur) des plots de néoprêne seront fixés sur le versant haut de l'onde (6). Le plat des ondes reçevra une plaqué en aluminium (7) sur laquelle sont fixés des clips (8) ; ceux-ci permettront de reçevoir un profil aluminium (9) en forme de double T. Des joints néoprênes (10) assureront l'étanchéité du vitrage (lut) entre les profils (7) et (9). Le vitrage, ou toutautre matériau, laissant pisser le rayonnement infra-rouge, sera assez épais de façon à être résistant aux chocs et à protéger "l'effet de serre" régnant entre ce vitrage et l'absorbeur. En effet, le point faible des capteurs réside justement dans le fait que la plaque translucide a un coefficient de transmission thermique très important. Ceci implique que l'air chaud prisonnier sous sa surface a tendance à se refroidir assez vite. C'est pourquoi nous pallions à cet inconvénient en utilisant le matériau de l'absorbeur dont la conductivite thermique est la meilleure. Pour favoriser l'absorbtion des calories, l'absorbeur et les canalisations thermophores sont revêtus d'une couche de peinture noire résistante aux grandes températures et aux dilatations. Avant de refermer le profil alu (9) sur les clips, un joint néoprène est placé dans la gorge ainsi créée. Ce joint est important car c'est à lui seul que l'on doit l'étanchéité com- plète de l'ensemble. La figure 3 montre l'aspect général du capteur ainsi éxécuté. Un joint de dilatation transversal est positionné envi ron tous les 2,50 ml. de façon à ce que le vitrage ne se casse pas sous l'effet des variations de température. Il est constitué comme les autres en néoprêne souple. Vu l'angle sous lequel sera placé le panneau (de 45 à 600 selon le cas), ce joint ne constitue en rien un obstacle aux eaux de ruissellement en cas de pluies. La figure 4 représente la cuupe transversale en bas de panneau. Le collecteur (15) des canalisations thermophores (5), est enchassé dans un profil (14), isolé lui aussi, refermant ainsi le panneau en partie basse et haute. Pour éviter que les eaux de condensation ne stagnent en partie basse du panneau, chaque auget est pourvu d'un ou plusieurs trous(16) laissant s'échapper ces eaux résiduelles. Le vitrage (11) dépasse également de l'ensemble de manière à ce que les eaux soient bien évacuées. La figure 5 montre le circuit des canalisations thermophores avec le générateur (12) et le collecteur (15), ces deux circuits étant reliés au stockage par l'intermédiaire d'une pompe et d'une régulation ; ces derniers éléments n'entrant pas dans l'objet de l'invention. Il est bien évident que la description ci-dessus n'est pas limitative, et que les matériaux employés, constituant le capteur ne sont donnés qu'a' titre indicatif. REVENDICATIONS 1. Capteur plan constitué d'éléments autoporteurs et facilement assemblables, å profils nervurés, permettant la captatien de l'énergie irradiée par une source émettrice de rayons infra-rouge, caractérisé par le fait que l'espace entre les ondes des profils nervurés sert à placer un absorbeur. 2. Eléments selon la revendication nO 1 caractdrisés par le fait que les profils nervurés ont une forme d'auget. 3. Eléments selon la revendication nO 1, caractérisés par le fait que l'absorbeur a une forme courbe. 4. Eléments selon les revendications ne 1 et 2, carac tersés par le fait que les ondes des augets servent à fixer des profils en aluminium enchassant, par l'intermédiaire d'un joint étanche à l'eau, une plaque transparente en verre ou tout autre matériau fournissant ainsi "l'effet de serre*. 5. Eléments selon l'une des revendications prócédentes caractérisés par le fait que l'absorbeur comporte une ou plusieurs canalisations dans lesquelles circule un liquide caloporteur. 6. Eléments selon l'une des revendications précédentes caractérisés par le fait que les canalisations et l'absorbeur sont exécutés en même métal ou de métaux différents ayant sensiblement le même coEfficient de dilatation surfacique et linéique. 7. Eléments selon la revendication nO 6, caractérisés par le fait que l'absorbeur et les tuyaux sont revêtus d'une peinture noire de façon à favoriser l'effet de "corps noir" et résistante aux effets de dilatation dûs à l'augmentation de chaleur. 8. Eléments selon les revendications nO 1, 2 et 4, caractérisés par le fait que les plaques transparentes sont maintenues entre elles dans le sens perpendiculaire des profils nervurés par l'interposition (13) d'un joint néoprène. 9. Eléments selon l'une des revendications précédentes caractérisés par le fait que l'encadrement du capteur ainsi réalisé, et constitué d'un profil spécial, isolé et étanche dans lequel est déposé le collecteur des canalisations thermophores présentant également dans sa partie inférieure des trous permettant ainsi l'évacuation des eaux de condensation.