Brevet FR2470925A1 — publié le 19810612

La présente invention concerne un capteur solaire perfectionné, ainsi que le procédé pour sa fabrication. L'invention a pour but de rdaliser un capteur solaire perfec tisonné capable de satisfaire notamment aux exigences suivantes - Fabrication facile et rapide sans gros moyens moyens de production. - Bas pris de revient. - Eviter au maximum les pertes thermiques au niveau du capteur proprement dit. - Possibilité de construire le capteur "sur mesure", pour l' adapter à différents types de superstructures. - Légèreté. - Fiabilité en utilisation continue. - Autres avantages qui apparattront au cours de la présente description. Un capteur solaire suivant est réalisé sous forme modulaire, chaque module comportant un dispositif d'absorption de chaleur in terne et un vitras avant situés de part et d'autre dune chambre d'air principale et maintenus i l'intérieur d'un cadre périphérique, et il est caractérisé en ce que chaque module comprend, en tant que dispositif d'absorption de chaleur - une série de supports métalliques rectilignes profilés ar rière - à l'avant de chacun de ces supports, un absorbeur métallique profilé à ailettes clipsé sur le support correspondant ;; - pris en sandwich entre chacun de ces supports et l'absorbeur correspondant, au moins un tube de circulation de fluide en matière plastique ; - une peau métallique qui s'étend sur toute la surface du module, qui, au niveau de chacun desdits supports, est pincée entre l'absorbeur et le ou les tubes de circulation de fluide, et qui est tendue dans chaque intervalle délimité entre deux supports pour former à cet endroit une paroi plane. Salivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le dispositif d'absorption de chaleur est pourvu, & l'arrière, d'une deuxième peau métallique qui s'étend sur toute la surface du module en formant une paroi plane adjacente par l'arrière aux supports mé- talliques, parallèle aux parois planes de la première peau métallI- que, et délimitant à l'arrière de cette première peau métallique une chambre d'air auxiliaire beaucoup moins épaisse que la chambre d'air principale. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, 18 cadre périphérique est constitué par plusieurs portions de profilé métallique, et il comporte notamment - une rainure avant dans laquelle on engage des parcloses et un joint pour le maintien du vitrage avant - une lèvre interne utilisée pour maintenir la périphérie du dispositif d'absorption de chaleur. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la périphérie du dispositif d'absorption de chaleur est pincée dans une bordure en matière plastique qui vient elle-même s'intercaler entre la périphérie du dispositif d'absorption de chaleur et la lé- vre interne du cadre périphérique. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le volume interne du module délimité, dans le cadre périphérique, à l'arrière de la deuxième peau métallique est rempli de mousse synthétique expansée "in situ". Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, tous les éléments métallique sont faits en aluminium, ou en alliages légers d base d'aluminium, tandis que les tubes de circulation de fluide sont en une matière connue sous le nom commercial de "RILSAN". Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le cadre métallique comporte en outre des rainures externes à section transversale en T qui permettre d'assurer la fixation des modules adjacents l'un contre l'autre par l'intermédiaire de raccords métalliques de forme appropriée. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les extrémités des tubes de circulation de fluide sont jointes les unes aux autres par l'intermédiaire de coudes de jonction, l'ensem- ble du serpentin comprenant les différents tubes de circulation et les coudes de jonction pouvant être constitué par un seul et unique tuyau en matière plastique. Un procédé pour la fabrication du capteur solaire suivant 1' invention est caractérisé par les opérations successives suivantes a) on construit sur mesure le cadre périphérique à partir de portions de profilé métallique ; b) dans ce cadre, on met en place les absorbeurs métalliques profilés ; c) à l'arrière des absorbeurs métalliques, on présente la première peau métallique ; d) on met en place les tubes de circulation de fluide ; e) on clipse les supports métalliques reetilignes profilés derrière les absorbeurs métalliques en pinçant la première peau m6- métallique f) on met en place la deuxième peau métallique que l'on tend contre l'arrière dea supports métalliques ;; g) on expanse "in situ" la mousse synthétique à l'arrière de la deuxième peau métallique h) on pose le vitrage avant à l'aide des parcloses. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre lea caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une vue partielle en perspective et en section verticale d'un module de capteur solaire suivant l'invention. - Figure 2 est une vue partielle du mme module, en section verticale. - Figure 3 est une vue éclatée en perspective de ce module. - Figure 4 est une vue partielle correspondant b la figure 1, et illustrant le procédé pour la fabrication du capteur solaire suivant l'invention. - Figures 5 et 6 sont des vues en plan de deux types de modu- les réalisables par la mise en oeuvre de l'invention. - Figure 7 est une vue partielle on perspective et en section verticale illustrant le mode de fixation de deux modules adjacents l'un contre l'autre. - Figure 8 est une vue partielle en perspective d'un raccord métallique utilisé pour fizer l'un contre l'autre deux modules adjacents. On a représenté sur les figures 1 & 3 un module de capteur 80laire suivant l'invention. Ce module comprend les éléments suivants, maintenus à l'intérieur d'un cadre périphérique 1 : - Un vitrage avant 2 - Un dispositif d'absorption de chaleur 3 qui délimite avec le vitrage 2 une chambre d'air principale 4. - Un remplissage arrière 5 en mousse synthétique expansée min situ". Lfe dispositif d'absorption de chaleur 3 est constitué par un ensemble composite formé notamment d'une série de supports métalli- ques rectilignes profilés arrière 6 s'étendant parallèlement les uns aux autres, à distance les uns des autres, et t intervalles réguliers. Â l'avant de chacun de ces supports 6, est clipsé un absorbeur métallique profilé à ailettes 7. Trois tubes de circulation de fluide en matière plastique 8 sont pris en sandwich entre chaque support 6 et l'absorbeur 7 correspondant.En outre, une première peau métallique 9 s'étendant sur toute la surface du module se trouve pincée entre les absorbeurs 7 et les tubes 8 tout en étant également prise en sandwich entre les absorbeurs 7 et les supports 6. Bans chaque intervalle délimité entre deux supports 6 adjacents, la peau 9 est tendue pour former à cet endroit une paroi plane 9a. Les supports 6 sont maintenus par les absorbeurs 7 qui sont oux-aSmes fixée par leurs extrémités à une bordure en matière plas tiquelointercalée entre le dispositif 3 t le cadre 1. Pour permettre ces fixation, les extrémités des absorbeurs 7 comportent de préférence des frai sures 7a (fig 4) supprimant localement les ailettes 7b. Les absorbeurs 7 qui sont situés dans les extrémités du module peuvent en outre titre directement fixés, sur un coté, à la portion correspondante de la bordure 10. Une fixation hermétique des bords de la peau métallique 9 sur la bordure 10 assure l'étanchéité de la chambre d'air 4. Le dispositif d'absorption de chaleur 3 est enfin pourvu d'une deuxième peau métallique i1 qui s'étend sur toute la surface du module en formant une paroi plane adjacente & l'arrière des supports 6 et parallèle aux parois 9a. Les bords de la deuxième peau métallique 11 étant fixés hermétiquement sur la bordure 10, une chambre d'air auxiliaire 12 se trouve délimitée entre les peaux 9 et 11. Cette chambre est très mince comparativement à la chambre d'air principale 4. Des coudes de jonction 13 également logés à l'intérieur du cadre 1 permettent de joindre les unes aux autres les extrémités des tubes 8. L'ensemble des tubes 8 et des coudes 13 peut être réalisé à partir d'un seul et unique tuyau en matière plastique convenablement recourbé, et constituant un serpentin. Ce tuyau est choisi de préférence en une matière plastique de qualité alimentaire : on peut ainsi y faire circuler directement l'eau d'un circuit sanitaire, en outre il n'y a aucun risque de dépits calcaires et d'entartrage, du fait que le calcaire n'adhère pas à la matière plastique. ainsi, on réalise une économie supplémentaire en utilisant un tuyau qui évite dans bien des cas l'utilisation d'un adoucisseur d'eau. La bordure 10 est engagée dans une gouttière prévue sur le bord libre d'une livre interne 14 du cadre 1. Le cadre 1 comporte d'autre part une rainure avant 15 dans laquelle on engage des par closes 16 et un joint d'étanchéité 17 pour le maintien du vitrage avant 2. les rainures externes & section transversale en T 18 sont pré- vues dans le cadre métallique 1. Ces rainures permettent d'assurer la fixation des modules adjacents l've contre l'autre, par l'inter médiaire de raccords métalliques 19 de forme appropriée (fig 8). Toutes les pièces métalliques du capteur solaire suivant l'in- Invention sont de préférence en alliage léger à base d'aluminium, ou en aluminium. Pour réaliser le serpentin, on peut utiliser des matériaux connus sous les noms commerciaux suivants : "L8ÂN" , "ROTALAN" On peut aussi utiliser un caoutchouc au silicone. Le procédé mis en oeuvre pour fabriquer un module de capteur solaire suivant l'invention est le suivant a) On construit sur mesure le cadre périphérique 1, à partir de portions de profilé métallique, en effectuant de simples coupes d'onglets. b) Dans ce cadre, on met en place la bordure 10 et les absorbeurs 7. Chaque absorbeur est bien entendu préalablement coupé à la longueur appropriée, et fraisé aux extrémités (fig 4). Les absorbeurs qui sont adjacents à une portion de la bordure 10 sont introduits par coulissement longitudinal dans une gouttière 10a de ladite bordure 10. c) A l'arrière des absorbeurs 7, on présente la première peau métallique 9. On clips les bords de cette peau sur la bordure 10. d) On met en place le serpentin. e) On clip se les supports 6 contre les absorbeurs 7, en pin çant la peau 9. f) On met en place la deuxième peau métallique 11 que l'on tend contre l'arrière des supports 6. g) On expanse "in situ" la mousse synthétique formant le remplissage 5 à l'arrière de la peau 9, qui empêche cette mousse de pénétrer à l'intérieur du dispositif d'absorption de chaleur 3. h) On pose le vitrage avant 2 à l'aide des parcloses 16. On note qu'en utilisant différents cadres 1, on peut réaliser des modules aux dimensions les plus diverses, et de formes variables. Les figures 5 et 6 montrent ainsi un module rond et un module rectangulaire. On peut concevoir sans difficulté des modules polygonaux, ou autres. On note que le cadre est conçu de préférence de façon à permettre sa fermeture finale par fixation d'un dernier c8té, après que le dispositif 3 ait été introduit par coulissement dans le reste du cadre assemblé seulement en partie au départ. Le capteur suivant l'invention présente notamment les avanta ges. suivants - il est adaptable facilement sur place, sur un chantier, où on peut le construire sur mesure à partir de profilés débités à la longueur convenable. - La première peau 9 assure une continuité de la surface de captage, d'une part d'un point de vue purement mécanique, puisqu'el- le est tendue entre les absorbeurs 7, d'autre part d'un point de vue esthétique. - La deuxième peau, qui peut d'ailleurs être en un matériau non métallique, referme le volume à l'arrière dn dispositif 3, en limitant au maximum les pertes thermiques. - La présence de la bordure 10 évite tout pont thermique. - Le capteur possède une faible inertie thermique, c'est- & dire qu'il réagit au moindre rayon de soleil. Cette caractéristique est capitale dans les régions à faible ensoleillement. - La fabrication est économique. - La fixation de la partie inférieure du cadre peut être réalisée au moyen de pattes engagées dans les portions de profilé constituant le cadre, si bien que cela n'endommage pas les toitures. - Le capteur est environ moitié moins lourd que les capteurs connus, soit d'environ: 17 kg au mètre carré. Ceci est avantageux pour éviter de charger les toitures. - La conception modulaire permet de couvrir une toiture com plète dans la mesure où l'assemblage est assuré entre les modules adjacents. - Le capteur auto-porteur présente un poids équivalent à celui des tuiles sur une même superficie. il permet un renforcement local de l'isolation thermique de la toiture. - Le capteur peut être fixé sur un toit sans enlèvement des tuiles, à l'aide de pattes fixées à la charpente sous les tuiles. - Compte tenu de la grande variété des formes réalisables, on peut placer le capteur aux endroits les plus divers autres que les toits : par exemple en bandeau, en garde-corps, ou autre. - La surface de l'absorbeur peut être considérablement augmentée par une frisure des reliefs de captation. - Sans démonter le capteur, on peut remplacer le vitrage d'ori- gine par toute une gamme de vitrages simples, doubles, doubles, trempés, feuilletés, ou autres, par simple adaptation de joints et de parolo- ses appropriés. REVENDICAtIONS 1. Capteur solaire réalisé sous forme modulaire, chaque module comportant un dispositif d'absorption de chaleur interne et un vitrage avant situés de part et d'autre d'une chambre d'air principale et maintenus à l'intérieur d'un cadre périphérique, et caractérisé en ce que chaque dispositif d'absorption de chaleur comprend - une série de supports métalliques rectilignes profilés arrière qui s'étendent parallèlement les uns aux autres, et å distance les uns des autres - à l'avant de chacun de ces supports, un absorbeur métallique profilé à ailettes clipsé sur le support correspondant ;; - pris en sandwich entre chacun de ces supports et l'absorbeur correspondant, au moins un tube de circulation de fluide en matière plastique - une première peau métallique qui s'étend sur toute la surface du module, qui, au niveau de chacun desdits supports, est pincée entre l'absorbeur correspondant et le ou les tubes de circulation de fluide, et qui est tendue dans chaque intervalle délimité entre deux -supports pour former à cet endroit une paroi plane. 2. Capteur solaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption de chaleur est pourvu, à l'arrière, d'une deuxième peau métallique qui s'étend sur toute la surface du module en formant une paroi sensiblement plane, adjacente à l'arrière des supports métalliques, parallèle aux parois planes de la première peau métallique, et délimitant à l'arrière de cette première peau métallique une chambre d'air auxiliaire beaucoup moins épaisse que la chambre d'air principale. 3. Capteur solaire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre périphérique est constitué par plusieurs portions de profilé métallique, et comporte notam- ment : - une rainure avant dans laquelle on engage des parcloses et un joint pour le maintien du vitrage avant ; - une lèvre interne utilisée pour maintenir la périphérie du dispositif d'absorption de chaleur. 4. Capteur solaire suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la périphérie du dispositif d'absorption de chaleur est pincée dans une bordure en matière plastique qui vient elle-même s'intercaler entre la périphérie du dispositif d'absorption de chaleur et la livre interne du cadre périphéflque 5. Capteur solaire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume interne du module déli- mité, dans le cadre périphérique9 h l'arrière du dispositif d'absorp- tion de chaleur, est rempli de mousse synthétique expansée "in site. 6. Capteur solaire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous ses éléments métalliques sont en alliage léger à base d'aluminium, ou en aluminium. 7. Capteur solaire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités des tabes de circulation de fluide sont jointes les unes aux autres par l'intermédiaire de coudes de jonction également logés à l'intérieur du cadre périphé- rique, l'ensemble du serpentin comprenant les tubes de circulation et les coudes de jonction étant constitué par un seul et unique tuyau en matière plastique. 8. Capteur solaire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre métallique comporte en outre des rainures externes à section transversale en T qui permettent d'assurer la fixation des modules adjacents l'un contre l'autre par l'intermédiaire de raccords métalliques de forme appropriée. 9. Procédé pour la fabrication du capteur solaire suivant les revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations successives suivantes t a) on construit sur mesure le cadre périphérique & l'aide de portions de profilé métallique ; b) dans ce cadre, on met en place les absorbeurs profilés c) à l'arrière des absorbeurs métalliques, on présente la pre mière peau métallique ; d) on met en place les tubes de circulation de fluide ; e) on clip se les supports métalliques rectilignes profilés derrière les absorbeurs métalliques en pinçant la première peau métallique ;; f) on met en place la deuxième peau métallique que l'on tend contre l'arrière des supports métalliques g) on expanse "in situ" la mousse synthétique à l'arrière de la deuxième peau métallique h) on pose le vitrage avant à l'aide des parcloses 10. Procédé pour la fabrication du capteur solaire suivant 1' une quelconque des revendications d à 8, caractérisé par les opéra tions successives suivantes a) on assemble le cadre seulement en partie ; b) on assemble le dispositif d'absorption de chaleur ; c) on introduit par coulissement le dispositif d'absorption de chaleur dans le cadre partiellement assemblé ; d) on effectue la fermeture finale du cadre en fixant son dernier celé.