Brevet FR2463902A1 — publié le 19810227

La présente invention concerne un collecteur d'énergie solaire comprenant un absorbeur de chaleur solaire consistant en une feuille de métal et en une tuyauterie, de preférence en métal, . en contact de conduction calorifique avec la feuille de métal. On fait circuler un réfrigérant dans la tuyauterie, lorsque le collecteur solaire et son absorbeur sont soumis à la lumière solaire, pour que le réfrigérant recueille la chaleur solaire qui est absorbée par la feuille de métal. On sait comment réaliser un absorbeur de collecteur solaire en reliant par soudage une tuyauterie de cuivre et une feuille de cuivre, et en déterminant de préférence un joint métallurgique entre la tuyauterie et la feuille. La chaleur solaire qui est absorbée par la feuille circule par le joint vers la tuyauterie et il en résulte que le réfrigérant qui circule dans la tuyauterie est chauffé. Cependant, la zone de jonction est relativement petite et la conduction calorifique n'est pas très efficace. On sait réaliser des rainures dans la feuille pour augmenter la surface de la jonction entre la tuyauterie et la feuille, mais ceci n'apporte pas unewamélioration sensible du transfert de chaleur, et il est de plus coûteux de conformer la feuille pour y réaliser des rainures de précision. C'est pourquoi le but de la présente invention est de réaliser de façon économique un absorbeur de chaleur solaire à partir d'une feuille et d'une tuyauterie de métal, l'absorbeur ayant une conduction calorifique améliorée entre la feuille et la tuyauterie. Un autre but de l'invention est d'améliorer les joints entre la feuille et la tuyauterie, aussi bien en ce qui concerne la surface des joints que la qualité du contact de ces joints. I1 a été constaté, dans le cadre de la présente invention, que la feuille de l'absorbeur peut être avantageusement subdivisée en une série de plaques. Ces plaques sont pourvues de trous à collerette en même nombre que le nombre de tubes de l'absorbeur. Les tubes sont introduits à force dans les trous pour déterminer un contact thermique satisfaisant entre les tubes et les collerettes et pour maintenir les plaques assemblées les unes aux autres, en ayant éventuellement recours à des organes d'espacement entre les plaques. De préférence, les plaques sont pourvues d'une couche absorbant la chaleur solaire. Ainsi, l'absorption de la chaleur solaire par l'absorbeur est efficace même quand l'angle d'incidence des radiations solaires venant frapper la plaque est important.La chaleur solaire absorbée par les plaques est transférée aux tubes et au réfrigérant de façon étonnamment facile par l'intermédiaire des collerettes des trous, à condition que le contact thermique entre les parois des tubes et les collerettes des trous des plaques soit satisfaisant. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque plaque est courbée selon un certain angle et forme ainsi deux ou plusieurs parties continues. Une première partie de la plaque est prévue pour absorber la chaleur solaire et la seconde partie est munie desdits trous à collerette. Quand les tubes ont été Introduits à force dans les trous à collerette, le résultat étant que les plaques sont maintenues assemblées les unes aux autres, lesdites premières parties des plaques forment au moins une surface d'absorption de la chaleur solaire dans l'ensemble continue, et il n'est pas besoin de prévoir des dispositifs d'écartement entre les plaques. La chaleur solaire absorbée par lesdites premières parties des plaques circule par l'intermédiaire desdites secondes parties des plaques vers les collerettes, les tubes, et finalement le réfrigérant. Un contact particulièrement satisfaisant entre les tubes et les collerettes des trous est obtenu en introduisant à force des billes métalliques dans les tubes, ce qui dilate les tubes lorsqu'ils ont été eux-mêmes introduits à force dans les trous des plaques. Un contact thermique satisfaisant peut également être obtenu en appliquant une pâte ou un métal de soudure thermiquement conducteur entre les tubes et les collerettes. On peut également utiliser à la fois des billes métalliques pour dilater les tubes et une pâte thermiquement conductrice ou un métal de soudure. Le collecteur solaire, dont l'absorbeur solaire forme une partie, peut être conçu, pour le reste, d'une manière courante, avec une plaque de base, un châssis, une couche d'un matériau isolant placé sur la plaque de base et sur laquelle l'absorbeur est placé, de même qu'une plaque de recouvrement. Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins certaines des plaques de métal de l'absorbeur sont utilisées comme moyens de fixation au châssis. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les deux plaques externes de l'absorbeur sont prévues pour déterminer les joints terminaux du collecteur solaire. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la plaque de base et le châssis du collecteur solaire sont constitués sous forme d'une plaque unique qui est recourbée pour la munir de rebords contre lesquels sont placés les rebords de la plaque de recouvrement. Une bande de scellement poreuse est avantageusement insérée entre les rebrods du châssis et de la plaque de recouvrement, de même qu'entre les joints terminaux et la plaque de recouvrement. I1 est également avantageux de placer un matériau de remplissage isolant thermiquement entre l'absorbeur et le cadre. L'absorbeur solaire peut devenir très chaud et atteindre une température de plusieurs centaines de degrés, et en conséquence, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, on dispose des éléments d'espacement réalisés en une matière plastique résistant à la chaleur, telle que du téflon, entre les tubes de l'absorbeur dans lesquels circule le réfrigérant, et les tubes auxquels les tubes de l'absorbeur sont reliés et qui sont prévus pour faire parvenir le réfrigérant à l'absorbeur et l'en faire revenir, tels que des tubes en un chlorure de polyvinyle économique mais sensible à la chaleur. La présente invention concerne également un procéde d'utilisation du collecteur solaire de l'invention. Un groupe de collecteurs solaires selon l'invention est soumis à la lumière solaire et un réfrigérant est pompé dans le groupe de même que dans un ou plusieurs radiateurs. On fait circuler l'air de l'extérieur contre les radiateurs. La température de l'air extérieur est élevée d'environ 7 à 120C. Ceci amène son humidité à diminuer de façon marquée. L'air est ensuite amené en contact avec un matériau, tel que de l'herbe humide, pour le sécher. Dans ce qui suit, on décrira plus en détail quelques modes de réalisation de la présente invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente en coupe, et dans une certaine mesure schématiquement, en particulier en ce qui concerne les proportions, une section horizontale d'un absorbeur solaire selon l'invention, - la figure 2 est une coupe verticale d'une partie terminale d'un collecteur solaire pourvu d'un absorbeur en plaque selon la figure 1, - la figure 3 représente un élément d'espacement en une matière résistant à la chaleur, disposé entre un tube de l'absorbeur de la figure 1 et de la figure 2 et un tube d'alimentation ou d'évacuation du réfrigérant, - la figure 4 montre comment un groupe de collecteurs solaires selon la figure 2 est utilisé pour sécher de l'herbe humide, à l'aide de la lumière solaire et de l'air extérieur, - la figure 5 montre comment les plaques en feuille d'un absorbeur de chaleur solaire sont recourbées sous un certain angle selon l'invention et comment on produit une surface d'absorbeur sensiblement continue, - la figure 6 montre comment s'effectue la conduction thermique entre une plaque de l'absorbeur et un tube de l'absorbeur selon la figure 5, - la figure 7 est une vue en plan d'un absorbeur pourvu de plaques recourbées selon un certain angle, - la figure 8 représente une plaque de l'absorbeur telle que prévue pour constituer un joint terminal d'un collecteur solaire et comprenant des trous destinés aux tubes de l'absorbeur, - la figure 9 est une vue en perspective d'un collecteur solaire, dont on a retiré le joint terminal, - la figure 10 montre comment une bande isolante a été insérée entre la plaque de recouvrement d'un collecteur solaire et l'un de ses joints terminaux, - et la figure 11 est une coupe transversale d'un collecteur solaire comprenant un absorbeur en plaque selon l'invention, une plaque de base, un matériau isolant, un matériau isolant de remplissage et une bande poreuse d'isolation entre une plaque de recouvrement et l'absorbeur. La figure 1 représente schématiquement et en coupe horizontale un absorbeur de chaleur solaire selon l'invention. Les plaques de métal sont pourvues de trous entourés par des collerettes 2. Les tubes 3 sont introduits à force dans les trous à collerette, et des éléments d'espacement ayant la forme de manchons 4 disposés autour des tubes 3 ont été placés entre les plaques 1 pour maintenir l'ensemble représenté sur la figure. Les flèches indiquent la direction du parcours du réfrigérant dans les tubes 3. Grâce aux joints se présentant sous la forme d'une coquille cylindrique entre les collerettes et les tubes, la surface de contact totale est étonnamment importante. De plus, dans le cas où des billes sont introduites à force dans les tubes 3 pour les dilater et améliorer le contact avec les collerettes, la conduction calorifique entre les collerettes 2 et les tubes est exceptionnellement bonne. La figure 2 est une coupe transversale d'une section terminale d'un collecteur solaire comprenant un absorbeur en plaque du type illustré par la figure 1. Le collecteur solaire est constitué par une plaque de base 11, un matériau isolant 12 placé sur la plaque de base, un châssis 13 et une plaque de recouvrement transparente 14. Les tubes 3 sont fixés au châssis 13 (d'une façon non représentée). Les plaques absorbantes 1 supportent la plaque de recouvrement 14 et maintiennent le matériau isolant 12 en place.A condition que le collecteur solaire, quand il est utilisé, soit tourné dans une direction telle que les plaques 1 soient orientées vers le sud, une mauvaise absorption de la chaleur solaire n'aura lieu que pendant 10 minutes avant midi et 10 minutes après midi, ce qui peut être considéré comme négligeable du fait des qualités excellentes de l'absorbeur en ce qui concerne le reste. L'absorbeur de chaleur solaire illustré sur les figures 1 et 2 peut devenir très chaud et atteindre par exemple la température de 3000C ; pour protéger un tube 21 destiné à l'amenée ou à l'évacuation du réfrigérant (figure 3) et réalisé par exemple en chlorure de polyvinyle, on dispose un matériau d'espacement 22 réalisé en une substance résistant à la chaleur, telle que du téflon, entre le tube 21 et le tube 3 à la manière indiquée sur la figure 3, en utilisant des bagues 23 et un matériau isolant 24, un filetage 25 du tube 3 de même qu'un écrou de blocage 26. La figure 4 montre comment un groupe de collecteurs solaires pourvus d'absorbeurs de chaleur solaire du type illustré sur les figures 1 à 3 sont utilisés pour sécher de l'herbe humide. Une pompe 32 fait circuler un réfrigérant dans les absorbeurs 31 du groupe, puis dans le radiateur 33 qui est chauffé. La température de l'air est élevée d'environ 7 à 120C, et il en résulte que l'air est asséché et peut être utilisé pour sécher de l'herbe, non représentée, au travers de laquelle il circule. La figure 5 montre comment des plaques 41 qui ont été montées sur le tube à réfrigérant 43 selon l'invention ont été courbées selon un certain angle, et comment des surfaces distinctes 45 d'absorption de la chaleur solaire ont été ainsi obtenues. Toutes les surfaces d'absorption 45 de la chaleur solaire des plaques forment une surface d'absorption de la chaleur solaire sensiblement continue. Cependant, certaines des plaques 46 ne doivent pas être courbées et servent de moyens de renforcement pour la plaque de recouvrement du collecteur solaire (non représentée). La figure 6 représente l'une des plaques recourbées 41 de la figure 5, pourvue d'un rebord ou d'une collerette 42 entourant un tube 43. Le parcours de la chaleur solaire qui est absorbée par la surface 45 de la plaque et qui parvient au réfrigérant est indiqué par les flèches. La figure 7 est une vue en plan d'un absorbeur de chaleur solaire comprenant des plaques 41 qui sont recourbées selon un certain angle selon l'invention (non représenté) et comprennent des surfaces d'absorption de la chaleur solaire 45. Le réfrigérant passe par les tubes 43 reliés en parallèle. La figure 8 représente une plaque de métal 51 prévue pour constituer un joint terminal avec les tubes à réfrigérant 53 et les collerettes 52 qui les entourent. La figure 9 est une vue en perspective d'un collecteur solaire dont le joint terminal a été retiré. La plaque 1 la plus externe de l'absorbeur et les tubes 3 sont visibles. La plaque de base 6 a la forme d'une boîte comprenant des parois 6b et des rebords 6c auxquels ont été adaptées les plaques 1 (dont seule celle qui est le plus à l'extérieur est repré sentée). La figure 10 représente le joint terminal 51 de la figure 8 installé dans le collecteur solaire, une bande iso- lante 8 étant insérée entre le joint terminal et la plaque de recouvrement 7. La figure 11 est une coupe verticale d'un collecteur solaire selon l'invention, comprenant des plaques d'absorbeur 61, une plaque de base 66a, un rebord de châssis 66b, un matériau isolant 69a, un matériau isolant de remplissage 69b et une bande de recouvrement isolante 69c de même qu'une plaque de recouvrement 67. REVENDICATIONS 1. Collecteur d'énergie solaire comprenant un absorbeur de chaleur solaire, ce dernier consistant en une feuille de métal et un ou plusieurs tubes destinés à la circulation d'un réfrigérant, lesquels tubes sont en contact de conduction thermique avec la feuille de métal, la chaleur solaire ab sorbée par la feuille de métal étant, par l'intermédiaire des parois des tubes, transférée au réfrigérant qui circule dans les tubes, caractérisé en ce que la feuille de métal consiste en une série de plaques pourvues de trous à collerette et de préférence recouvertes d'une couche absorbant la chaleur solaire, et en ce que les tubes sont introduits à force dans les trous à collerette de toutes les plaques de manière à obtenir un bon contact thermique entre les tubes et les collerettes et maintenir les plaques assemblées les unes aux autres, en utilisant éventuellement des moyens d'espacement entre chaque paire de plaques, la chaleur solaire absorbée par les plaques étant transférée par l'intermédiaire des collerettes des plaques aux tubes et au réfrigérant qui circule dans les tubes. 2. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque plaque est recourbée selon un certain angle et forme de ce fait une ou plusieurs parties continues, une première partie d'absorption de la chaleur solaire et une ou pluiseurs secondes parties pourvues desdits trous à collerette, en ce que les premières parties des plaques forment ainsi la totalité de la surface d'absorption de la chaleur solaire de l'absorbeur, et en ce que la chaleur solaire absorbée dans lesdites premières parties est transférée, par l'intermédiaire desdites secondes parties et des collerettes des plaques, aux tubes et au réfrigérant qui circule dans ces tubes. 3. Collecteur solaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes ont été dilatés au moyen de billes ou analogues pour obtenir un bon contact thermique entre les parois des tubes et les collerettes présentes autour des trous des plaques. 4. Collecteur solaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une pâte thermiquement conductrice ou un métal de soudure a été appliqué entre les tubes et les collerettes. 5. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, consistant en dehors de l'absorbeur, en une plaque de base, un châssis, une couche d'un matériau isolant qui est appliqué sur la plaque de base et par laquelle l'absorbeur est supporté, de même que par une plaque de recouvrement, caractérisé en ce qu'au moins certaines des plaques de l'absorbeur font fonction de moyens de fixation pour le châssis. 6. Collecteur solaire selon la revendication 5, carac merise en ce que les deux plaques terminales de l'absorbeur font fonction de joints terminaux pour le collecteur solaire. 7. Collecteur solaire selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la plaque de base et le châssis sont réalisés en une unique pièce recourbée d'un matériau en feuille, qui est en outre recourbée pour déterminer des rebords contre lesquels sont disposés les rebords de la plaque de recouvrement. 8. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'une bande poreuse est placée entre les rebords du châssis et la plaque de recouvrement, de même qu'entre les joints terminaux de la plaque de recouvrement. 9. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un matériau de remplissage thermiquement isolant entre l'absorbeur et le châssis. 10. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'écartement réalisés en une matière plastique résistant à la chaleur, telle que du téflon, entre les tubes à réfrigérant de l'absorbeur et les tubes qui sont reliés aux tubes de l'absorbeur et prévus pour faire circuler le réfrigérant vers l'absorbeur et à partir de celui-ci,tels que des tubes réalisés en chlorure de polyvinyle sensible à la chaleur. 11. Procédé d'utilisation d'un groupe de collecteurs solaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le groupe est soumis à la lumière solaire, le réfrigérant est pompé dans le groupe et dans un ou plusieurs radiateurs contre lesquels on fait circuler l'air extérieur, dont la température est élevée d'environ 7 à 120C, l'humidité de cet air étant de ce fait fortement abaissée,et l'air étant ensuite amené en contact avec un matériau, tel que de l'herbe humide, pour le sécher.