Brevet FR2466721A1 — publié le 19810410

La présente invention est relative à un revêtement sélectif pour appareils d'absorption de l'énergie solaire, ainsi qu'à un procédé de fabrication d'un tel revêtement. On connait de nombreux types de revêtements destinés à des collecteurs ou capteurs d'énergie solaire. Pour que ces revêtements soient efficaces, ils doivent présenter un coefficient d'absorption ou absorbance relativement élevé et un coefficient d'émission ou émittance relativement faible. Les revêtements noirs usuels tels que la peinture noire ont une forte absorbance. Cependant, leur émittance est rela- tivement importante et ceci limite leur rendement d'ensemble. Les revêtements sélectifs classiques tels que le nickel noir ou le chrome noir présentent relativement une absorbance élevée et une émissivité faible, de 0,9 et 0,1 respectivement. Les revêtements sélectifs destinés à des collecteurs d'énergie solaire entraînent à des frais importants pour leur réalisation et du fait des matériaux qui les constituent. Certains revêtements sélectifs classiques sont également instables lorsque les températures de fonctionnement sont élevées et lorsque l'environnement est corrosif. Le revêtement sélectif selon l'invention ne présente pas les inconvénients des revêtements actuellement connus et destinés à des collecteurs d'énergie solaire. Il présente une bsorbance relativement élevée et une émittance relativement faible pour un coût relativement faible. Un revêtement sélectif selon un mode de réalisation de la présente invention comprend un revêtement en un alliage de fer et d'étain. Selon l'invention également un tel revêtement sélectif en fer et étain, destiné à un collecteur solaire, peut être fabriqué par un procédé qui consiste à partir d'un matériau en fer blanc et à retirer l'étain d'au moins une partie d'une surface de ce matériau en fer-blanc. La mesure consistant à éliminer l'étain peut avoir lieu à tout stade désiré de la fabrication d'un article en fer- blanc. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'alliage de fer et d'étain comprend du Fe Sn2. Le revêtement en alliage de fer et d'étain peut être formé sur un substrat d'acier. 2 2466721 On peut utiliser du fer-blanc pour fabriquer un dispositif de chauffage de l'eau à partir de l'énergie solaire. une partie choisie de la surface externe du fer-blanc peut être soumise à une opération d'élimination de l'étain pour former une surface collectrice de l'énergie solaire, alors que la surface interne du fer- blanc fournit une protection contre la rouille et la corrosion pour le disposi-tif de chauffage. Un dispositif de ce type pour le chauffage de l'eau à partir de l'énergie solaire peut être un collecteur ou capteur, ou en variante un réservoir et un collecteur formant une unité mécanique. on décrit ci-après des modes de réalisation de l'invention en se référant au dessin ci-annexé dans lequel la figure i représente un collecteur solaire selon un mode de réalisation de la présente invention, et la figure 2 représente un collecteur solaire intégré construit et fonctionnant selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Selon un mode de réalisation de la présente invention, on obtient un revêtement sélectif en désétamant du fer-blanc du commerce. L'opération d'élimination de l'étain peut être entièrement classique et faire appel à des techniques électrochimiques ou chimiques telles que décrites dans l'ouvrage de Hoare:"Tinplate Technology" du Tin Research Institute - Londres 1976. Selon un mode de réalisation de l'invention, on peut appliquer du noir de carbone ou tout matériau similaire sur la surface de revêtement sélective pour en augmenter'l'absor- ptivité ou absorbance. De plus, pour réaliser une protection contre la corrosion, on peut appliquer un revêtement organique tel qu'un vernis ou une cire sur la surface sans affecter sensiblement son émissivité. On revêt de façon classique du fer-blanc du commerce de façon identique ou différente sur ses deux faces et chaque face est caractérisée en ce qu'elle est constituée par trois couches principales une base en acier, de l'étain et ses oxydes sur une surface externe, et entre les deux une couche d'alliage dont l'épaisseur est généralement comprise entre 0,05 et 0,2 micron, qui est formée lors de la fusion de l'étain déposé sur l'acier comme cela est le cas dans la fabrication classique du fer-blanc. L'alliage qui a été identifié comme étant du Fe Sn2, a les propriétés recherchées d'une absorptivité élevée et d'une émissivité faible. L'expérience a montré que ces paramè- tres ont généralement les valeurs suivantes Absorptivité: 85 à 95 % Emissivité 10 à 20 % Les valeurs de l'absorptivité et de l'émissivité pour tout échantillon particulier de matériau dépendent des qualités de surface de l'acier constituant la base et des conditions de la fabrication. on comprendra que plus la fini- tion de la base d'acier est lisse et brillante, plus l'émissi- vité de l'échantillon est faible. On peut utiliser divers traitements chimiques et phy- siques pour augmenter l'absorptivité, et ceci de façon en soi connue. Une caractéristique particulière de la présente invention consiste dans le fait qu'on peut utiliser du fer-blanc du commerce pour la fabrication d'un collecteur d'énergie solaire, et ceci à bas prix du fait que le revêtement d'étain confère à la surface interne une résistance à la rouille et à la corrosion, alors qu'une surface collectrice est formée par un désétamage approprié de la surface externe en des emplacements désirés. La figure 1 représente une forme de réalisation préférée d'un collecteur solaire du type à feuille à revêtement sélectif qui est constitué à partir de fer-blanc. La figure 1 montre une partie d'un capteur solaire définissant une surface à bossages 20 définissant des cavités 22 dans lesquelles sont logés des conduits de circu- lation d'eau 24 définissant un trajet selon lequel passe l'eau à chauffer. La réalisation de la figure 2 est analogue à celle de la figure 1 sauf qu'ici les conduits 24 sont formés de manière intégrante avec la surface 20. Par l'invention, on peut réaliser des économies de fabrication du fait du coût relativement faible du fer-blanc du commerce disponible sur le marché mondial. REVENDICATIONS 1. Revêtement sélectif pour dispositif ou appareil d'absorption de l'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comprend un alliage de fer et d'étain. 2. Revêtement sélectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage de fer et-d'étain comprend un composé de formule empirique FeSn2. 3. Revêtement sélectif selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend également un substrat d'acier. 4. Revêtement sélectif selon l'une quelconque des revendications précedéntes, caractérisé en ce qu'il comprend du fer-blanc dont l'étain a été retiré. 5. Appareil de chauffage de fluide utilisant l'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comprend une surface collec- trice pourvue d'un revêtement sélectif selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4. 6. Appareil de chauffage de fluide utilisant l'énergie solaire et caractérisé en ce qu'étant fabriqué à partir de fer-blanc, au moins une partie de sa surface externe forme un revêtement sélectif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4. 7. Appareil de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un collecteur solaire. 8. Appareil de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de chauffage solaire qui en fait partie intégrante. 9. Procédé de fabrication d'un revetement sélectif en alliage de fer et d'étain caractérisé en ce qu'on retire l'étain d'au moins une partie de la surface d'un élément en fer-blanc. 10. Procédé de fabrication d'un appareil de chauffage de fluide utilisant l'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comprend les mesures consistant à: fabriquer l'appareil de chauffage à partir de fer- blanc; et à retirer l'étain d'au moins une partie de la surface externe de l'appareil de chauffage. 11. Appareil de chauffage de fluide utilisant l'énergie solaire, réalisé selon la revendication 10. 12. Appareil de chauffage de fluide utilisant l'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comprend une surface collectrice présentant un revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 13. Appareil de-chauffage de fluide utilisant l'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir de fer-blanc et en ce qu'au moins une partie de sa surface externe est traitée selon la revendication 9.