Brevet FR2468858A1 — publié le 19810508

La présente demande de brevet concerne le domaine des capteurs d'énergie solaire. L'invention concerne plus particulièrement un capteur de la catégorie du capteur solaire bi-plan pour la production d'un fluide, dit caloporteur, chauffé. On rappellera que, parmi les dispositifs destinés à capter le rayonnement du soleil sous forme d'un échauffement de fluide, on connaît de longue date ceux qui utilisent une face noire d'une enceinte, généralement métallique,dans laquelle circule un débit d'eau sous pression ou non. Les dispositifs couramment utilisés sont isolés thermiquement sur leur face non exposée au soleil, et, sur la face exposée, on dispose une ou plusieurs feuilles d'un matériau translucide laissant entrer le rayonnement solaire, de courte longueur d'onde, mais arretant le rayonnement calorifique de grande longueur d'onde émis en retour par les corps chauffés. De tels dispositifs ont notamment été décrits dans les demandes de brevets FR 76.23.454, 76.22.813 et 77.12.189. L'objet de la présente demande de brevet consiste dans un perfectionnement visant à améliorer le transfert de chaleur entre la surface absorbante de lténergie solaire et le fluide caloporteur. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif pour capter l'énergie solaire, constitué par une enceinte dont la partie supérieure est une surface sensiblement transparente au rayonnement solaire, et au-dessous de laquelle est disposée une surface, telle qu'unie tôle métallique, absorbante dudit rayonnement, ledit dispositif comportant en outre des moyens pour la circulation d'un fluide caloporteur, disposés au contact de ladite surface absorbante, caractérisé en ce que celle-ci présente des parties en relief dont la concavité est tournée vers la partie inférieure dudit dispositif, et dans lesquelles sont sertis lesdits moyens pour la circulation du fluide caloporteur constitués par un tube en matière plastique. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, lesdites parties en relief ont la forme d'un oméga en coupe transversale. La matière plastique constituant les tubes contenant le fluide caloporteur est de préférence de type polya mide Aux fins d'illustration, l'invention sera maintenant décrite en référence à la figure unique annexée représentant une vue partielle et en coupe d'un dispositif pour capter l'énergie solaire selon l'invention. Sous sa forme la plus générale, le dispositif de la figure 1 comporte une enceinte 1 qui comporte à sa partie supérieure exposée au rayonnement solaire une surface translucide 2, en matière plastique ou en verre, ou en toute autre matière appropriée, laissant passer les rayonnements solairesde courte longueur d'onde. Au-dessous de cette surface translucide 2 est disposée une surface absorbante de 1V énergie solaire 3 constituée par exemple par une tôle métallique. Cette tôle peut être noircie au noir de fumée ou au chrome afin d'absorber plus complètement lténergie solaire. Cette surface absorbante en tôle repose sur une-surfac-e isolante 4 par l'intermédiaire de parties en relief non représentées diminuant les points ou lignes de contact entre ladite tôle absorbante 3 et la masse isolante 4. La surface absorbante 3 comporte des parties en relief 4, qui sont longitudinales dans le cas de la figure, dont la section transversale présente la forme d'un oméga 5. Dans cette partie en relief partiellement cylindrique, est serti un tube 6 en matière plastique dans lequel circulera le fluide caloporteur. A titre de matière plastique utilisable pour la réalisation des tubes, on choisit de préférence les matières plastiques conservant de bonnes caractéristiques mécaniques dans un intervalle de température compris entre 120 et, par exemple,- 400C. Les essais effectués par la demanderesse ont révélé que la matière plastique la plus appropriée utilisable aux fins de la présente invention est constituée par un polyamide,par exemple un polyamide 11 commercialise sous les marques Rilsan ou Rotalan. En effet, ce matériau présente une excellente résistance à la chaleur ainsi qu'au gel.En outre, sa souplesse facilite le sertissage dans la tale absorbante 3. Dans un mode particulièrement intéressant de mise en oeuvre de l'invention, le diamètre des tubes est légèrement supérieur àoelui du passage dans la tôle. L'insertion se fait donc par écrasement du tube dans ledit passage. Ainsi, la conduction thermique entre la tôle et le fluide est grandement améliorée. Le diamètre des tubes peut être par exemple supérieur de 1 ou 2 mm environ à celui du passage dans la tôle. A titre de fluide caloporteur, on utilise de préférence de l'eau pour des raisons évidentes de disponibilité et de coût, mais il va de soi qu'on pourrait utiliser tout autre fluide présentant de bonnes caractéristiques physiques, thermiques et chimiques. La forme du réseau de tubes, et par voie de conséquence des parties en relief de la tôle absorbante, n'est pas critique et ne constitue pas une caractéristique essentielle de la présente invention. Dans le cas de la figure, ce réseau de tubes est constitué par un ensemble de parties rectilignes parallèles,mais il va de soi que l'on pourrait concevoir d'autres formes telles que des serpentins ou tout autre forme géométrique Le dispositif selon la présente invention, et mis en oeuvre par la demanderesse, s'est révélé comme présentant d'excellentes caractéristiques de transmission de chaleur permettant d'atteindre des rendements nettement plus élevés que ceux obtenus par les dispositifs utilisés antérieurement. En outre, grâce à la structure particulière adoptée ainsi que par l'utilisation d'une matière plastique appro priée, ces dispositifs présentaient une tenue mécanique particulièrement bonne, notamment pendant les périodes hivernales ou des problèmes existaient avec les dispositifs utilisés antérieurement en raison du gel. Les procédés de réalisation de l'invention n'ont pas été décrits en détail dans la présente demande de brevet, mais il va de soi que l'homme de l'art pourra aisément se référer aux techniques couramment utilisées dans le domaine notamment du sertissage pour fabriquer les capteurs solaires selon l'invention. I1 va de soi que l'invention nVest pas limitée aux modes de réalisationspécifiquement mentionnés et des variantes pourront etre apportées par lthomme de l'art sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour capter l'énergie solaire, constitué par une enceinte dont la partie supérieure est une surface sensiblement transparente au rayonnement solaire, et au-dessous de laquelle est disposée une surface, telle qu'une tôle métallique, absorbante dudit rayonnement, ledit dispositif comportant en outre des moyens pour la circulation d'un fluide caloporteur, disposés au contact de ladite surface absorbante, caractérisé en ce que celle-ci présente des parties en relief dont la concavité est tournée vers la partie inférieure dudit dispositif, et dans lesquelles sont sertis lesdits moyens pour la circulation du fluide caloporteur constitués par un tube en matière plastique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites parties en relief ont la forme d'un oméga en coupe transversale. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière plastique constituant les tubes pour le fluide caloporteur est du type polyamide. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre du tube de circulation du fluide caloporteur est légèrement supérieur à celui de la partie en relief ou passage dans lequel il doit s'insérer.