Brevet FR2462668A1 — publié le 19810213

L'invention a pour objet un capteur d'énergie solaire comportant un volume de captation de forme géné- rale sensiblement plane, délimité par une paroi transparente et une paroi absorbante, dans lequel volume sont disposés des tubes d'extraction et de transmission de la chaleur. On connait déjà de tels appareils dont le principe consiste à exposer au rayonnement solaire une surface qui en absorbe la plus grande partie, et ne réémet que fort peu d'énergie à la température à laquelle elle parvient. En général, la chaleur obtenue est transmise par convection à un fluide qui la dégage vers l'utilisation (directe . eau chaude sanitaire ; indirecte accumulation). Les parties arrière et latérale sont thermiquement isolées pour réduire les pertes. Des dispositifs variés, destinés au même usage mais laissant libre le passage des rayonnements incidents, sont placés à l'avant de la surface absorbante (couverture et structures sélectives).L'insolateur devant être orienté de manière à recevoir le maximum de rayonnement, l'idéal serait qu'il suivit le soleil dans sa course, mais un tel système serait très onéreux. Les insolateurs existants sont dans leur immense majorité fixés dans une orientation optimale, et, pour un très grand nombre, plans avec circulation d'eau. Le choix de ce fluide caloporteur présente d'origine plusieurs inconvénients dont les principaux sont - une perte de rendement au niveau de l'échange de l'ordre de 10%, - la nécessité 'd'adoucir" afin de ne pas obtenir d'en tartrage, - les risques de gel, - l'entretien, et par suite - la pérennité dans le temps, - besoin d'énergie de circulation, éventuellement, etc. La présente invention se propose de pallier, au moins en partie, aux inconvénients ci-dessus. La position fixe du capteur est la source d'une réduction du rendement pendant une grande partie du temps de captation. La présente invention a un double effet 1) rendre la captation solaire aussi indépendante que possible de son positionnement en fonction de la normale au rayonnement solaire, sans nuire grave ment au "rendement" de l'installation; 2) rendre la captation solaire totalement indépendante de son utilisation, apportant ainsi un assouplisse ment considérable à l'utilisation de la captation solaire, lui permettant de devenir un objet d'utili sation aussi courante qu'un appareil ménager avec ses divers accessoires pouvant à la limite se "ran ger" pendant les périodes d'inutilisation. De plus, cette double indépendance libérant la source de son utilisation, permet d'espérer une rentabilisation thermique et économique très nettement supérieure à ce que l'on connait aujourd'hui par une gestion très souple : le capteur fait fonction de "chargeur à calories" que l'on "branche" en fonction des divers besoins. Ces résultats sont obtenus conformément à la présente invention, par le fait que la paroi absorbante est réalisée en un matériau isolant thermique, dont la surface est traitée pour être absorbante, et présente un relief sensiblement en forme de séries de troncs de pyramides, entre lesquels sont disposés les tubes. En ce qui concerne l'orientation, plutôt que de faire suivre le soleil par l'insolateur de façon que la surface absorbante soit normale en tous temps-d l'ensoleillement, l'invention propose de donner à cette surface un modelé lui permettant de présenter une portion de sa surface dans une position assez voisine de la normale. De plus, ce modelé permet d'augmenter d'au moins 60% la surface absorbante et également, dans une certaine mesure5 de recevoir une partie du rayonnement incident. Selon une caractéristique de l'invention, le relief de la paroi absorbante comporte des troncs de pyramide alignés suivant deux directions perpendiculaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fluide caloporteur présent à l'intérieur des tubes est un gaz, de préférence du fréon. Avantageusement, les tubes constituent une partie d'un échangeur, un raccord étant prévu sur le capteur pour l'entrée et la sortie du fluide, de façon à permettre le branchement du capteur sur différentes applications. Selon une caractéristique de l'invention, on utilisera un dispositif de branchement par raccord rapide, du type dit "frigoriste". On peut utiliser un robinet à plusieurs voies. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective, avec partie en coupe d'un capteur solaire selon 1-' invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, et la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'un détail entouré d'un cercle sur la figure 2. Le capteur selon l'invention comporte un cadre en matière isolante, formant les côtés 1 et le fond 6 du capteur et une paroi transparente 2 constituant le corps sélectif tel que verre, pyrex, plexiglass mince, ou vitrage double suivant le niveau de température souhait6. La paroi transparente 2 et le cadre 1 forment un ensemble étanche, délimitant un volume fermé. Contre le fond 6, est disposée une couche 8 de matériau isolant, résistant sans dommage à des températures élevées, et qui pourra être par exemple en formophénol cellulaire. Un tel panneau de capteur peut mesurer par exemple 0,70 x 1,30 m, ce qui permet son maniement aise. On peut en juxtaposer autant qu'il est nécessaire. Le matériau 8 sera produit moulé de telle sorte que l'une de ses faces présente une série de troncs de polyèdres ou de cônes ou similaires (pour situer un ordre de grandeur : 200/m2 régulièrement espacés), pouvant avoir une hauteur de un à quelques centimètres. Ils occupent environ 25% de la surface. Ils sont moulés en une seule pièce avec la couche 8. La face supérieure 3 de la couche 8 recevra une couche de peinture fortement chargée en carbone black ou au noir d'acétylène ou produit similaire, de façon à constituer un bon corps noir entre 0,3 et 3 (longueur d'onde de passage). Dans les canaux formés par l'alignement des solides ci-dessus, est introduit un caloduc ou tube à chaleur 4 préformé en usine, permettant l'extraction et la transmission des calories ainsi recueillies vers l'extérieur. Ce tube par exemple en cuivre, sera traité pour être lui-mEme également un corps noir. De plus, afin d'améliorer l'échange avec le fluide contenu dans le volume 10, il sera muni d'ailettes 5 qui serviront aussi accessoirement de support pour maintenir le caloduc dans son flux ambiant ainsi que pour maintenir par places la surface sélective 2 par des plots 7 (voir fig. 3). A titre d'exemple, il pourra y avoir dix-huit mètres de tube sur un mètre carré. -Des ailettes seront traitées pour répondre préférentiellement à la définition des corps sélectifs chauds. Ainsi, elles pourront par exemple être réalisées en tôle d'acier inoxydable (ou autre alliage) traitée à 6000. Elles pourront également être rayées en surface avant oxydation de manière à réaliser à petite échelle des réflexions multiples. Elles pourront enfin avantageusement se prolonger horizontalement afin e relier chaque pas du caloduc, augmentant ainsi la surface d'échange et, par suite, les performances de la captation. Le caloduc présentera enfin, à sa partie extérieure, un dispositif de branchement par raccord rapide de type frigoriste 9 permettant une adaptation simple du capteur aux différents types d'utilisation souhaités. Quant au volume 10, il recevra un traitement (sel) permettant d'éviter les condensations. La température peut y atteindre 1000 et davantage. Le capteur peut servir pour réchauffer de l'eau, une piscine, une veine d'air de chauffage, etc. La présence des reliefs sur la paroi absorbante permet de recevoir sous une incidence favorable les rayons suivant le déplacement du soleil au cours de la journée. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela dru cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Capteur d'énergie solaire comportant une enceinte de captation de forme générale sensiblement plane, délimitée par une paroi transparente, une paroi absorbante et des bords, dans laquelle enceinte sont disposés des tubes d'extraction et de transmission de la chaleur, type caloduc, dont la surface est de préférence traitée pour être absorbante, caractérisé en ce que la paroi absorbante est réalisée en un matériau isolant thermique, dont la surface est traitée pour être absorbante, et présente un relief sensiblement en forme de séries de troncs de pyramides, entre lesquels sont disposés les tubes. 2) Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le relief de la paroi absorbante comporte des troncs de pyramides alignés suivant deux directions perpendiculaires. 3) Capteur selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube disposé dans l'enceinte est connecté par au moins une de ses extrémités à un raccord disposé dans un bord de l'enceinte. 4) Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le raccord est un raccord rapide, du type dit "frigoriste". 5) Capteur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube est supporté par des ailettes permettant un meilleur échange calorifique entre le fluide ambiant et le tube. 6) Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ailettes sont traitées pour former une surface captatrice complémentaire.