Brevet FR2462672A1 — publié le 19810213

L'invention a trait à un dispositif pour l'utilisation de l'énergie solaire avec un échangeur de chaleur disposé au foyer d'un miroir en forme de paraboloide ou dans la ligne focale d'un miroir cylindrique à section parabolique et qui est pourvu de raccords pour l'arrivée et l'évacua- tion d'un milieu caloporteur liquide ou gazeux, et dans lequel l'ouverture limitée par le bord du miroir est recouverte d'une couverture transparente, de préférence en verre. On sait déjà utiliser lténergie solaire pour obtenir de la chaleur. A cette fin on utilise des condenseurs de rayonnement qui focalisent les rayons solaires en un foyer ou une ligne focale dans lequel, respectivement laquelle, on obtient des températures notables qui sont utilisées par exemple dans un échangeur de chaleur pour chauffer un milieu caloporteur. Comme condenseur de rayonnement, on connaît les miroirs en paraboloide et les miroirs cylindriques paraboliques pour lesquels l'échangeur de chaleur est situé au foyer, respectivement sur la ligne focale. Afin de faciliter la fabrication des miroirs, ces derniers sont en général constitués par assemblage de segments. Afin d'assurer une utilisation optimale de l'énergie solaire, il est en outre connu de faire poursuivre la trajectoire du soleil par ces miroirs à l'aide d'un guidage automatique. On sait également déjà recouvrir l'ouverture limitée par le bord du miroir à l'aide de verre ou analogue pour éviter un encrassement du miroir, car le nettoyage de celuici est difficile en raison de sa conformation courbe. L'objectif de l'invention est de réaliser un dispositif d'utilisation de l'énergie solaire, dont le degré d'efficacité soit considérablement accru par rapport aux dispositifs connus. En outre, on désire réaliser un dispositif d'utilisation de l'énergie solaire, dans lequel l'échangeur de chaleur se trouve réalisé et supporté de façon optimale. Pour atteindre cet objectif, l'invention propose de réaliser l'échangeur de chaleur sous forme hémisphérique, et de l'appliquer par sa face plane contre la couverture. Confor mément à l'invention, l'échangeur de chaleur peut alors consister en un panier hémisphérique sur la surface hemisphéri- que duquel sont disposés des serpentins tubulaires, parcourus par le milieu caloporteur. Du fait que l'échangeur de chaleur repose par sa face plane contre la couverture, cette dernière peut, au moins à titre d'appoint, entre utilise pour supporter ltéchangeur de chaleur, de sorte qu'on est assuré que cet échangeur de chaleur se trouve fixé au foyer, respectivement dans la ligne focale.En outre, la disposition des serpentins tubulaires sur le panier hémisphérique permet d'obtenir une grande surface d'échange de chaleur, de sorte que le dispositif selon l'invention est doué d'un degré d'ef ficacité optimal. Selon une autre caractéristique de l'invention, on dispose, le long du bord du miroir, au moins une conduite reliée à l'échangeur de chaleur hémisphérique, pour le milieu caloporteur liquide ou gazeux. Grâce à cet agencement du dispositif selon l'invention, on utilise en supplément les tei- pératures qui s'établissent dans 1' espace limité par le miroir et la couverture, du fait qu'elles réchauffent le milieu caloporteur dans cette conduite disposée le long du bord du miroir. En outre, cette conduite reliée à l'échangeur de chaleur assure un support supplémentaire de ce dernier. I1 est particulière- ment avantageux de raccorder cette conduite disposée le long du bord du miroir à l'arrivée de 1' échangeur de chaleur, de sorte que celui-ci reçoit un milieu caloporteur déjà sensiblement préchauffé. La réalisation de l'échangeur de chaleur sous forme d'panier hémisphérique permet en outre de disposer à l'intrieur de ce panier des dispositifs de régulation ou de sécu rité, notamment des thermostats, permettant de commander la circulation de l'agent caloporteur et d'éviter un surchauffage du dispositif. Dans le dessin annexé, on a illustré schématiquement l'invention à propos d'un exemple de réalisation. La figure 1 représente une coupe transversale du dispositif selon l'invention et la figure 2 représente une vue du dispositif en direction de la flèche II de la figure 1, la Ouverture étant déposée. Le dispositif représenté sur le dessin présente un miroir en forme de paraboloide qui se compose d'un bâti de montage 1, sur lequel sont fixés des segments 2 individuels formant le miroir d'une façon qui n'est pas davantage préciste. Sur la face postérieure cas segments 2 est appliquée une couche d'isolation 3, Le bâti de montage 1 est touril tonné de façon pivotante sur un bâti 4 autour de pivots 5 et est solidaire d'une couronne dentée 6 qui engrène avec un pignon 7 qui peut être entraîné par un moteur d'entrainement non représenté. Ainsi, le miroir peut outre pivoté autour des pivots 5. Le bâti 4 est relié à un plateau 8 muni de roues 9 qui repose sur un rail circulaire 10. Le plateau 8 présente à sa face inférieure une couronne dentée 11 qui coopère avec un pignon 12 entraîné par un moteur électrique 13. Par un dispositif de guidage qui n'est pas décrit davantage, les moteurs électriques entraînant les pignons 7 et 12 sont alimentés en courant de façon telle que le miroir suive toujours la trajectoire du soleil. Dans ce cas le pignon 7 peut Entre relié à un dispositif de débrayage qui, en cas d'arrêt de courant, dégage automatiquement ce pignon d'avec la couronne dentée 6, de sorte que, grâce à une situation opportune du centre de gravité de la construction pivotante autour des pivots 5, il se produit un basculement auto mastique dans une position dans laquelle le miroir se trouve orienté avec son ouverture vers le bas, et que les rayons solaires ne puissent plus pénétrer dans le miroir.Ainsi en cas de panne de la tension d'entraînement, on évite à coup s Au foyer du miroir est prévu un échangeur de chaleur 14. Cet échangeur de chaleur se compose d'un panier hémisphérique 15 en cuivre plat sur la surface bémisphéri- que duquel sont disposés des serpentins tubulaires 16,parcourus par un milieu caloporteur liquide ou gazeux. L'échangeur de chaleur 14 est fixé sur un tube 17 qui traverse la surface du miroir et est fixé sur le bâti de montage 1. Cette fixation est avantageusement réglable en direction axiale du tube 17 pour permettre d'ajuster exactement l'échangeur de chaleur 14 au foyer. Au voisinage du bord du miroir est disposée une conduite 18 qui est également parcourue par le milieu caloporteur. Le miroir lui-même est recouvert par une couverture 19 en matériau transparent, de préférence en verre. L'arrivée du milieu caloporteur s'effectue par l'intermédiaire d'une conduite 20 disposée dans le bâti 4, qui traverse le tube 17 et avec laquelle, au voisinage du bord du miroir, se trouve reliée la conduite 18 qui y est disposée, de sorte que l'agent caloporteur amené à l'échangeur de chaleur 14 parcourre ce bord de miroir au moins une fois avant d'être amené par une conduite 21 au serpentin 16 où il se trouve réchauffé à une très haute température. L'évacuation du milieu caloporteur ainsi chauffé s'effectue à l'aide d'une conduite 22's'étend à nouveau à l'intérieur du tube 17 puis a travers le bâti 4. Les conduites 20 et 22 sont reliées par des tuyaux souples 23 et 24 à un réservoir de chaleur 25 dans lequel se trouve disposé un serpentin tubulaire 26. Dans le réservoir de chaleur 25 se trouve disposée une masse de réserve avec une chaleur spécifique élevée, par exemple de l'eau et/ou des pierres telles que de la pierraille, des cailloux ou du gravier à béton, qui reprend la chaleur amenée par l'agent caloporteur, la conserve et la restitue a volonté à un utilisateur. La circulation forcée du milieu caloporteur est assurée par une pompe 27, qui est commandée par un dispositif de commande à partir d'un thermostat 28 disposé dans le réservoir de chaleur 25 et d'un thermostat 29 disposé à l'intérieur du miroir. La commande s'effectue avantageusement par l'intermédiaire d'un appareil central de commande qui assure non seulement la commande de la pompe 27 mais également de la totalité de l'installation, et qui assure donc également le déplacement du miroir, et qui ne permet le fonctionnement du dispositif selon l'invention que lorsqu(un certain nombre de conditions se trouvent remplies et que la température de fonctionnement admissible ne se trouve dépassée en aucun endroit. Pour cet appareil de commande central, on prévoit à l'intérieur du panier 15 des dispositifs de régulation et de sécurité tels que des thermostats, des cellules photosensibles, des appareils optiques et autres. Lorsque le dispositif selon l'invention n'est pas en fonctionnement, on peut recouvrir la couverture 19 a l'aide d'une housse de protection non représentée. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'utilisation de l'énergie solaire avec un échangeur de chaleur situé au foyer d'un miroir en paraboloide ou sur la ligne focale d'un miroir cylindrique courbé de façon parabolique et muni de raccords pour l'arrivée et l'évacuation d'un milieu caloporteur liquide ou ga zeux, et dans lequel 1 'ouverture limitée par le bord du miroir est recouverte d'une couverture transparente, de préférence en verre, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (14) est réalisé sous forme hémisphérique et qu repose par sa face plane contre la couverture (19). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (14) se compose d'un panier semi-circulaire (15), sur la surface sphérique duquel sont disposés des serpentins tubulaires (16),par- courus par l'agent caloporteur. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le long du bord du miroir se trouve disposée au moins une conduite (18) reliée å l'échangeur de chaleur hémisphérique, pour le milieu caloporteur liquide ou gazeux. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la conduite (18) disposée le long du bord du miroir est raccordée à l'arrivée de 1 1échangeur de chaleur (14). 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'a l'intérieur du panier (15) formant l'échangeur de chaleur (14) se trouvent disposés des dispositifs de régulation ou de sécurité, notamment des thermostats.