Brevet FR2485703A1 — publié le 19811231

L'invention concerne un capteur solaire à circulation d'air pour l'absorption d'énergie solaire destinée à être recyclée sous forme d'énergie de chauffage. On connaît déjà des capteurs solaires à circulation d'air pourvus d'absorbeurs métalliques dont la forme est le plus souvent plane. Ces capteurs traditionnels présentent un certain nombre d'inconvénients. Ainsi, après fabrication, il est nécessaire de déposer sur au moins l'une des faces de l'absorbeur un revêtement destiné à augmenter l'absorption du rayonnement solaire. Ce revêtement peut être constitué par de la peinture noire, un dépôt électrolytique ou autre. Les capteurs réalisés à l'aide de meaus les moins chers tels que l'acier sont lourds et sensibles à la corrosion s'ils ne sont pas correctement protégés d'où un cott plus élevé. Il se pose également le problème de la durabilité de cette protection. Pour la réalisation de ces capteurs le façonnage des matériaux en feuilles est d'un prix de revient relativement élevé. En outre, la liaison étanche à l'air d'un absorbeur métallique avec un bac en plastique est complexe et moins fiable que des liaisons réalisées entre deux éléments de m9me nature. Enfin, les capteurs traditionnels présentant en tant qutabsorbeur une tôle de forme sensiblement plane donnent lieu à beaucoup de perte thermique due au rayonnement émis par l'absorbeur. De plus, au-delà d'un angle d'incidence de 600 entre le rayonnement solaire et la normale au plan constitué par l'atsorbeur, la plus grande partie du rayonnement est réfléchie et non pas absorbée. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un capteur solaire à circulation d'air de conception simple présentant une plus grande efficacité de par sa conception et d'un prix de revient peu élevé. A cet effet, l'invention concerne un capteur solaire à circulation d'air pour l'absorption d'énergie solaire destinée à être recyclée sous forme d'énergie de chauffage, capteur caractérisé en ce qu'il comporte un bac formant le fond, garni: de mousse isolante , sur lequel est monté un absorbeur, la partie supérieure étant constituée d'une couverture, le bac, l'absorbeur et la couverture étant réalisés en matière plastique. et étant fixés les uns aux autres de façon étanche. Le matériau utilisé pour la fabrication du capteur peut ainsi être thermoformé d'où un gain à la fabrication même pour les petites ou moyennes séries. En outre, ce capteur est extrêmement fiable, car la liaison entre les différents éléments de nature similaire permet une fixation store notamment par collage dont la technique est au point et peu onéreuse. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'absorbeur présente des ondes verticales creuses espacées régulièrement. la forme particulière de l'absorbeur permet d'absorber une plus grande quantité de rayonnement solaire quel que soit l'angle d'incidence de ce rayonnement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'absorbeur est réalisé en un plastique noir mat coloré dans la masse. Cette technique particulière permet également une durée de vie et une efficacité accrue de l'absorbeur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'absorbeur est fixé sur des parties en saillie formant des plots réalisés sur la surface supérieure de la mousse, en laissant un espace entre l'absorbeur et la mousse pour la circulation d'air chaud à récupérer. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la couverture est transparente. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la couverture présente une forme générale ondulée en créneaux espacés régulièrement. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un mode de réalisation du capteur solaire, conforme à l'invention, représenté schématiquement à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe de côté du capteur - la figure 2 est une vue de c6té de l'absorbeur et du bac démontrant les qualités d'absorption en fonction du rayonnement - les figures 3A, DB, 3C sont des vues schématiques de caté de la couverture soumise à des rayonnements différents. Selon la figure 1, le capteur solaire 1, représenté partiellement, est constitué d'un bac 2 rempli de mousse isolante 3. La face supérieure 4 de la mousse est pourvue de parties en saillie 5 formant des plots 5. Ces plots 5 servent de supports à l'absorbeur 6. La partie supérieure du capteur 1 est formée drune couverture 7 également fixée sur le bac 20 le bac 2, l'absorbeur 6 et la couverture 7 sont réalisés en matière plastique par thermoformage. Ainsi, le capteur présente des qualités de légèreté et de bonne résistance à la corrosion. En outre, il est à noter que les techniques de façonnage du plastique et plus particulièrement-le thermoformage permettent de fabriquer à prix modéré un tel capteur. l'absorbeur 6 est constitué d'un plastique noir mat coloré dans la masse. De ce fait, on obtient une teinte presque inaltérable à bas prix remplaçant avantageusement les revêtements appartenant à l'art antérieur tels que peinture ou autre. L'absorbeur présente également une forme particulière. C'est ainsi qu'il est muni d'ondes 8 verticales creuses, espacées régulièrement. Ces ondes verticales 8 permettent de piéger une partie du rayonnement, car du fait de cette forme particulière l'angle solide d'émission du corps noir se trouve réduit par les ondes verticales. De ce fait, on réalise une surface partiellement sélective. les ondes 8 de l'absorbeur permettent d'absorber une plus grande quantité de rayonnement solaire. En effet, lorsque l'angle d'incidence du rayonnement solaire avec la normale au plan d'ensemble du capteur 1 atteint des valeurs de l'ordre de 600, les parois sensiblement verticales des ondes 8 continuent à capter le rayonnement avec un angle d'incidence beaucoup plus favorable de l'ordre de 250. les ondes 8 de l'absorbeur permettent également une circulation de l'air entre cet absorbeur et la mousse isolante 3 du bac 2. L'absorbeur 6 est dispos plus particulièrement entre les plots 5 du bac 2 et des cales 9 disposées sur la face interne de la couverture 7 au niveau du sommet des ondes 8. la circulation de l'air chaud entre la mousse 3 et l'absorbeur 6 permet une transmission directe de la chaleur des parties chaudes de l'absorbeur à l'air à chauffer situé directement derrière l'absorbeur. La conductivité thermique du matériau constituant l'absorbeur influence très peu le rendement de la conversion thermique car la chaleur traverse essentiellement l'absorbeur 6 et ne chemine pratiquement pas dans son plan. les zones de liaison 10 et 11 de l'absorbeur 6 sur la mousse isolante 3 et de la couverture 7 sur le bac 2 sont parfaitement étanches. L'air qui se trouve entre l'absorbeur 6 et la couverture transparente 7 est donc inerte et renforce l'isolation thermique en avant de I'absorbeur. La couverture transparente 7 est également d'une forme particulière. Cette forme est ondulée en forme de créneaux comparable aux ondes 8 de l'absorbeur. Ces créneaux 12 sont destinés à présenter une incidence réduite. aux rayons solaires lorsque ceux-ci sont très inclinés par rapport au plan d'ensemble du capteur. A titre d'exemple, on a un angle d'incidence entre les rayons solaires et la normale à la couverture 7 de l'ordre de 150 en certains points de la couverture 7 lorsque l'angle d'incidence général du rayonnement solaire avec la normale au plan d'ensemble du capteur est de l'ordre de 600. L'énergie solaire traversant la couverture 7 transparente se trouve donc notablement augmentée car les réflexions parasites dues à des angles d'incidence élevés sont minorées. Selon la figure 2, les différentes inclinaisons du rayonnement solaire venant frapper l'absorbeur 6 monté sur le bac 2 illustrent la partie active de l'absorbeur et le r81e particulier des ondes 8 en fonction du rayonnement solaire. Ainsi pour un rayonnement dtinelinaison à 600 toute une paroi verticale 13 d'une onde 8 est soumise au rayonnement, sous-un angle d'incidence del'ordre de 250, c.(est-à-dire toute la partie de l'onde 8 comprise entre les lignes a et a'. Suivant un rayonnement solaire à 450, l'absorbeur emmagasinera la chaleur sur toute la partie verticale d'une onde 8 et sur une partie du fond de l'absorbeur, c'est-à-dire la zone 14 comprise entre les lignes b, b'. Enfin, pour un rayonnement solaire d'une inclinaison égale à 30 ,ctest toute la partie 15 de l'absorbeur comprise entre les lignes c et c' qui absorbera la chaleur. Selon la figure 3A, la couverture 7 en forme de créneaux laisse passer le rayonnement solaire en fonction de l'angle d'incidence du rayonnement solaire. les créneaux 12 sont destinés à présenter une incidence réduite aux rayons solaires en fonction de l'incynaison de ces derniers par rapport au plan d'ensemble du capteur. Ainsi, selon l'exemple particulier de la figure 3A, l'angle d'incidence entre les rayons solaires et la normale à la couverture 7 est de l'ordre de 300 en certains points de la couverture 7 lorsque l'angle d'incidence général du rayonnement solaire avec la normale au plan d'ensemble du capteur est de l'ordre de 300. Selon la figure 3B, l'exemple est celui indiqué ci-dessus. L'angle d'incidence entre les rayons solaires et la normale à la couverture 7 est de l'ordre de 15 lorsque l'angle d'incidence général du rayonnement solaire avec la normale au plan d'ensemble du capteur est de l'ordre de 600. Selon la figure 3cj l'exemple particulier détermine un angle d'incidence de l'ordre de 300 entre les rayons solaires et la normaleà'la couverture 7, lorsque l'angle d'incidence général du rayonnement solaire avec la normale au plan d'ensemble du capteur est de l'ordre de 45 . REVENDICATIONS 10) Capteur solaire à circulation d'air pour l'absorption d'énergie solaire destinée à être recyclée sous forme d'énergie de chauffage, capteur caractérisé en ce qu'il comporte un bac (2) formant le fond, garni de mousse isolante (3), sur lequel est monté un absorbeur (6), la partie supérieure étant constituée d'une couverture (7), le bac (2), l'absorbeur 46) et la couverture (7) étant réalisés en matière plastique et étant fixés les uns aux autres de façon étanche. 20) Capteur solaire conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'absorbeur (6) présente des ondes verticales (8) creuses, espacées régulièrement. 30) Capteur solaire conforme aux revendications 1 et 2 précédentes, caractérisé en ce que l'absorbeur (6) est réalisé en un plastique noir mat coloré dans la masse. 40) Capteur solaire conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisé en ce que l'absorbeur (6) est fixé sur des parties en saillie formant des plots (5) réalisés sur la surface supérieure de la mousse (3) en laissant un espace entre l'absorbeur (6) et la mousse (3) pour la circulation d'air chaud à récupérer. 50) Capteur solaire conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce que l'absorbeur (6) est maintenu contre la face interne de la couverture (7) par l'intermédiaire de cales isolantes (9). 60) Capteur solaire conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la couverture (7) est transparente. 70) Capteur solaire conforme aux revendications 1 et 6 précédentes, caractérisé en ce que la couverture (7) présente une forme générale ondulée en créneaux (12), espacés régulièrement. 80) Capteur solaire conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7 précédentes, caractérisé en ce que le bac (2), l'absorbeur (6) et la couverture (7) sont thermoformés.