Brevet FR2487958A1 — publié le 19820205

La présente invention a pour bbjet un capteur solaire mixte dont la puissance peut indifféremment ou simultanément servir pour le chauffage de gaz ou le chauffage de liquides. L'invention se rattache au secteur technique des capteurs solaires. Le but recherché selon l'invention, est de réaliser un capteur pouvant fonctionner soit comme capteur à gaz, soit comme capteur à liquide, ou les deux simultanément, ceci sans modifier les caractéristiques structurelles du capteur. A la connaissance des déposants, il existe actuellement, des chauffe-eau solaires et des chauffe-air de principes différents et de technologies différenteso I1 n'existe pas d'appareils qui puissent au cnoix de l'utilisateur, fonctionner selon les deux principes à partir d'un même capteur de base. L'invention remédie à ces inconvénients et propose un capteur mixte de conception simple et peu coûteuse répondant au problème posé. Selon une première caractéristique de l'invention, le capteur solaire mixte comprenant un caisson avec nn isolant, un absorbeur et un vitrage, est remarquable en ce qu'il est composé de moyens permettant son utilisation en fonctionnement soit en chauffe-air, soit en chauffe-dau, soit les deux simultandment, un moyen de régulation définissant le choix d'utilisation, ledit capteur conservant sa structure quel que soit son type de fonctionnement, et étant positionné verticalement ou sensiblement. Selon une autre caractéristique, le capteur comprend au moins quatre ouvertures, deux de forte section correspondant à la circulation des gaz, et deux de faible section réservées à la circulation du liquide, les ouvertures d'entrée du fluide liquide et d'évacuation de l'air chaud étant disposées dans la partie supérieure du capteur, tandis que les ouvertures d'évacuation du fluide liquide, et d'entrée de l'air dans le capteur, sont disposées dans la partie basse de ce dernier. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'ob i et de l'invention, sans toutefois le limiter, aux figures desdessirs annexg, où La figure 1 est une vue en coupe illustrant le capteur solaire selon l'invention, dans une position verticale. La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe d'une variante de réalisation du circuit de canalisation de l'eau, en vue du fonctionnement zu capteur mixte en tant que capteur à eau ou autre liquide. La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale illustrant le positionnement du serpentin de canalisation d'eau dans une position située au-dessus de l'absorbeur. La figure 6 est une vue en coupe longitudinale illustrant le positionnement du serpentin de canalisation d'eau noyé dans l'an- sorbeur. La figure 7 est une vue en perspective illustrant un type d'absorbeur applicable au capteur mixte. La figure 8 est une vue en coupe selon la figure 7. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative, en se référant aux exemples de réalisation illustrée aux figures des dessins Le capteur mixte selon l'invention comprend un caisson I en tout matériau approprié, constitué intérieurement d'un matériau isolant 2 tel que par exemple de la mousse de polyuréthanne. I1 comprend également un matériau absorbeur 3 qui peut être de différentes natures, et un élément de vitrage 4 monté de toute manière appropriée et connue sur la bordure extérieure du caisson. Selon une première caractéristique de l'invention, le capteur mixte doit être posé verticalement ou sensiblement, pour des raisons qui apparaîtront dans la suite de la description. Selon l'invention, le capteur mixte est composé de quatre ouvertures, deux de forte section 5 - 6 correspondant à la circulation des gaz, et deux de faible section 7 - 8 réservées à la circulation du liquide. Les ouvertures d'entrée du fluide liquide 7 et d'évacuation 6 de l'air chaud, sont établies dans la partie supérieure du capteur, tandis que les ouvertures d'évacuation du fluide liquide 8 et d' entrée de l'air 5 dans le capteur, sont disposées dans la partie basse de ce dernier. En outre, le caisson est aménagé pour recevoir intérieurement sur toute a longueur, des cornières profilées définissant à 1' intérieur du capteur, trois zones a, b, c. La zone intermédiaire b correspond à la partie centrale du capteur déiinitée par les cor nières précitées 9 - 10, et reçoit le matériau abDrDeur ; les zones extrêmes a et c définissent entre les parois horizontales du capteur et le plan extérieur des cornières, des chambres 11 - 12 vides d'absorbeur, contribuant à canaliser le gaz. Les cornières sont montées fixes ou démontables par l'une de leurs branches, à l'intérieur du capteur.La cornière supérieure 9 présente un profil en L, tandis que la cornière inférieure 10 présente à partir de sa branche d'attache 10 , une forme profilée évasée 102 en forme de goulotte, définissant dans sa partie la plus basse une rainure 103. Selon une autre caractéristique, les cornières 9 - 10 présentent le long de leur surface, une multitude de trous 91 - 104 dont la dimension est déterminée par la nature et la taille des matériaux constituant l'absorbeur. Ces perforations sont suffisamment petites pour ne pas gêner le maintien de l'absorbeur et suffisamment nombreuses pour ne pas occasionner une perte en charge trop: forte pour l'utilisation du capteur en chaufè-air. En variante, on peut utiliser une grille, treillis ou similaire convenablement positionné dans le capteur. En cas d'utilisation du capteur mixte en tant que capteur à air, l'air à chauffer pénètre par le conduit 5 puis est stocké en surpression dans la chambre li, et, par l'intermédiaire des diverses perforations établies sur les cornières 9 - 10, traverse le matelas absorbeur chaud qui transmet les calories à l'air. Ce dernier est ensuite stocké dans la chambre supérieure 12 du capteur, puis s'échappe par le conduit d'évacuation 6. La nature du matériau abosrbeur peut être variable, copeaux, tournures métalliques, frésilles, bande de métal déployé, matériaux en fibres telles que fibres de carbone et autres, fils ou laines métalliques ou plastiques tissées ou en vrac. Selon une autre caractéristique de l'invention, dt dans une première variante de réalisation, on dispose dans la partie haute du capteur, par exemple entre la cornière supérieure 9 et le matériau absorbeur, une ou plusieurs rampes 13 de distribution de l'eau ou autre liquide à réchauffer, ladite rampe étant montée et fixée de manière appropriée sur l'embout d'arrivée du fluide liquide. Ces rampes traversent longitudinalement le capteur et sont munies de perforations 131 autorisant l'écoulement àt l'évacuation de liquide dans le matelas absorbant. Le liquide suinte dans la partie haute de l'absorbeur et descend par gravité en léchant le matériau absorbeur et en se réchauffant à son contact. Le liquide est ensuite collecté à la partie inférieure du capteur dans la corniez 10 en forme de gouttière.En tombant par gouttelettes, il est en- suite stocké puis évacué par l'intermédiaire d'orifices 10 éta- blis dans la rainure 10 2 dans la chambre 11 puis écoulé par le collecteur 22 profilé débouchant sur le conduit 8. La technique utilisée dans ce cas, est celle de l'écoulement et du ruissellement du liquide. On peut en variante, et comme illustré figure 3 et 5, utili- ser un serpentin 14 en une ou plusieurs couches, en tout matériau approprié, pour la circulation du fluide. Dans ce cas, le matériau absorbant remplit le volume du capteur. Les spires du serpentin se trouvent parallèles au plan inférieur de base du capteur ; le serpentin peut être disposé entre l'absorbeur et le vitrage, figure 5, des équerres 15 ouhtampdns isolants assurant le positionnement correct ; en variante, ce serpentin peut être noyé dans le matériau absorbeur (figure 6). Ces dispositions autorisent une position du capteur autre que la verticalité. La commande en fonctionnement du capteur mixte comprend un moyen li relié aux deux circuits de distribution de gaz ou de liquide, ledit moyen étant constitué par exemple d'un dispositifs de vannes pour réguler le fonctionnement du capteur soit en liquide, soit & gaz, soit les deux à la fois. Un circulateur 17 est disposé sur le circuit de liquide et un ventilateur 18 sur le circuit gaz. On a illustré figure 3, les entrées de gaz et de liquide respectivement 23 - 24 dans la partie basse du capteur, et les ser- ties correspondantes en 25 - 26 dans la partie haute. Il est bien évident que d'autres moyens peuvent équiper le capteur mixte. On peut, par exemple, prévoir une ou plusieurs sondes thermostatiques différentielles, intervenant au moyen d' éléments mécaniques sur la commande en fonctionnement du capteur soit èn.liquide, soit à gaz, ou les deux à la fois. Une programmation peut être établie en fonction des températures et du rende- ment du capteur. On a décrit d'une manière non limitative le capteur mixte dans ses moyens. Sans sortir du cadre de l'invention, on et prévoir certains aménagements techniques. Le choix du matériau absorbeur dépendra des fluides à chauffer, de façon à ce qu'il n'y ait pas d'attaques chimiques aux températures usuelles d'utilisation. Selon un mode de réalisatIon, le matelas absorbeur est placé dans le caisson brut d'usinage. On peint au pistolet les seules parties susceptibles de recevoir l'énergie solaire. La chaleur captée par cette partie peinte est transmise à la partie restante du matériau absorbant, par conduction thermique, et rayonnement. On a'illustré, figure 1, un aménagement complémentaire du capteur mixte. On prévoit une rampe ou plusieurs complémentaires 19 munie de perforations appropriées, la ou les rampes étant convenablement reliées avec l'extérieur du capteur. Cette ou ces rampes munies d'ouvertures, ont pour fonction de permettre la distribution d'un agent gazeux par exemple, tel que parfum, désodorisant dessicatif ou similaire, pouvant s'évacuer avec l'air chaud dans le cas de l'utilisation en chauffe-gaz. D'autres moyens de distribution peuvent être prévus. Un autre aménagement consiste à placer sur le fond du capteur, un film d'aluminium 21 renvoyant ainsi la chaleur vers le fluide qui circule dans le matériau abosrbant. On a illustré figures 7 et 8, une variante de réalisation de l'absorbeur. On enroule autour d'une pluralité de tubes métalliques 27 d'une façon très lache un ruban 28 fin et vrillé. Ce ruban peut être en aluminium, en cuivre prélaqué en couleur sombre et mat. On obtient ainsi un matelas absorbeur très aéré. Les tubes et leurs en roulements correspondants sont disposés dans le caisson et sont réunis à chaque extrémité par une rampe collectrice 29 du liquide circulant dans les tubes. Le matelas absorbeur est donc rendu rigide grâce aux tubes. Ce type d'abeorbeur présente un grand intérêt dans son application au capteur mixte. Les avantages ressortent bien de la description, le capteur pouvant fonctionner exclusivement en chauffe-liquide ou en chauffegaz, sans modification aucune de constitution, ou simultanément. Un avantage important de ce capteur mixte réside dans le fait qu'il peut fonctionner toute l'année, permettant d'avoir un meilleur amortissement dudit capteur. En effet, en cas d'utilisation pour le chauffage domestique, après avoir servi en cnauffe-gaz instantané, le capteur mixte fonctionne comme chauffe-liquide lorsque l'habitat est à température voulue. Le capteur mixte selon l'invention trouve une application intéressante avec les dispositifs réfrigérants à absorption qui exigent de la chaleur laquelle est généralement fournie par résistance électrique ou combustion d'un gaz. Le capteur mixte selon l'invention peut remplacer avantageusement toute autre source d'énergie pendant la période diurne tandis que des éléments chauffants (électriques par exemple), à la sortie du capteur, entrent en action de complémentarité, lors d'un manque d'énergie (période nocturene), en étant commandés par thermostat. Cette application est intéressante notamment pour les chambres froides, abattoirs, cons-2rveries, habitats. L'invention ne se limite aucunement à celui de ces modes d' application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ces diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS -1- Capteur solaire mixte comprenant un caisson avec un isolant, un absorbeur et un vitrage, caractérisé en ce qu'il est constitué de moyens permettant son utilisation en fonctionnement soit en chauffe-gaz, soit en chauffe-liquide, soit les deux simultanément, un moyen de régulation (16) définissant le choix d'utilisation, ledit capteur conservant sa structure quel que soit son type de fonctionnement. -2- Capteur solaire mixte selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre ouvertures, deux de forte section (5 - 6) correspondant à la circulation des gaz et deux de faible section (7 - 8) réservées à la circulation du liquide, les ouvertures d'antrée du fluide liquide (7) et d'évacuation (6) de l'air chaud, étant disposées dans la partie supérieure du aapteur, tandis que les ouvertures (8) d'évacuation du fluide liquide et d'entrée de l'air (5) dans le capteur, sont disposées dans la partie basse de ce dernier ; le capteur étant postionné verticalement ou sensiblement. -3- Capteur mixte selon la revendication 1 caractérisé en ce qui il comprend au moins quatre ouvertures, deux de forte section (23 - 25) correspondant à la circulation des gaz et deux de faible section (24 - 26) réservées à la circulation du liquide, les entrées de gaz (23) et de liquide (24) étant dans la partie basse du capteur, et les sorties de gaz (25) et de liquide (26) dans la partie haute du capteur. -4- Capteur solaire mixte selon les revendications t et 2 ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend intérieurement, trois zones (a, b, c) séparées par des cornières profilées (9 - 10), la zone intermédiaire (b) correspondant à la partie centrale du capteur et recevant le matériau absorbeur, tandis que les zones extrêmes (a, c) sont vides d'absorbeur. -5- Capteur solaire mixte selon la revendication 4, caractérisé en ce que les différents conduits (5, 6, 8) au moins,débouchent dans les zones extremes (a, c), le conduit (7) pouvant déboucher dans la partie haute de la zone (b), sous l'élément de séparation constitué par la cornière supérieure (9). -6- Capteur solaire mixte selon les revendications 4 et 5 ensemble,. caractérisé en ce que les zones extrêmes (a, c) définissent entre les parois extérieures des cornières, les bords longitudinaux, les bords transversaux et le fond du capteur, des chambres (11 - 12) contribuant à canaliser le gaz -7- Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cornière supérieure (9) présente un profil en L et est établie sur toute la longueur du capteur en étant fixée par l'une de ses branches sur le fond du capteur. -8- Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cornière inférieure (10) présente à partir de sa branche de fixation (101) au fond du capteur, une forme profilée évasée (102) en forme de goulotte, définissant dans sa partie la plus basse, une rainure (1o). -9- Capteur solaire mixte selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les cornières (9 - 10) présentent des perforations 4 (9l - 10 ) respectivement établies sur la branche horizontale de la cornière supérieure et dans le fond de la rainure de la cornière inférieure. -10- Capteur solaire mixte selon les revendications 1, 2, 4 et 5 ensemble, caractérisé en ce que dans la partie haute du capteur, entre la cornière supérieure (9) et le matériau absorbeur (3), sont disposées une ou plusieurs rampes (13) de distribution de 1' eau, la ou les rampes étant montées de façon appropriée sur l'embout d'arrivée du fluide liquide ; ces rampes traversant longi tudinalement le capteur et étant munies de perforations (131) autorisant l'écoulement par suintement du fluide liquide. -11- Capteur solaire selon les revendications 1, 3 ensemble, caractérisé en ce que l'on remplit le volume intérieur du capteur d'un matériau absorbant, tandis qu'un serpentin (14) assure la circulation du fluide liquide. -12- Capteur solaire mixte selon la revendication 11, caractérisé en ce que le serpentin est disposé entre le vitrage (4) et 1' absorbeur (3). -13- Capteur solaire mixte selon la revendication 11, caractérisé en ce que le serpentin est noyé dans l'absorbeur. -14- Capteur solaire mixte selon les revendications 1, 2 ensemble et l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'une ou plusieurgrampes complémentaires (19) sont introduites et convenablement positionnées à l'intérieur du capteur, et munies d'ouvertures autorisant la projection d'un agent gazeux tel que parfum, désodorisant dessicatif ou autre. -15- Capteur solaire mixte selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau absorbant peut être une bande de métal déployé, matériaux en fibre telle que fibre dd carbone, fils ou laines métalliques ou plastiques tissés ou en vrac. -16- Capteur solaire mixte selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau absorbant comprend une pluralité de tubes métalliques (27) sur lesquels est enroulévun ruban fin et vrillé (28), chacun des tubes étant à chacune de ses extrémités réunis à une rampe collectrice (29) du liquide circulant dans les tubes.