Brevet FR2492957A1 — publié le 19820430

La présente invention concerne les dispositifs destinés à capter l'énergie solaire et à la transformer en énergie thermique par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur et plus particulièrement les capteurs du type comprenant un réflecteur cylindro-parabolique focalisant le rayonnement solaire sur un élément récepteur dans lequel circule un fluide caloporteur. Un capteur de ce type est décrit dans la demande de brevet français NO 79-28148 déposée le 9 novembre 1979, par le Demandeur. Le capteur objet de cette demande est agencé de façon à obtenir un effet de serre grâce à un vitrage incliné délimitant avec le réflecteur cylindro-parabolique. le récepteur plan et deux flancs d'extrémité, une enceinte isolée. Un tel dispositif nécessite une bonne isolation thermique au droit du réflecteur, du récepteur et des fonds d'extrémité afin d'avoir un effet de serre le plus efficace possible. Le but de la présente invention est de simplifier la structure d'un tel capteur et d'en améliorer le rendement en particulier au niveau de l'effet de serre. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur d'énergie solaire du type comprenant un réflecteur cylindroparabolique et un élément récepteur placé dans le plan de symé- trie de la surface cylindro-parabolique définie par ledit réflecteur, ledit capteur étant catactérisé en ce que devant la face de l'élément récepteur tournée vers le réflecteur est disposé sen- siblement parallèlenent au récepteur et à faible distance de ce dernier, un vitrage destiné à créer un effet de serre confiné dans le voisinage immédiat du récepteur. Un tel capteur est plus simple dans sa conception et meilleur marché car le volume où se manifeste l'effet de serre est considérablement réduit par rapport à celui du capteur décrit brièvement plus haut ce qui nécessite moins de matériaux (vitrage et isolants). On obtient ainsi un capteur plus léger et également de meilleur rendement car les déperditions calorifiques sont nettement moindres. En outre, ce capteur est moins fragile car le vitrage est protégé puisque dissimulé sous l'élément récepteur. Avantageusement, l'élément récepteur est disposé dans un caisson parallélépipèdique constitué en un matériau isolant thermique et fermé par ledit vitrage. Suivant un mode de réalisation particulièrement intéressant ledit caisson recevant l'élément récepteur comporte une série d'alvéoles en forme d'auges à section parabolique, parallèles aux génératrices de la surface cylindro-parabolique,alignées dans un plan sensiblement confondu avec ledit plan de symétrie de la surface cylindro-parabolique, la surface desdites alvéoles étant rendue réfléchissante cependant que l'élément récepteur est constitué par une pluralité d'éléments tubulaires plats disposés chacun dans une alvéole de façon que leur plan général soit lui-même sensiblement dans le plan de symétrie de chaque auge. Une telle structure du récepteur permet ainsi d'ut i- liser les deux faces des éléments récepteurs comme surfaces d'absorption des rayonnements caloriques reçus et réfléchis à la fois par ledit réflecteur et par les alvéoles à section parabolique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le réflecteur cylindro-parabolique et le récepteur avec son caisson isolant et son vitrage sont montés sur un support articulé permettant la modification de l'orientation de l'ensemble réflec teur-récepteur. D'autres caracteristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Fig. 1 représente une vue en coupe transversale d'un capteur conforme à l'invention, - Fig. 2 représente une vue de dessus du capteur de la Fig. 1, et, - Fig. 3 représente une vue en coupe d'une variante de réa lisation de l'élément récepteur avec son caisson de loge ment et son vitrage à effet de serre. Le dispositif représenté sur les Fig. l et 2 comprend un réflecteur cylindro-parabolique 1, un élément récepteur 2 disposé dans un caisson 3 fermé par un vitrage 4, l'ensemble étant supporté par un dispositif articulé réglable 5. Le réflecteur i présente une forme développée rectangulaire et sa section droite telle qu'on peut la voir sur la Fig. 1 épouse la forme d'une demi-parabole. Le matériau constitutif du réflecteur 1 peut être quelconque pourvu que le réflecteur 1 soit pratiquement indéformable, suffisamment résistant et peu fragile et que sa surface interne soit rendue lisse et réfléchissante, soit par un traitement approprié de ladite surface, soit par un revêtement adéquat rapporté sur cette surface. Le réflecteur l peut être, par exemple, une feuille de polyester aluminisée sur sa face interne, ou de l'acier inoxydable, poli ou chromé. L'élément récepteur ou absorbeur 2 qui est dans l'exemple représenté un élément plan formé par la juxtaposition de canaux indépendants plats 2a, est disposé sensiblement dans le plan de symétrie 6 de la surface cylindro-parabolique dans laquelle s'inscrit le réflecteur 1. Tous les canaux 2a, en cuivre ou en acier inoxydable par exemple, du récepteur sont reliés, à une extrémité, à un collecteur d'arrivée du fluide caloporteur et, à l'autre extrémité, à un collecteur de sortie du fluide, les canaux 2a étant parallèles aux génératrices de ladite surface cylindro-parabolique. Une telle structure de récepteur étant bien connue ne sera pas décrite plus en détails. Les canaux plats jointifs 2a peuvent être remplacés par exemple par des canaux plats non jointifs et pourvus d'ailettes en aluminium. En outre, la face du récepteur 2 exposée au rayonnement solaire est revêtue d'une peinture absorbante noire et mate. Le récepteur 2 est placé contre le fond d'un caisson 3 rectangulaire en matériau isolant thermique, de faible profondeur et fermé de manière étanche par un vitrage 4 parallèle au plan général du récepteur 2 et a faible distance de ce dernier. Le vitrage 4 cet, de préférenceS en verre "Sécurit" ou en un mate riau pouvant résister à des températures d'environ 2000C et aux chocs thermiques. Le matériau du caisson 3 est, par exemple, du polyester mais ce caisson peut être constitué par tout matériau isolant thermique approprié. Le caisson 3 comporte sur sa face externe deux logements cylindriques 7 rapportés sur le caisson ou conformés dans ce dernier et destinés à recevoir deux tiges supports 8 du dispositif 5 de maintien et d'orientation de l'ensemble réflecteur i-récepteur 2. Le dispositif 5 comprend deux éléments triangulaires articulés formés chacun par un prolongement 9 des tiges 8, un bras horizontal 10 en appui sur le sol ou la surface d'appui du capteur et un bras vertical il, ces trois parties étant articulées les unes sur les autres. En outre, le bras vertical il est réglable en hauteur et est, à cet effet, réalisé en deux parties lia et iib coulissantes l'une par rapport à l'autre verticalement, le positionnement mutuel des parties lia et iib s'effectuant a l'aide d'une goupille engagée dans l'une d'une série de trous ménagés, d'une part, dans la partie lla et, d'autre part, dans la partie ilb, de façon à donner au bras 11 la longueur souhaitée. Par ailleurs, ies bras 9 sont solidarisés du réflecteur 1 à l'aide d'une tige 12 fixée par tous moyens appropriés parallèlement aux génératrices du réflecteur et dont les extrémités tourillonnent dans lesdits bras 9. Enfin, sur les flancs du capteur sont prévues deux plaques à face interne réfléchissante 13 fixées à la fois au réflecteur 1 et au caisson 3, ces plaques joignant les rebords extrêmes de ces derniers. Les dimensions du réflecteur 1 du récepteur 2 et la position de ce dernier par rapport au réflecteur sont déterminées de façon à ce que le rayonnement solaire soit focalisé sur le récepteur 2 pendant la période comprise entre l'équinoxe d'automne et celui du printemps. Pendant la période estivale, le rayonnement solaire est réfléchi en dehors de l'élément récepteur de façon à éviter toute surchauffe, l'effet de serre obtenu à l'intérieur de l'espace intérieur délimité par le caisson 3 et le vitrage 4 assurant seul le réchauffage du fluidecaloporteur. Le volume dans lequel apparaissent les effets de serre est ainsi réduit au minimum ce qui simplifie la structure du capteur, réduit la masse de matériau isolant thermique à utiliser et diminue très sensiblement les déperditions caloriques. Le capteur est ainsi plus léger, moins comateux et plus efficace. Il est aussi moins fragile car le vitrage 4 n'est plus expose aux chocs résultant d'un contact avec un objet extérieur puisque ce vitrage est incliné vers l'intérieur du capteur et protégé lui-même par le caisson 3. Le capteur est orienté de façon que les génératrices du réflecteur i soient suivant l'axe est-ouest. Le support articulé 5 permet,par rotation de l'ensemble 1-2 autour d'un axe parallèle aux génératrices du réflecteur 1, de régler l'inclinaison sur l'horizontale du plan 6 en fonction de la latitude du lieu d'utilisation du capteur, l'ensemble réflecteur- récepteur formant un bloc dont l'inclinaison est fonction de celle des bras 9 du support réglable 5. La Fig. 3 illustre une variante de réalisation du récepteur et de son caisson de réception. Sur cette Fig. 3 on n'a représenté que ces seuls éléments, les autres organes du capteur étant analogues à ceux du capteur des Fig. 1 et 2. Suivant cette variante, le caisson 3' comporte une série d'alvéoles parallèles 14 en forme d'auges à section parabolique. Ces auges 14 sont alignées et parallèles aux général tri ces du réflecteur du capteur et reçoivent chacune un élément 2'a du récepteur. Chaque élément 2'a est un canal plat dont la largeur correspond sensiblement à la profondeur des auges 14 et dont le plan général se trouve dans le plan de symétrie des auges. Les éléments 2'a sont raccordés,à une extrémité1 a un collecteur d'arrivée du fluide caloporteur et, à l'autre extrémité, à un collecteur de sortie du fluide, l'un de ces deux collecteurs étant symbolisé en 15 sur la Fig. 3. La paroi des auges 14 est rendue réfléchissante par un traitement ou revêtement approprié et le caisson 3' est, bien entendu, fermé hermétiquement par le vitrage 4. Ce mode de réalisation permet de faire travailler le récepteur par ses deux faces ce qui n'est pas le cas du récep- teur de la Fig. i. En effet, les différents éléments 2'a reçoivent d'un coté et/ou de l'autre les rayonnements solaires réfléchis par ie rélfecteur du capteur et/ou la paroi des auges 14 suivant la hauteur du soleil au dessus de l'horizon. Les deux faces des éléments 2'a sont bien entendu recouvertes dtun revetenent noir absorbant et mat. Les éléments récepteurs 2'a pourraient être remplacés par des tubes de cuivre pourvus d'ailettes en forme d'hélicoldes. Le rendement du capteur est ainsi substantiellement amélioré. Par ailleurs, a performances égales, le capteur suivant la Fig. 3 comporte un nombre d'éléments récepteurs 2'a nettement moindre que celui du capteur de la Fig. 1 du fait de l'utilisation à 100 % de la surface disponible desdits éléments récepteurs ce qui contribue encore a l'abaissement des cottes de revient. Enfin, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment encre qui concerne les formes et dimensions des éléments récepteurs et de leur caisson ou analogue de logement et/ou fixation. REVENDICATIONS 1.Capteur d'énergie solaire du type comprenant un réflecteur cylindro-parabolique (1) et un élément récepteur (2) placé dans le plan de symétrie (6) de la surface cylindro-parabolique définie par ledit réflecteur, ledit capteur étant caractérisé en ce que devant la face de l'élément récepteur (2) tournée vers le réflecteur (1) est disposéesensiblement parallèlement au récepteur et à faible distance de ce dernier1 un vitrage (4) destiné à créer un effet de serre confiné dans le voisinage immédiat du récepteur (2). 2. Capteur suivant la revendication 1 'caractérisé en ce que l'élément récepteur (2) est disposé dans un caisson (3) parallélépipèdique constitué en un matériau isolant thermique et fermé par ledit vitrage (4). 3. Capteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément récepteur (2) est constitué de canaux plats (2a), jointifs ou non, disposés dans un même plan parallèlement au fond du caisson (3) et au vitrage (4) à faible distance de ces derniers. 4. Capteur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que audit caisson (3') recevant l'élément récepteur (2) comporte une série d'alvéoles en forme d'auges cri4) à section parabolique, parallèles aux génératrices de la surface cylindro-parabolique (i), alignées dans un plan sensiblement confondu avec ledit plan de symétrie (6) de la surface cylindro-parabolique, la surface desdites alvéoles étant rendues réfléchissante cependant que l'élément récepteur est constitué par une pluralité d'éléments tubulaires plats (2'a) disposés chacun dans une alvéole de façon que leur plan général soit lui-même sensiblement dans le plan de symétrie de chaque auge (14). 5. Capteur suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le réflecteur cylindro-parabolique (i) et le récepteur (2) avec son caisson isolant (3) et son vitrage (4) sont montés sur un support articulé (5) permettant la modification de l'orientation de l'ensemble réflecteur-récepteur. 6. Capteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit support articulé (5) est un système triangulaire permettant une orientation de l'ensemble réflecteur-récepteur (1-2) par rotation autour d'un axe parallèle aux génératrices de la surface cylindro-parabolique du réflecteur (l). 7. Capteur suivant l'une des revendications i à 6, caractérisé en ce qu'il comporte sur ses deux flancs une plaque (13) à face interne réfléchissante rapportée sur l'ensemble réflecteurrécepteur (1,2). 8. Capteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments tubulaires plats sont remplacés par des tubes cylindriques de cuivre pourvus d'ailettes externes en forme d'hélicolde.