Brevet FR2493969A1 — publié le 19820514

La présente invention est du domaine des moyens de transformation du rayonnement solaire en chaleur et elle a pour objet un capteur du type à effet "de serre". On connait de nombreux types de capteurs à effet "de serre" et notamment des capteurs du type comprenant un caisson formant une structure porteuse rigide, un organe absorbeur constitué par une surface absorbante reliée thermiquement à un tube ou autre canal d'adduction du fluide calo-porteur et enfin une plaque de verre transparent, ou vitre,refermant la face supérieure du caisson et produisant A l'intérieur de celui-ci l'effet de serre recherché résultant de la transformation des fréquences visibles du rayonnement solaire en rayons infra-rouge de plus petites fréquences "piégés" par la vitre.Un inconvénient relatif des capteurs existants réside dans leur coût de fabrication et d'installa- tion qui n'autorise leur rentabilité que dans des zOnes géographiques d'ensoleillement élevé, où dans lesquelles le coût des autres énergies est élevé. La présente invention a pour but de proposer un capteur dont les performances de rendement sont au moins aussi bonnes que elles des capteurs connues mais dont les coûts de fabrication et d'installation sont nettement inférieurs, tout en assurant une robustesse et une fiabilité de fonctionnement accrus ; en d'autres termes l'invention propose un capteur d'énergie solaire léger et de structure simple donc peu couteux, rigide donc susceptible de bien résister aux sollicitations mécaniques dûes aux intempériestet finalement thermiquement bien isolé donc autorisant un rendement élevé de transformation. Selon la présente invention un capteur de rayonnement solaire du type précité, et selon une première caractéristique générale de celui-ci, a une forme de profil en U assez aplati / le profil en U étant constitué par une tble intérieure destinée à réfléchir vers l'intérieur du caisson les rayons infra-rouge réémis, par une tale extérieure et par une couche de mousse de polyuréthane comprise1 ou prise en sandwichssentre les deux tôles précédentes ; une telle structure confère au caisson des qualités de rigidité, au moins dans le sens longitudinal, c'est a dire selon les génératrices du profil, et des qualités d'isolement.De préférence la tôle intérieure est une tôle d'aluminium mince polie sur sa face supérieure faisant face à l'absorbeur, ce par quoi le transfert de chaleur par conduction A travers la tôle intérieure est réduit ; de préférence aussi la couche de mousse de polyuréthane résulte de l'expansion entre les deux tôles, convenablement disposées grâce A des matrices de maintien, d'un mélangez polyols et isocyanatesJ destiné à donner une telle mousse, d'ot il résulte a la fois une excellente adhérence de la mousse sur les tôles, une structure à alvéoles plus volumineuses dans la partie médiane que sur les bords de la couche de mousse, et un coût de main-d'oeuvre très réduit De préférence encore les bords dudit caisson ayant une forme en U comportent chacun une rainure intérieure et une rainure extérieure, ces rainures résultant d'un pliage adéquat préalable de chacune des deux tôles intérieure et extérieure d'où il résultera la possibilité de la fixation ultérieure aisée d'une parclose sur les bords du caisson. Toujours selon la présente invention un capteur de rayonnement solaire du type précité, et selon une deuxième caractéristique générale de celui-ci, est caractérisé se en ce qu'au moins deux bords dudit caisson sont pourvus A leurs extrémités supérieures d'une parclose constituée par un profil en aluminium dont la section fait apparatre une partie creuse, une première partie en U ayant pour base une fraction du périmètre de ladite partie creuse, et une seconde partie en U, perpendiculaire à la première et ayant pour base une autre fraction de ladite partie creuse.L'une des parties en U du profil est destinée à faire prise sur l'extrémité supérieure d'un bord dudit caisson, tandis que l'autre partie en U du profil est destinera contenir un bord de la vitre. I1 résulte de la présence de la partie creuse du profil constituant la parclose une réduction du transfert de chaleur de l'intérieur du caisson vers l'extérieur. Depréférence ladite partie creuse se est rectangulaire, carrée par exemple,et chacune des deux parties en U du profil de la parclose a pour base un côté du rectangle adjacent à un autre c6eé formant la base de l'autre partie en U ; en d'autres termes les parties en U sont disposées le long des deux côtés adjacents du rectangle.On notera que l'équipement d'un caisson nécessite, pour la réalisation des parcloses,deux profils symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan. Encore selon la présente invention dans un capteur de rayonnement solaire du type précité, et selon une troisième caractéristique générale de celui-ci, ledit absorbeur comprend au moins un tube adducteur en cuivre, une pre mièvre tôle dite supérieure, a surface ondulée disposée audessus dudit tube au moinsJet une seconde tale, lisse, dite inférieure, appliquée contre la première et entourant au moins partiellement ledit tube.De préférence ledit absorbeur comprend en outre un couple de plaques, dites d'extrémité, pourvues chacune d'orifices de passage des tubes, les orifices étant pourvus de passe-tube en élastomère, lesdites plaques d'extrémité étant destinées à etre fixées a l'intérieur et au voisinage des extrémités du caisson profilé et A supporter lesdits tubes au voisinage des extrémités de chacun de ceuxci.De préférence enfin les extrémités de chaque tube sont pourvues d'un raccord "olive" lui permettant d'etre vissé à l'extrémité d'un tube semblable d'un capteur voisin, ou a un conduit, collecteur par exemple, pourvu d'un raccord antagoniste approprié. I1 résulte de cette conformation de 1'absorbeur à la fois de bonnesqualit de transfert de la chaleur produite à l'intérieur du caisson vers le fluide calo-porteur circulant dans les tubes, et une grande facilité de montage de l'absorbeur dans le caisson. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va être faite d'une forme particulière de réalisation, et de quelques variantes de conformation de l'absorbeur, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles. La fig.l est une coupe transversale d'un capteur de l'invention, La fig.2 est une coupe schématique transversale d'une première version de réalisation d'un absorbeur conforme à l'invention, La fig.3 est une représentation analogue d'une deuxième version d'un absorbeur, La fig. 4 est une représentation analogue d'une troisième version d'un absorbeur, La fig.5 est une coupe longitudinale le long de l'axe d'un tube du capteur de la fig.l celui-ci étant raccordé à un capteur voisin le prolongeant, et La fig.6 est une coupe détaillée d'un raccord "olive" utilisé dans le raccordement des capteurs de la figure précédente. Sur les fig. 1 et 5 un capteur de rayonnement solaire conforme à l'invention est constitué principalement d'un caisson 1, d'un absorbeur 2 et d'une vitre 3 formant la face supérieure du caisson et fixée sur celui-ci au moyen de parcloses telles que 4. Le caisson 1 a la forme d'un profilé en U constitué d'un fond 7 et de bords 5 et 6 perpendiculaires à celui-ci ; il est constitué par une couche de mousse de poluyréthane comprise entre une tôle extérieure 9 et une tôle intérieure 10. Chacun des. bords 5 et 6 est pourvu d'une rainure extérieure 11 et d'une rainure intérieure 12. Une parclose telle que 4,qui est un profil d'aluminium obtenu par exemple par extrusion,peut etre définie comme constituéede trois parties : une partie creuse 12' en forme couronne sensiblement carree, une première par tie en U dont les ailes 13,13' sont pourvues à leurs extrémité tes de nervures intérieures, et une seconde partie en U 14, 14' dont les ailes sont lisses ; les ailes de la première partie en U du profil 4 sont perpendiculaires aux ailes de la seconde ; la première partie en U est destinée a venir en prise sur le bord du caisson et à y être maintenue grâce A la pénétration des nervures dans les rainures. La seconde partie en U est destinée à loger par l'intermédiaire dsun joint en élastomère, butyl de préférence, le bord de la vitre 3. Il doit être compris que l'autre bord 5 du caisson est pourvu de façon identique d'une parclose d'une structure symétrique A celle de la parclose 4. L'absorbeur 2 est constitué d'une pluralité de tubes, de préférence trois1 tels que les tubes 16 et 17, d'une tôle supérieure 18 à surface ondulée, d'une tôle inférieure 19 à surface lisse et de deux plaques d'extrémité telles que la plaque 20 ; les plaques d'extrémité sont pourvues d'orifices de passage des tubesJpourvus eux memes de passe-tube en élastomère tel que 21 ; les plaques d'extrémité ayant de préférence une forme en cuvette sont fixées, par boulons par exemple, à chaque extrémité du caisson, sur une ex truité de la tôle extérieure du profilé qui dépasse d'une petite longueur la couche de mousse et la plaque intérieure, comme cela est bien visible sur la fig.5. Sur la fig.2, suivant une première forme de réalisation de l'absorbeur, une tôle inférieure 22 forme deux replis sur elle-même de manière à entourer presque complètement un tube adducteur 23, tandis que la tôle supérieure 24, ondulée, est appliquée contre la tôle 22 de manière a épouser l'arrondi autour du tubesformé par la tôle inférieure ; dans ce cas de figure les deux tôles 22 et 24 sont situées d'un même côté du tube. Sur les fig.3 et 4 les tôles sus décrites sont situées de part et d'autre du tube et l'entourent complètement, Sur la fig.3 plus particulièrement une tôle supérieure 25, ondulée, reste comprise en moyenne dans un plan1 tandis qu'une tôle lisse 26 entoure complètement le tube. Sur la fig.4 plus particulièrement, chacune des tôl,supérieure et ondulée 27, et inférieure et lisse 28,est pourvue d'un embouti hémicylindrique de manière à épouser chacune la moitié de la surface extérieure du tube ; cette forme de réalisation de l'absorbeur est la forme préférée et elle a pour cette raison été représentée sur le capteur des fig.l et 5. On notera que les ondulations Peuvent aussi bien être à arêtes vives (petites pliures) qu'être de forme sinuosoIdale. On notera aussi que de part et d'autre des tubes, les tôles forment des surfaces en moyenne planes et sont maintenues l'une contre l'autre par rivetage ou points de soudure. On notera encore que la face supérieure de la tôle supérieure ondulée a été traitée, par anodisation par exemple, pour être de couleur noire mat. On notera enfin que les ondulations ou pliures sont de faibles amplitudes, à savoir de 0,5 à 1,5 centimètre de part et d'autre du plan moyen. Sur la fig.6 deux tubes 29 et 30 analogues aux tubes 16 et 17 des figures précédentes sont raccordés au moyen d'un raccord "olive" constitué par deux embouts 31 et 32 à portée cônique 33, chacun des embouts étant soudés sur son tube, et d'une bague filetée 34 prenant appui sur une portée circulaire 35 de l'un pour se visser sur un filetage 36 de l'autre embout. Ce mode de raccordement convient aussi bien pour raccorder entre eux les tubes adducteur de deux capteurs voisins, que pour relier les tubes adducteurs d'un ou plusieurs capteurs à un collecteur d'amenée ou d'evacuation du fluide calo-porteur. Bien que l'on ait décrit et représenté une forme préférée de réalisation d'un capteur de rayonnement 50 laire conforme à l'invention etque l'on ait fournit trois examples d'agencement des tôles de l'absorbeur auteur des tubes adducteurs, il doit etre compris que cette description et leurs illustrations correspondantes ne sont données qu a titre illustratif de l'invention et non à titre limitatif. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Capteur de rayonnement solaire du type comprenant un cais son (1) formant une structure porteuse, un organe absor beur (2) contenu dans le caisson et constitué par une surface absorbante reliée thermiquement A un tube d'adduc tion de fluide calo-porteur, et une plaque de verre trans parent ou vitre (3), refermant la face supérieure du caisson et produisant a l'intérieur de celui-ci l'effet dit "de serre", caractérisé en ce que ledit caisson (1) a une forme de profil en U constitué par une tôle intérieure (10) destinée à réfléchir les rayons infra-rouge, par une tôle extérieure (9), et par une couche de mousse de polyuréthane comprise entre les deux tôles précédentes 2.- Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle intérieure est une tôle mince polie sur sa face supérieure faisant face à l'absorbeur (2) 3.- Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de mousse de polyuréthane résulte de l'expansion entre les deux tôles convenablement disposées d'un mélange destiné au donner une telle mousse 4.- Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords latéraux (5,6) dudit caisson ayant une forme en U comportent chacun une rainure intérieure (12') et une rainure extérieure (11) 5.- Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux bords dudit caisson sont pourvus à leurs extrémités supérieures d'une parclose (4) constitutée par un profil en aluminium dont la section fait apparaitre une partie creuse (12), une premiere partie en U ayant pour base une fraction du du périmètre de ladite partie creuse (12) et une seconde partie en U (14), perpendiculaire àla première et ayant pour base une autre fraction de ladite partie creuse 6.- Capteur selon la revendication 5, caractérisé - en ce que ladite partie creuse (12) est rectangulaire, et, - en ce que chacune des deux parties en U a pour base un côté du rectangle adjacent à un autre côté formant la ba se de l'autre partie en U 7.- Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'une des parties en U, destinée a enserrer le bord dudit caisson, est pourvue d'au moins une nervure ou cran sur chacune de ses ailes ; 8.- Capteur selon les revendications 4 et 7, caractérisé :: en ce que lesdites nervures ou crans d'une partie creuse sont destinées à faire prise dans les rainures du bord du caisson 9.- Capteur selon la revendication 1, c-aactérisé : en ce que ledit absorbeur (2) comprend au moins un tube adducteur an cuivre (16, 17) une première tôle dite supérieure (19)g à surface ondulée, disposée au-dessus dudit tube et une seconde tôle, lisse, dite inférieure (19) appliqué congre la première et e- tourant au moins partiellement ledit tube 10- Capteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit absorbeur (2) comprend en outre un couple de plaques (20) pourvues d'une pluralité d'orifices alignés, lesdits orifices etant pourvus de passe tube en élastomère (21), lesdites plaques étant destinées à supporter lesdits tubes au voisinage des extrémités de chacun de ceux-ci 11.- Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les extrémités de chaque tube (29), (30) sont pourvues d'un raccord "olive" (31 à 36) lui permettant d'être vissé à l'extrémité d'un tube semblable ou à un conduit pourvu d'un raccord approprié.