Brevet FR2509844A1 — publié le 19830121

-1 2509844 DESCRIPTION Capteurs solaires plan à effet de concentration et de serre. La présente invention concerne les dispositifs utilisant l'énergie solaire pour la production de fluide ou gaz chaud. Les principaux capteurs plans existants à effet de serre, sont réa- lisés principalement avec un matériel qui a pour objectif de capter la chaleur radiante émise par la voûte céleste, à l'aide d'un absorbeur de teinte sombre sur toute sa surface de captage. Ces capteurs sont sans effet de concentration, ne permettant pas l'élévation de la température du fluide ou du gaz caloporteur pour un apport solaire équivalent. Le capteur solaire plan selon l'invention permet d'obtenir en plus de l'effet de serre, un effet de concentration sans besoin d'éléments ou d'organes sophistiqués. Avec les éléments simples qui le composent, il recueille les calories -15 dispensées par la voûte céleste et le rayonnement direct du soleil. Il est constitué pour être utilisé_ avec des fluides caloporteurs per- mettant le stockage ou l'utilisation directe des calories Mais, il peut également fonctionner avec des gaz ou tout simplement de l'air ambiant naturel, en dimension nant de manière appropriée les différents éléments qui le constituent, avec une adaptation pour l'un ou l'autre des cas. Il est prévu principalement pour être utilisé dans les constructions (résidentielles et tertiaires) aux fins d'une production de chaleur réchauffant un fluide ou un gaz, qui deviendra lui-même une source utilitaire dans le domaine que l'on voudra lui attribué (eau chaude sanitaire, chauffage des locaux). Le capteur se compose d'un caisson de protection classique, formé par un vitrage de protection sur la face insolée. A l'intérieur de ce caisson, sont installés des tubes capteurs cylir - driques élémentaires, dont la demi-face avant (près du vitrage de protection) est transparente, et la demi-face arrière est réfléchissante (traitée en miroir dux c 6 te intérieur de la courbure). Cette demi-face arrière des capteurs cylindriques est noyée dans un matériau isolant d'épaisseur variable. Les tubes capteurs cylindriques sont placés cote à cote d'une façon ide tique par rapport au plan du capteur général, et enveloppent concentriquement des tubes absorbeurs à ailettes, eux-mêmes reliés au tube collecteur d'amenée du fluide froid et au tube collecteur de départ du fluide réchauffé. La surface réfléchissante (demi-face arrière des capteurs cylindriques) a pour fonction de renvoyer les rayons solaires qui l'ont atteinte ver les faces arrières des tubes absorbeurs à ailettes. La surchauffe ainsi produite sur les faces arrières des tubes absorbeur provoque une montée en température plus rapide (deux faces insolées au lieu d'une) et une élévation de la température d e à la focalisation des rayons solaires sur ce absorbeurs. La caractéristique essentielle de cette fonction réside dans la perfor- mance obtenue pendant la basse saison en période hivernale. -2 - PRESENTATION DES DESSINS La planche 1/5 comprend la figure 1, qui représente l'ensemble du capteur solaire par une demi-face avec vue du vitrage de protection, et l'autre demi-face avec le vitrage enlevé montrant l'ensemble de l'intérieur (à noter que toutes les ailettes des tubes absorbeurs n'ont pas été représentées). La planche 2/5 comprend la figure 2, qui est la coupe transversale du capteur dans le sens de la hauteur. La planche 3/5 comporte la figure 3, représentant une coupe partielle dans le sens horizontal et dans l'axe des absorbeurs. La planche 4/5 comprend la figure 4 qui est la coupe partielle tranver- sale dans le sens de la largeur (solution cylindres monolithiques), et la figure 5 représentant une même coupe, mais pour la solution variante (capteurs cylindriques à coquilles). La planche 5/5 représente le figure 6, qui est une perspective partielle éclatée des différents éléments constituants le capteur suivant la solution variante: capteurs cylindriques à coquilles (à noter que les ailettes des tubes absrobeurs niont pas été complètement représentées). Les dessins annexés montrent les différents éléments constitutifs du capteur. L'ensemble du capteur vu du dessus (PLAN) face exposée à l'ensoleillement, est représentée par la figure 1 Il comprend un vitrage de protection 2 qui peut ttre un verre, ou similaire ou en matériaux synthétique. Cette même figure 1 fait apparaître les tubes absorbeurs munis d'ailettes , ainsi que le caisson de protection 1 qui pourrait être métallique, en bois, ou en matériaux synthétiques. La figure 2 représente la coupe transversale suivant B B de la figure 1 avec le caisson de protection 1, l'isolant 3 qui entoure le dispositif proprement dit, lui-même constitué des tubes absorbeurs à ailettes 5 reliés aux deux collecteurs 6 et 7, des capteurs cylindriques 4 transparents sur leur face avant 4 bis en verre ou en matériau de synthèse 7, des parties cylindriques 4 ter traitées en miroir réflé- chissant sur leur partie intérieure, et d'un vitrage de protection 2 sur la face exposée à l'ensoleillement. La figure 3 du dessin montre la position des tubes absorbeurs à ailettes (qui seront de teinte sombre), par rapport au tube collecteur d'amenée d'eau froide 6 (bas) et du tube collecteur d'eau chaude 7 (haut). La figure 4 représente la coupe suivant A A de la figure 1, ou les tubes capteurs cylindriques 4 sont monolithiques et d'une seule pièce, avec leur demi- face avant transparente et leur demi-face arrière revêtue d'un film métallisé. réfléchissant, ou traitée sous forme de miroir. La figure 5 montre la coupe suivant A A de la figure 1, mais dans la solution variante c'est-à-dire avec des demi-tubes cylindriques capteurs formant coquilles. 3 25098 La coquille supérieure 11 transparente étant maintenue par des raidisseurs hauts 10 également transparents et la coquille inférieure 12 avec demi-faces réfléchissantes traitées du coté intérieur à la courbure comme explicitée plus avant, maintenue également par des raidisseurs bas 10. Les deux coquilles 11 et 12 seront accolées et liées par des pro. lés de jonction 8. La figure 6 représente une vue éclatée d'un capteur plan constii suivant la solution variante avec cylindres capteurs à coquilles. On remarque'les différents éléments de composition de ce capteur qui en partant du haut de la figure montre le vitrage de protection 2, la coc transparente 11 avec ses raidisseurs 109 puisl'ensemble des tubes absorbeurs ailettes 5 de teinte sombre (ailettes non figurées en totalité sur le dessin' reliés aux tubes collecteurs d'amenée 6 et de départ 7 des fluides ou gaz ca porteurs. Cet ensemble absorbeurs et collecteurs s'intercale dans l'axe de: coquilles, chaque capteur cylindrique comportant dans son centre un évidemenl correspondant à la section du tube absorbeur. Enfin la dernière vue correspond à la coquille réfléchissante 12, située en fond du caisson 1 et insérée dans l'isolant 13. Quatre plans réfléchissants 9 encadrent les éléments capteurs. Comme précisé plus avant, ce type de capteur est prévu pour fondc ner par effet de serre et par concentration. Les tubes absorbeurs à ailettes de teinte sombre, passent au cenl des tubes capteurs cylindriques élémentaires Ils seront de préférence métal: et les ailettes disposées en créneaux permettront pour partie le passage des solaires. Cette disposition autorisera ainsi d'insoler les parties réfléchi et provoquera le chauffage des faces arrières par réflexion du rayonnement d Par ailleurs, ces ailettes ont également pour but d'augmenter la surface de des tubes caloporteurs, en recevant les rayons solaires réfléchis par la fac des tubes capteurs (ou coquilles) suivant les différentes positions de l'ast 2 solaire. La présente description de l'invention correspond à une fabricati type 'lourdn si l'on emploie des éléments msétalliques, verre, bois. Dans une version de fabrication du type "léger" et économique, ci sitif pourrait tre réalisé dans sa totalité par utilisation de produits de Le dispositif objet de l'invention peut ttre utilisé dans tous 11 ou la production de chaleur (principalement eau ou air) est nécessaire dans domines de l'habitat, de l'industrie, ou des locaux du tertiaire, en procw économie d'énergie substantielle. -4 2509844 Cette chaleur produite avec un niveau suffisament élevé, par exemple en période estivale, pourrait etre également utilisée dans ces mêmes domaines pour la climatisation des locaux, par adaptation & un système de réfrigération par absorption. 2 509844 REVENDICATIONS 1 Capteur solaire plan constitué d'un caisson de protection 1, d'un vitrage de protection 2, caractérisé par une batterie de tubes capteurs cylindriques 4 ayant dans leur axe longitudinal des tubes absorbeurs à ailette La demi -face avant de ces tubes capteurs cylindriques est transparente 4 bis, alors que la demi-face arrière de ces tubes capteurs cylindriques est réfléchissante 4 ter Cette dernière partie du tube capteur est adossé à un isolant 3. 2 Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé par le úait qu'il permet d'obtenir dans une position donnée fixe, en plus de l'effet de serre, un effet de concentration des rayons solaires incidents. 3 Capteur solaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on obtient des températures plus élevées dans les absorbeurs 5 par rapport aux différents dispositifs classiques à effet de serre. Les ailettes qui peuvent être de Lorme et de dimensions variables, sont insolées sur les deux faces ainsi que les tubes caloporteurs. L'échange thermique entre, rayons solaires incidents tubes capteurs, et fluide-ou gaz caloporteur, est plus rapide du Lait que les surfaces dans lèur totalité sont soumises au rayonnement. 4 Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les demi-faces arrières des tubes capteurs cylindriques 4 ter sont réfléchissantes, permettant aux rayons solaires ayant traversé le vitrage de protection 2, et les demi-faces avant transparentes 4 bis de ces mêmes tubes capteurs, ainsi qu'au travers des créneaux des ailettes, d'être réfléchis à l'intérieur des' tubes et sur toutes les parties des absorbeurs 5.