Brevet FR2515796A1 — publié le 19830506

Lâ présente invention concerne la partie métallique absorbante des appareils du type capteur solaire. Dans les appareils connus de ce genre, le liquide caloporteur con ,tient un produit antigel. Le circuit primaire doit donc comporter obligatoirement un échangeur et un vase d'expansion. De tels dispositifs sont ainsi plus onéreux tout en ayant le double inconvénient d'avoir un rendement inférieur à un dispositif sans échangeur et un risque de corrosion provoquée par l'additif antigel. Cn connaît d'autres dispositifs dont la partie absorbante non métallique peut supporter les déformations dues au gel. Ces appareils ont pour défauts de présenter une inertie importante en un coëfficient de transmission inférieur aux appareils métalliques. La partie métallique absorbante du capteur solaire selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Tel qu'il a été conçu et expérimenté, le dispositif est constitué (fig. 1) par deux tôles onduiées du commerce en acier galvanisé de 300 x 104 cm (1) séparées par un espace de 5 mm. Un joint périphérique (3) et des entretoises (4) en caoutchouc silicone assu- rent l'espacement des tôles et l'étanchéité de l'appareil. La face exposée au rayonnement solaire est recouverte d'une seule couche de peinture noire mate. Elle présente deux T de raccordement AFY de 1/2 (5) diagonalement opposés et destinés à l'entrée et à la sortie de l'eau réchauffée. Ces T permettent le couplage en série ou en parallèle de plusieurs appareils du même type. L'étanchéité est assurée à leur niveau (fig. 2) par deux points en "clingérite" (7) fortement serres de part et d'autre de la tôle par une bague filetée (8) vissée dans le T. Les deux tôles sont assemblées par deux cent seize boulons poêliers de 5 - 16 (2) traversant le joint et les entretoises: Ces.boulons sont distants de 12,5 cmsur les bords inférieur et supérieur et de 25 cm au niveau des entretoises de chaque cnde convexe. Le joint périphérique (fig. 3) est constitué par un ruban en caoutchouc silicone conservant ses propriétés à des températures comprises entre - 400 et + 250 . I1 mesure 25 iran de large 10 mm sur les bords et 5 mm au centre. Fabriqué spécialement pour cet usage il assure une parfaite étanchéité de l'assemblage. Les entretoises (fig 4) sont de simples carrés de caoutchouc sili cone de 30 mm de côté et 5 mm d'épaisseur percées en leur centre d'un trou de 5 mm destiné au passage du boulon d'assemblage des tôles. Deux cornières en L de 25 mm (6) fixées latéralement par 3 boulons assurent la rigidité de l'appareil. Tous les boulons sont serrés au même couple de 0,3 cm/kg à l'aide d'un tournevis dynamométrique. Le dispositif selon l'invention a supporté sans dommage et à plusieurs reprises des variations de pression de 0 à 1 kg/cm2 entraînant une augmentation de son volume intérieur d'environ 188. C'est la structure ondulée et plus precisément l'élasticité des ondes concaves non boulonnées qui permet d'obtenir la souplesse expérimentée. Afin de conserver à l'appareil cette souplesse et par la même sa résistance au gel, la pression d'utilisation doit être la plus basse possible et atteindre au maximum 400 g/cm2. Une pression supérieure à 1 kg/cm2 provoquerait vraisemblablement des dé for- mations importantes et irréversibles. Cette condition étant respectée, l'appareil selon l'invention possède les avantages suivants 1 - Une résistance au gel permanente. 2 - Un pouvoir absorbant excellent d à la faible épaisseur de la tôle (0,5 mm), à sa surface développée plus importante mais surtout au fait que chaque onde concave se comporte comme une véritable cylindro-parabole piégeant les rayons solaires réfléchis et le rayonnement émis par le capteur lui-même. Ainsi pour une surface de 3,50 m2 et une capacité de 17 litres, le At moyen a été voisin de 40a par 1/2 heure d'exposition continue pendant les heures les plus chaudes en juillet et aout 1981 à Rustrel, commune du Vaucluse. L'eau était au départ comprise entre 22 et 259. I1 est toutefois nécessaire de préciser que l'appareil ne fonctionnait pas dàns ses conditions optimales puisque la face absorbante n'était pas peinte en noir, que la face arrière n'était pas protégée et que l'effet de serre n'était obtenu que médio crement. par un plastique bâtiment usagé en contact avec les parois. La température a néanmoins atteind à plusieurs reprises 820 (maximum constaté) lors d'expositions prolongées. 3 - Le rendement de l'installation est amélioré puisqu'il est possible d'utiliser le capteur en circulation directe, sans échangeur ni vase d'expansion (à condition que la réserve soit à l'air libre). C'est'le cas du chauffage des locaux et des piscines où la réserve d'eau réchauffée peut être installée au même niveau que les capteurs, plus bas ou légèrement plus haut, sans toutefois excéder quatre mètres ; l'échangeur est indispensable dans le cas d'une installation distribuant l'eau chaude sanitaire à une pression supérieure à 400 g/cm2. 4 - Pas d'additif antigel dans l'eau, ce qui limite ou supprime le risque de corrosion chimique. 5 - Un refroidissement plus lent de l'eau contenue dans le capteur assuré par les parois intérieures brillantes de celui-ci. 6 - L'incontestable robustesse des matériaux utilisés qui garantit un vieillissement excellent. 7 - Un prix de revient moins élevé. Le dispositif selon l'invention peut ainsi trouver des applications particulièrement intéressantes dans le chauffage, par circulation directe, des locaux et piscines. Selon l'usage et les conditions d'utilisation il peut être soit disposé dans un boîtier isolant et vitré, soit fixé sur un mur de soutènement préparé à cet effet, soit encore disposé avec ou sans vitrage et face postérieure protégée sur la charpente d'un toit, constituant ainsi en totalité ou en partie la toiture du logement dont il assure les besoins en eau chaude. La fabrication du capteur expérimental a été aisée bien qu'ayant demandé environ six heures de main d'oeuvre. I1 est raisonnable de penser que ce temps pourrait être ramené à environ quatre heures pour une fabrication en série de dix capteurs. L'utilisation de machines appropriées permettant de bosseler et souder paz poirt les tôles (ce qui supprimerait entretoises et boulons) permettrait un gain de temps et une économie importante. Le joint périphérique pourrait être lui même supprimé et remplacé par une soudure continue des bords préparés à cet effet. L'appareil ainsi modifié présenterait certainement une souplesse demeurant suffisante pour offrir les mêmes avantages que le dispositif, objet de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Absorbeur métallique utilisé pour capter l'énergie solaire, constitué par 2 tôles ondulées en acier galvanisé (1) peintes d'une seule couche de peinture noire, assemblées à 5 mm l'une de l'autre par des boulons (2) un joint (3) et des entretoises (4) en caoutchouc silicone assurant l'étanchéité, carac térisé par le fait qu'il résiste au gel éventuel de l'eau qu'il contient. 2 - Absorbeur métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette résistance au gel est offerte par ltelasti- cité permenente des deux faces ondulées dont les ondes non boulonnées permettent sans dommage une augmentation de volume d'environ 18%. 3 - Absorbeur métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette structure ondulée assure à l'appareil un meilleur rendement en favorisant l'absôrption et l'échange. 4 - Absorbeur métallique.selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois internes brillantes limitent les déperditions en chaleur du liquide caloporteur.