Brevet FR2516218A1 — publié le 19830513

Capteur solaire à air. L'invention concerne les capteurs solaires à air, à panneau plan et à garnissage absorbant. Ces capteurs sont constitués essentiellement par une paroi arrière doublée extérieurement d'un calorifuge, une paroi avant formée d'un vitrage, et un garnissage absorbant remplissant l'espace entre ces deux parois et constitué d'un lit de matériaux de petite dimension en vrac ou d'un matelas de fibres ayant l'un comme l'autre des propriétés absorbantes pour les radiations lumineuses. De tels panneaux sont généralem rectangulaires et comportent sur deux côtés parallèles opposés des espaces, respectivement de distribution et de collecte du gaz, dépourvus de garnissage et en communication avec l'entrée d'air frais et la sortie d'air chaud. Pour éviter les pertes calorifiques, ces espaces de distribution et de collecte sont généralement fermés par une paroi calorifugée extérieurement du coté avant, c'est-à-dire du côté du vitrage. En plus du supplément de coût que représente la fabrication de ces espaces et de leur calorifugeage, ainsi que l'augmentation d'encombrement de l'ensemble, ces capteurs solaires présentent l'inconvénient qu'il se crée des trajets préférentiels à travers le garnissage suivant les lignes les plus courtes allant d'un orifice d'entrée à un orifice de sortie, c'est-à-dire que la répartition du flux d'air n' est pas uniforme sur toute la longueur d'une section parallèle à ces espaces, d'où il s'ensuit une réduction du rendement. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents, c'est-à-dire de réaliser un capteur solaire à panneau plan à air et à garnissage absorbant, du type décrit ci-dessus, mais de manière que les espaces de distribution et de collecte ne nécessitent pas de calorifugeage et participent à la fois à un captage solaire supplémentaire et à une meilleure répartition du flux. L'invention consiste à disposer dans un au moins des espaces de distribution et de collecte d'air une paroi mince qui absorbe les radiations lumineuses, qui est poreuse mais créant une perte de charge suffisante pour assurer, en combinaison avec la perte de charge propre du garnissage, une bonne répartition des filets d'air, et qui est exposée au moins partiellement aux rayonnements, ce qui revient à dire que l'espace correspondant est au moins partiellement fermé par une partie de vitrage constituée de préférence par le prolongement du vitrage principal. Cette paroi est de préférence constituée par une tôle finement perforée ou une plaque de fibres de couleur sombre disposée selon la diagonale de la section de l'espace correspondant. D'autres particularités de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel la figure unique est une coupe verticale du capteur. On voit sur la figure le garnissage absorbant 1 disposé entre une paroi avant vitrée 2 et une paroi arrière 3, ellemême doublée par un calorifuge 4 placé entre cette paroi arrière 3 et une paroi extérieure 5. Le calorifiuge 4 peut avantageusement être constitué par de la laine de verre ou un produit alvéolaire. Le garnissage 1 peut être constitué par un lit de matériaux grossiers en vrac, par exemple du charbon de bois comme décrit dans une demande antérieure 79 21 810 au nom de la demanderesse, ou encore être constitué par un mat épais de fibres naturelles ou artificielles suffisamment poreux pour laisser passer l'air. Dans l'un et l'autre cas, le matériau de remplissage est d'une couleur absorbant les radiations solaires. L'ensemble des diverses couches et parois décrites est intégré dans un caisson plat rectangulaire 6 comportant à une extrémité un orifice d'entrée 7 pour l'air frais et à l'autre extrémité un orifice de sortie 8 pour l'air chaud. Afin que l'écoulement de l'air à travers le garnissage 1 se fasse selon des trajectoires parallèles à deux côtés du caisson 6, on prévoit des espaces libres, respectivement de distribution 9 et de collecte 10, au droit des orifices 7 et 8 et parallèles aux deux autres côtés du caisson 6. Pour assurer leur fonction, ces deux espaces 9 et 10 sont libres, c'est-à-dire dépourvus du matériau de remplissage 1. Dans le cas où le garnissage 1 est constitué par un mat de fibres, il suffit pour cela de couper ce mat à une longueur plus courte que celle du caisson 6 et de le fixer ou de le caler par tout moyen approprié.Dans le cas où au contraire le garnissage 1 est constitué par un lit de matériau en vrac, on peut le contenir par un grillage 11 à une extrémité, et éventuellement 12 à l'autre extrémité. Conformément à l'invention, ces espaces libres 9 et 10 ne sont pas calorifugés sur leur face avant mais au contraire fermés par une partie de vitrage qui prolonge le vitrage principal 2. En outre, conformément à l'invention, on dispose dans ces espaces libres 9 et 10, ou dans l'un au moins d'entre eux, une paroi 13 ou 14 qui s'étend au moins sur la majeure partie de la longueur de l'espace libre correspondant et se trouve disposée de telle manière qu'elle soit traversée par le flux d'air allant du conduit correspondant au garnissage ou inversement. En outre, cette paroi a comme propriété d'entre poreuse et de posséder une perte de charge par unité de longueur suf fi- sante pour que, combinée avec la perte de charge propre du garnissage 1 et éventuellement des grilles il et 12, elle assure une égale répartition de la distribution d'air sur toute la longueur d'une section transversale du caisson 6, c'est-à-dire évite des trajets préférentiels dans le garnissage. Enfin, cette paroi 13, qui comme on vient de le voir est exposée aux rayonnements solaires, est réalise en un matériau absorbant les radiations solaires pour contribuer en même temps au captage solaire. Pour remplir ces fonctions, il est nécessaire que chaque paroi poreuse 13 ou 14 divise complétement l'espace libre correspondant 9 ou 10 en un premier espace, en communication avec le conduit 7 ou 8 correspondant et s'étendant sur la majorité de la longueur de l'espace 9, et un second espace, s'étendant également sur la majorité dé la longueur de l'espace 9 et se trouvant en communication avec le garnissage 1. Sous sa forme la plus simple, chac= des espaces libres 9 ou 10 peut être de section rectangulaire, délimité entre des prolongements des parois avant 2 et arrière 3, et la paroi poreuse correspondante 13 ou 14 peut être disposée sensiblement selon un plan diagonal, avec son arête située du côté du garnissage placée au contact de la paroi arrière 3. Chacune de ces parois poreuses 13 et 14 peut avantageusement être constituée par une tôle finement perforée et de couleur sombre pour absorber les radiations, ou encore par une plaque rigide et de faible épaisseur faite de fibres naturelles et artificielles réunies par un liant et également de couleur sombre pour absorber les radiations. L'air qui entre et qui sort en passant à travers ces parois poreuses récupère ainsi l'énergie ainsi captée. De la sorte les deux espaces libres 9 et 10, outre leur fonction principale de répartition et de collecte de l'air sur toute l'étendue de la section, contribuent également, pour une part proportionnée à leur étendue, au captage solaire ét de ce fait ne nécessitent aucun calorifugeage sur leur face avant. La construction du capteur est donc d'autant plus simple et économique, et le rendement amélioré par une augmentation de la surface utile de captage et une bonne répartition du drainage. Bien entendu le capteur solaire selon l'invention peut être disposé horizontalement, selon une pente, ou verticalement, avec une circulation d'air ascendante ou horizontale selon les besoins. En outre, l'air de captage correspond a la majorite des cas d'utilisation, mais pourrait naturellement être remplacé par n'importe quel gaz caloporteur. REVENDICATIONS 1. Capteur solaire à air du type à panneau plan, comportant un garnissage absorbant (1) entre une paroi avant transparente (2) et une paroi arrière opaque (3) calorifugée, avec sur deux côtés opposés des espaces libres (9, 10) de distribution et de collecte du gaz caloporteur raccordés respectivement à des conduits d'entrée (7) et de sortie (8) de ce gaz, caractérisé par le fait qu'un au moins desdits espaces libres (9, 10) comporte une paroi mince (13, 14) - qui s'étend au moins sur la majeure partie de la longueur de l'espace correspondant et sépare cet espace en un premier espace en liaison avec le garnissage (1) et un second espace en liaison avec le conduit correspondant de manière à être traversée par le gaz caloporteur, - qui est poreuse de manière à présenter une perte de charge régulièrement répartie et suffisante pour qu'en combinaison avec la perte de charge propre du garnissage (1) elle produise une équipartition de l'écoulement du gaz caloporteur à travers tout le garnissage, - qui enfin est d'une couleur absorbant les radiations solaires, et placée de manière à être exposée au moins sur la majorité de sa surface aux rayonnements solaires. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits espaces libres (9, 10) sont de forme parallélipédiques, en étant compris entre le prolongement desdites faces transparente (2) et opaque (3), et que la ou les parois poreuses (13, 14) sont disposées chacune selon un plan s'étendant sensiblement selon la diagonale de la section dudit espace, avec son arête arrière située au niveau de la face arrière (3) à l'endroit où s'arrête le garnissage (1). 3. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chacune desdites parois poreuses (13, 14) est constituée par une tôle finement perforée de couleur foncée. 4. Capteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chacune des parois poreuses (13, 14) est constituée par une plaque rigide en fibres réunies par un liant et de couleur sombre. 5. Capteur selon l'une des revendications précéd-tes, dans lequel le garnissage (1) est constitué par un lit de matériau à grosse granulométrie disposé en vrac, caractérisé par le fait que l'un au moins desdits espaces libres (9, 10) est maintenu vacant à l'aide d'un grillage supplémentaire (11, 12), d'une maille appropriée à la granulométrie du matériau et distinct desdites parois poreuses (13, 14).