Brevet FR2531521A1 — publié le 19840210

La présente invention concerne un capteur de l'énergie thermique du rayonnement solaire permettant d'améliorer le captage et la conduction thermique de l'énergie solaire, afin de l'utiliser de manière efficace. On a déjà proposé par exemple, dans l'art antérieur, un tuyau de captage de l'énergie thermique du rayonnement solaire comprenant un tuyau en verre à double tube dans le- -quel on fait le vide et à travers lequel on introduit un tuyau thermique, le tuyau thermique s'emboîtant dans une rainure pratiquée dans une plaque à conductivité thermique. Avec ce tuyau de captage de l'énergie thermique du soleil, toutefois, il est difficile d'amener le tuyau thermique en contact selon une surface de contact uniforme avec la rainure de la plaque à conductivié thermique Pour cette raison, la conduction thermique entre les deux pièces est faible et l'énergie thermique solaire captée n'est pas utilisée de manière efficace à cause des pertes thermiques. La présente invention a donc pour but de remédier aux problèmes précités de l'art antérieur et a pour objet d'améliorer la conduction thermique en réalisant d'une seule pièce un tuyau thermique et une plaque è conductivié thermique associée et en assurant une contact superficiel entre la portion de rayonnement thermique du tuyau thermique et la face extérieure du tuyau collecteur. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale représentant un mode de réalisation du tuyau de captage de l'énergie thermique du rayonnement solaire, du type à double tube conformément à l'invention, comprenant un exemple de réalisation du tuyau thermique utilisé La figure 2 est une vue de face en coupe longitud- inale suivant la ligne A-A de la figure 1 Les figures 3 à 5 sont des vues de face en coupe longitudinale de trois autres exemples de réalisation du tuyau thermique, qui se différencient par leur forme en section; La figure 6 est une vue de face du tuyau collecteur sur lequel est fixée la portion de rayonnement thermnique du premier mode de réalisation du tuyau thermique de F Drnme circulaire en section; La figure 7 est une vue en plan de la figure 6; et La figure 8 est une vue de face du tuyau collecteur sur lequel est fixée la portion de rayonnement thermique d'un tuyau thermique de forme rectangulaire en section - En se référant aux figures 1 et 2 on y voit un tuyau thermique 1 réalisé, à partir d'un matériau bon marché et de conductivité thermique élevée tel que l'aluminium, par extrusion ou étirage Le tuyau thermique 1 est fermé a ses deux extrémités, et enferme de manière hermétique un milieu calporteur 2 à basse pression Comme milieu calporteur 2, on peut utiliser de l'eau, de l'ammoniaque ou d 3 autres liquides appropriés,tels qu'un alcool ou une huiledotés d'une faible point d'ébullition. Une plaque mince à conductivité thermique 3 est réalisée d'une seule pièce avec le tuyau thermique l par extrusion ou étirage (opération désignée ci-après par le terme extrusion) Une pluralité de nervures 4 sont prévues radiale- ment sur la périphérie extérieure du tuyau thermique 1 Dans le mode de réalisation représenté, il y a quatre nervures 4 réalisées axialement sur le tuyau thermique 1 Les nervures sont réalisés à partir du même matériau et en même temps que le tuyau thermique 1 et la plaque à conductivité thermique 3, de sorte que la plaque 3 entre en contact uniforme avec la périphérie intérieure d'un tuyau de captage de calories 5 de type à double tube dans lequel on fait le vide (désigné ci- après simplement par le terme tuyau de captage. Sur la figure 3, deux plaques à conductivité therm- ique 3 a sont écartées symétriquement d'une certaine distance de la périphérie extérieure d'un tuyau thermique la, de forme circulaire en section, par deux nervures 4 a partant de celui- ci. Sur la figure 4, quatre plaques à conductivité thermique 3 b sont écartées diamétralement et symétriquement d'une certaine distance de la périphérie extérieure d'un tuyau thermique lb, de forme rectangulaire en section 9 par quatre nervures 4 b partant radialement de celui-ci. Sur la figure 5, deux plaques à conductivité thermique semi-circulaires 3 c sont écartées d'une certaine distance de la périphérie extérieure d'un tuyau thermique lc, de forme rectangulaire en section, par deux nervures 4 c partant des petits côtés de celui-ci. Il est à noter que le tuyau de captage 5, utilisé dans le mode de réalisation illustré, se compose d'un tube extérieur 6 et d'un tube intérieur 7 revêtu sur sa surface extérieur d'un film d'absorption sélective 8, un vide poussé étant réalisé dans l'espace compris entre les deux tubes Sur la portion de captage'thermique X (d'évaporation) du tuyau thermique 1, la plaque à conductivité thermique 3 est-mis uniformément en contact étroit avec la périphérie intérieure du tuyau thermique 1 La portion de rayonnement thermique Y (de condensation) du tuyau thermique 1 est mis en contact superficiel fixe avec la face supérieure d'un tuyau collect- eur 10 logé dans un boîtier 9 O Les figures 6 à 8 représentent les possibilités de fixation du tuyau thermique 1 sur le tuyau collecteur 10 Une portion de support de tuyau 1 l est réalisée sur la face supérieure du tuyau collecteur 10, et on lui donne une forme semi-circulaire correspondant à la section courbe du tuyau thermique 1 Le tuyau thermique 1 est positionné au niveau de la portion de rayonnement thermique Y sur la portion de support de tuyau 11, et fixé de manière amovible sur le tuyau collecteur 10 par des fixations 12 Les fixations 12 compren- nent deux organes en U 13 s'emboîtant sur le tuyau collecteur auquel ils sont fixés par l'intermédiaire d'une plaque de retenue 15 par des écrous 14 vissés sur les extrémités des organes 13 La figure 8 illustre un mode de réalisation dans lequel le tuyau thermique lc est en place. Le numéro de référence 16 est un matériau calorifuge prévu à l'intérieur du boîtier 9, 17 une bride de support de l'extrémité arrière du tuyau de captage 5 et 18 un réflecteur. Le mode de réalisation ci-dessus fonctionne comme suit. Le film d'absorption sélective 8 absorbe environ %de l'énergie thermique solaire qui arrive directement, ou indirectement par le biais du réflecteur 18, sur le tuyau de captaje 5 Les calories ainsi absorbées sont conduites de maniè-re efficace à la plaque mince à conductivité thermique 3, de sorte que la portion de captage de calories X du tuyau thermique 2 est chauffée par l'intermédiaire de la plaque à conductivité thermique 3 et des nervures 4 Lorsque la chaleur est appliquée à la portion de captage de calories X, le milieu calporteur à l'intérieur du tuyau thermique 1 s'évapore à une température relativement basse, par exemple de 501 C, parce que l'intérieur du tuyau thermique 2 est maintenu à une pression plus basse Les vapeurs qui en résultent se déplacent vers la portion de rayonnement therm- ique Y (de condensation), o leur chaleur est transmise au tuyau collecteur d'absorption de calories 10, de sorte que le liquide est réchauffé Lorsqu'il se produit un rayonnement thermique au niveau de la portion de rayonnement thermique Y, les vapeurs se trouvant à,l'intérieur du-tuyau thermique 1 se condensent au voisinage de Y. De cette façon, le tuyau thermique 1 transmet de manière efficace de l'énergie thermique solaire au liquide stocké dans le tuyau collecteur 10 par la répétition du captage de calories (évaporation) et du rayonnement thermique (condensation). Le tuyau thermique 1 est fixé de manière amovible sur le tuyau collecteur 10 au niveau de la portion de rayonnement thermique Ainsi, si le tuyau de captage 5 ou le tuyau therm- ique 1 fait défaut, on peut le remplacer par un tuyau neuf sans interrompre le fonctionnement du système. Comme on l'a déjà signalé, la présente invention permet de réaliser un capteur de l'énergie thermique du rayonnement solaire dans lequel un tuyau collecteur est mis en contact superficiel de manière fixe avec la portion de rayonnement thermique d'un tuyau thermique en un matériau à conductivité thermique une pluralité de nervures réalisées à partir du même matériau que le tuyau thermique s'étendent radialement depuis la portion de captage thermique du tuyau thermique; et une plaque à conductivité thermique est prévue attenante aux extrémités des nervures pour en réaliser une seule pièce, la plaque à conductivité thermique étant mis en contact superficiel avec la côté arrière de la face de captage thermqiue d'un tuyau de captage de l'énergie thermique du rayonnement solaire Selon la présente invent- ion, la plaque à conductivité thermique est réunie au tuyau thermique et la portion de rayonnement thermique du tuyau thermique est mis en contact superficiel de manière fixe avec la tuyau collecteur Par conséquent, l'énergie thermique solaire captée peut être transmise de manière efficace au tuyau collecteur avec une diminution importante des pertes thermiques En outre, le'capteur-d'7 énergie thermique solaire selon la présente invention ne fait intervenir qu'un nombre très restreint d'étapes, par rapport aux capteur de l'art antérieur, ce qui permet de diminuer le temps d'assemblage et partant le prix de revient. -:, l,: 253152 '1 REVENDICATIONS 1 Capteur de l'énergie thermique du rayonnement solaire, caractérisé en ce qu'un tuyau collecteur (o 10) est mis en contact superficiel de manière fixe avec la portion de rayonnement thermique (Y) d'un tuyau thermique ( 1) en '- un matériau à conductivité-thermique, en ce qu'une pluralité de nervures ( 4) réalisées à partir du même matériau que le tuyau thermique ( 1) s'étendent radialement à partir de la portion de captage thermique-(X) du tuyau thermique ( 1) et en ce qu'une plaque à conductivité thermique ( 3) est prévue attenante aux extrémités d es nervures ( 4) pour en réaliser une seule pièce, la plaque à conductivité thermique ( 3) étant mise en contact superfieiel avec le côté arrière de la face de captage thermique d'un tuyau de captage de l'énergie thermique solaire. 2 Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau thermique ( 1) est fixé de manière amovible sur le tuyau collecteur ( 10). 3 Capteur selon la revendication 1,-caractérisé en ce que le tuyau thermique ( 1) est de section circulaire et comporte quatre nervures ( 4) s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de celui-ci, ainsi que quatre plaques à conductivité thermique ( 3) qui sont chacune réalisées d'une seule pièce avec l'extrémité de chacune desdites nervures ( 4). 4 Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau thermique (la) est de section circulaire et comporte deux nervures ( 4 a) s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de celui-ci, ainsi que deux plaques à conductivité thermique ( 3 a) qui sont chacune réalisées d'une seule pièce avec l'extrémité de chacune desdites nervures ( 4 a). Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau thermique (lb) est de section rectangulaire et comporte quatre nervures ( 4 b) s'étendant vers l'extérieur à partir des coins dudit rectangle, ainsi que quatre plaques à conductivité thermique ( 3 b) qui sont chacune réalisées d'une seule pièce avec l'extrémité de chacune desdites nervures ( 4 b). 6 Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau thermique ( 1 c) est de section rectangulaire et comporte deux nervures ( 4 c) s'étendant vers l'extérieur à partir des petits côtés dudit rectangle, ainsi que deux plaques à conductivité thermique ( 3 c) qui sont chacune réalisées d'une-seule pièce avec l'extrémité de chacune desdites nervures ( 4 c). I