Brevet FR2531193A1 — publié le 19840203

"Absorbeur da radiations solaires" La présente invention concerne un absorbeur de radiations solaires, réalisé de marnière à pouvoir être parcouru par un fluide, cet absorbeur pouvant soit être utilisé. seul, soit être employé comme composant d'un capteur solaire, soit être intégré a des structures diverses, fixes ou mobiles, telles que toitures ll existe de nombreux modes de réalisation de capteurs solaires et notamment de leurs absorbeurs de radiations so- laires. D'une manière générale, les absorbeures comportent une face noire et sont fabriques à partir de plaques et de tubes métalliques rigides Ces absorbeurs se pressentent donc cos,me des plaques rectangulaires, de dimensions longitudi- nales et transversales définies. La présente invention fournit un absorbeur de radiations solaires qui, contrairement aux réalisations connues, possède une souplesse au moins suivant l'une de ses dimensions, et qui en consequence peut etre stocke et livré sous forme enroulée en toutes longueurs de sire os, cet absorbeur étant très peu onéreux et pouvant être fabriqué d'une manière automatique et continue sur une grande longueur, tout en possèdant de bonnes performances en fonctionnement A cet effet, leabsorbeur de radiations solaires objet de la présente invention comprend essentiellement au moins un tube caloporteur souple inséré entre une feuille thermoconductrice souple, dont au moins la face epose'e aux ra diaticns solaires est de couleur mate, et une feuille isolante souple, ces deux feuilles étant assemblées l'une contre l'autre, de part et d'autre de chaque tronçon de tube qu'elles cnserrent, et l'ensemble formé par le tube et par les deux feuilles constituant un absorbeur complet enrou lable. Le tube,réalisé en métal déformable ou en matière pias- tique souple ou en une matière organosilicique ou en caoutchouc, assure la circulation d'un fluide tel que l'eau pour permettre l'évacuation des calories. Ce tube peut comporter un tressage métallique ou en fil synthétique autorisant une tenue en pression et au gel, et un fonctionnement direct sur le réseau de distribution d'eau de ville.Avantageuse ment, le tube est forme' de tronçons deégale longueur sensiblement rectilignes et parallèles entre eux, insérés entre la feuille thermoconductrice et la feuille isolante, et reunis entre eux par des tronçons sensiblement semi-circulaires qui ne sont pas insérés entre les deux feuilles précitées. Le tube présente ainsi, lorsque l'absorbeur est déroulé et mis à plat, une allure de "serpentin". Suivant une première forme de réalisation particulière de cet absorbeur, les deux feuilles sont interrompues non seulement autour des tronçons de liaison semi-circulaires du tube, mais aussi entre deux tronçons rectilignes parallè- les consécutifs dudit tube, de manière à former des ailettes séparées associées à chacun des tronçons rectilignes du tube. Cette disposition facilite la fabrication de l'ensemble par un procédé continu, et elle permet de réaliser facilement un absorbeur de toutes dimensions, constitué par un nombre entier convenable de tronçons de tube rectilignes avec leurs ailettes respectives. Suivant une deuxième forme de réalisation de l'absor- beur selon l'invention, les deux feuilles sont des bandes continues accolées entre lesquelles sont insérés â interval- les réguliers, et dans le sens transversal de ces bandes, les tronçons rectilignes du tubez L'absorbeur ainsi réalisé a lui-meme l'aspect d'une bande continue, de largeur fixée et de grande longueurs pouvant être enroulee. La feuille thermoconductrice, notamment métallique, comporte un revetement de couleur mate servant å ltabsorp- tion de l'énergie solaire Son épaisseur est déterminée en fonction de sa largeur pour permettre un transport des ca- lories absorbées sans deperdition importante Des largeurs d'ailettes, ou des espacements entre tronçons de tubes paallèles de quelques centimetres, conduisent a des épaisseurs faibles, de l'ordre de quelques dizaines ou centaines de microns, permettant un enroulement facile de la feuille. La feuille isolante, qui est par exemple réalisée en mousse, ou en tissu de verres ou en un non-tissé en polypropylène ou polyester ou verre, est assemblée face.contre face à la feuille thermoconductrice par des procédés de col- lage ou de rivetage, en prenant soin d'insérer entrre les deux feuilles le tube caloporteur , Le fait d'insérer le tube entre une feuille thermoconductrice ct une fouille iso- lante et d'assembler les deux feuilles autour du tube peut met d'avoir un excellent contact thermique entre le tube et la partie absorbante, donc d'obtenir des rendements très performants, sensiblement identiques à ceux des capteurs solaires utilisés actuellement, d'autant plus que la feuille isolante realise une barrière s'opposant aux pertes par conduction des calories sur La face arrière Par ailleurs, la fabrication simple, continue, e grande longueur de cet absorbeur, avec des matériaux assez pou oné- reux, permet d'envisager des coûts de fabrication faibles, cet intérêt e' conemi que se conjuguant avec des avantages d'ordre pratique : possibilité d'enroulement de l'absorbeur, obtention aisée de toutes dimensions désirées même très im- portantes, et installation simplifiée notamment grAce a la suppression de nombreux raccords L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description qui suit, en référence au dessin sehematique annexé re présentant, a titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de cet absorbeur de radiations solaires Figure i est une vue en plan par dessus d'un absorbeur conforme à l'invention, dans une première forme d'exécution Figure 2 est une vue en coupe, a échelle agrandie, sui- vant 2-2 dc figure 1 Figure 3 est une vue en coupe similaire a figure 2, illustrant une variante Figure 4 est une vue en plan par dessous, partielle, dune autre forme d'exécution de l'absorbeur selon l'inven- tion Figure 5 montre absorbeur d figure 4 à l'état enroulé, en le supposant coupé suivant la ligne 5-5. Comme le montre la figure 1, l'absorbeur selon i'in- vention comprend un tube caloporteur (i) formant un serpentin, avec des tronçons rectilignes1 parallèles et tous d'égale longueur (la), ces tronçons de tube étant équidis- tants ct reliés entre eux par des tronçons semi-circulaires (lb). Dans l'exemple illustre plus particulièrement par la figure 2, le tube (1) réalisé en matière plastique souple possède une section circulaire, et il comporte un tressage (2) en fil synthétique. A chaque tronçon de tube rectiligne (la) est associée une ailette (3) sensiblement plane, qui résulte de l'assem- blage face contre face d'une feuille metallique souple (4) et d'une feuille isolante souple (5). Le tronçon de tube (la) est inséré entre ces deux feuilles (4, 5), la feuille métallique (4) s'enroulant autour de la demi-circonférence supérieure du tube et la feuille isolante (5) s'enroulant autour de la demi-circonférence inférieure du tube. La feuille métallique (4) comporte un revêtement de couleur mate. Dans une variante illustrée par la figure 3, le tube caloporteur (1) possède une section non-circulaire, avec un côté inférieur rectiligne et une partie supérieure in curée. La feuille métallique (4) entoure toute cette partie incurvée, tandis que la feuille isolante (5) reste ici plane sur toute sa largeur. L'ensemble constitué par le tube (1) portant les ailettes (3) est fabriqué par un procédé "continu", au moyen une machine ayant un organe de pressage et avançant pas à pas, ou deux rouleaux presseurs assemblant la feuille métallique (4) et la feuille isolante (5). A intervalles réguliers, on peut interrompre les ailettes (3) autour du tube (1) pour obtenir des tronçons de tube dégagés qui., aprcs cintrage, forme@ont les tronçons de liaison semicirculaires (lb). Un absorbeur tol que celui des figures i à 3, réalisable avec une largeur relativement faible correspondant a une, deux ou trois ailettes (3), peut êtrc iiltégré avantageuschment dans des éléments pivotants de volets mobiles, dans les bandes planes subsistant entre les parties en relief des tuiles sur les toits de style provençal, etc... Les figures 4 et 5 sont re7atixres a une autre forme d'exécution de ltabsorbeur selon lfinvention, dans laquelle le tube caloporteur (1). se subdivise toujours cn tronçons rectilignes, parallèles et d'égale longueur (la), ct en tronçons de liaison semi-circulaires (lb) A la différence des exemples précédents, la feuille métallique (4) et la feuille isolante (5) se pro sentent ici comme des bandes continues, de sorte que leon ne distingue plus d'ailettes séparées.Comme précédemment, les deux feuilles (4, 5) sort assemblées l'une contre l'autre, en insérant entre elles a intervalles réguliers et dans le sens transversal les tronçons rectilignes (la) du tube (1) Comme le montre la figure 4, la feuille isolante (5) est une bande continue dont la largeur (1) correspond à la longueur des tronçons de tube rectilignes )1a), tandis que la feuille métallique (4) est une bande continue de largeur plus importante (L), dont les bords recouvrent les tronçons de liaison semicirculaires (ib) du tube Pour la clarté du dessin, la fi- gure 5 qui montre l'absorbeur considéré å l'état enroulé nren représente que la partie médiane, dont la largeur (1) correspond a celle de la feuille métallique (4). La réalisation pratique de l'absorbeur des figures 4 et 5 peut etre faite par deux procédés : soit par pressage sur une machine a plateaux de la feuille métallique (4) avec la feuille isolante (5) en ayant pris soin d'insorer un ou plusieurs tronçons rectilignes (la) du tube, soit par passage entre des rouleaux comportant des encoches permettant d'insérer le tube (1) a intervalles réguliers. On realise ainsi des absorbeurs sous forme de bande facilement enroulable et déroulable, avec une largeur (l) de l'ordre de 1 à 2 mètres par exemple et de toute longueur désirée. Les absorbeurs selon l'invention, tels que ceux pré cédemment décrits, peuvent bicn entendu être installes dans des caissons classiques de capteurs solaires, dispolibles sur le marché, en remplacement des absorbeures rigides existants, mais ils peuvent aussi être utilisés de bien d'autres manières avantageuses : Ainsi, l'absorbeur selon ltinvention peut 1etre intégré dans une toiture, sous des tuiles transparentes en verre ou on matière synthétique, ou sous des plaques ayant i 'aspect dc tuiles.Dans cette application, une sécurité contre les risques de fuite peut etre réalisée par le dépôt sous lab- sorbeau d'un film en matière plastique débordant jusqu'à la gouttière situéc sur le bord du toit. Une amélioration de ce système peut également consister en 11interposition d'un film transparent approprie entre ltaUsorbeur et le vitrage de tuiles, créant ainsi un double effet de serre mais évi- tant surtout les problèmes de convection d'air. Une deuxième possibilité est l'intégration sur un talus ou relevé de terre orients de préférence au sud. Le mode de mise en oeuvre peut par exemple être le suivant: après aplanissement du terrain, on dépose sur celui-ci un film plastique de largeur et de longueur légèrement supérieures à celles de l'absorbeur, on dépose ensuite sur le film une épaisseur de matériau isolant, on déroule par dessus l'élé- ment absorbeur, et on vivent coiffer le tout par un profilé continu transparent en matière plastique jouant à la fois Le role de caisson et de vitrage, en forme de oméga. Les deux extrémités sont alors obturées par deux plaques de matière plastique de forme appropriée. De tels profilés s peuvent être rèalisés d'une matière continue par extrusion on par formage. La fixation sur le sol peut se faire p;r d pieux ou par une charge sur les rebords du profilé. Le mode de mise en oeuvre défini ci-dessus est par ailleurs parfaitement adapté à l'installation d'absorbeurs sur des terrasses ou sur des toitures industrielles, constituées par exemple de baes en acier. Un troisième champ d'application de l'absorbeur objet de la pré@@nte invention est l'utilisation sans vitrage, p@@r Ics chanffages de piscines ou des accouplements avec des pompes à chal@ur. De grandes lonqueurs d'absorbeur peu vent alors êre déroulées a même le sol ou sur des terrasses. Une quatrième application de l'invention consiste en l'incorporation de ltabsorbeur dans un coussin gonflable en matière plastique souples dont au moins une face est transparente. On constitue ainsi un capteur solaire gonflable pour son utilisation, et enroulable pour son stockage et son transport, adapté au chauffage saisonnier des piscines et à la fourniture d'eau chaude sanitaire e camping Comme il va de soi, et comme il résulte de ce qui pré- cède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exé- cution de cet absorbeur de radiations solaires qui ont e été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'ap- plications, quels que soient notamment : les matériaux constitutifs des deux feuilles et du tube caloporteur, la disposition de ce tube (en serpentin ou autre) et la forme de la section de ce tube. - REVENDICATIONS 1. - Absorbeur de radiations solaires, apte à être parcouru par un fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un tnbe caloporteur souple (i) inséré entre une feuille thermoconductrice souple (4), dont au moins la face exposée aux radiations solaires est de couleur mate, et une feuille isolange souple (5), ces deux feuilles (4, 5) etant assemblées l'une cotre l'autre, de part et autre de chaque tronçon de tube (1a) qu'elles enserrent, et l'ensemble formé par le tube (2) et par les deux feuilles (4, 5) constituant un absorbeur complet enroulable. 2. - Absorbeur enroulable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube caloporteur (1), inséré entre les deux feuilles (4, 5), est réalisé en matière plastique souple ou en une matière organosilicique ou en caoutchouc. 3. - Absorbeur enroulable selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube (i) comporte un tressage (2) métallique ou en fil synthétique. 4. - Absorbeur enroulable selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la feuille thermoconductrice (4) est une feuille métallique. 5. - Absorbeur enroulable selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérise en ce que le tube (1) est formé de tronçons (la) d'égale longueur sensiblement rectilignes et parallèles entre eux, insérés entre la feuille thermoconductrice (4) et la feuille isolante (5), et réunis entre eux par des tronçons sensiblement semi-circulaires (lb) qui ne sont pas insérés entre les deux feuilles précitées (4, 5). 6. - Absorbour enroulable selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux feuilles (4, 5) sont interrom- pues non seulement autour des tronçons de liaison semi-circulaires (lb) du tube (1), mais aussi entre deux tronçons rectilignes (la) parallèles consécutifs dudit tube (1), de manière à former des ailettes séparées (3) associées a chacun des tronçons rectilignes (la) du tube. 7. - - Absorbeur enroulable selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux feuilles (4, 5) sont des ban- des continues accolées, entre lesquelles sont insérés 4 in- tervalles réguliers, et dans le sens transversal de ces bandes, les tronçons rectilignes (la) du tube (-1). 8. - Absorbeur enroulable selon la revendication 7, ca- racterisé en ce que la feuille isolante (5) est une bande continue dont la largeur (1) correspond ; la longueur des tronçons de tube rectilignes (la), tandis que la feuille thermoconductrice (4) est une bande continue de largeur plus importante (L), dont les bords recouvrent les tronçons de liaison semi-circulaires (1b) du tube (1).