Brevet FR2544474A1 — publié le 19841019

Réflecteur de capteur solaire L'invention a pour objet un réflecteur de capteur solaire utilisable notamment pour la réalisation de capteurs solaires ayant une surface réfléchissante de plusieurs mètres carrés. On sait qu'un capteur solaire comprend un réflecteur qui capte les rayons lumineux et les concentre vers un organe d'absorption constitué par exemple d'une chaudière et placé à son foyer. Pour que l'énergie captée soit appréciable, le réflecteur doit avoir une surface relativement importante, de l'ordre de plusieurs mètres carrés par exemple. En outre, le réflecteur est, de préférence, orienté en permanence dans la direction du soleil. Un réflecteur de capteur solaire comprend donc normalement une coque rigide recouverte d'une surface réfléchissante et fixée sur une structure de support qui peut être elle-même portée par une base par l'intermédiaire d'une articulation universelle et reliée à des moyens d'orientation permettant de maintenir l'axe de la surface réfléchissante dans la direction du soleil au cours de la journée. La structure de support doit donc avoir la forme d'une calotte enveloppant sensiblement le profil de la surface réfléchissante. En outre1 elle doit rester rigide quelle que soit son orientation. On peut la constituer de toute manière connue, notamment en construction métallique et par exemple en construction mécano-soudée. Cependant, elle peut aussi, de façon avantageuse, être constituée par un assemblage de barres rectilignes entrecroisées et reliées par des noeuds de façon à former un ensemble réticulé à la fois rigide et léger. La coque de support de la surface réfléchissante doit également être rigide de façon à conserver sa courbure et elle est constituée généralement d'un ensemble d'éléments de forme polygonale choisie de façon que les éléments puissent être accolés le long de leurs côtés rectilignes pour former une surface ayant la forme voulue. Par exemple, les éléments de coque peuvent avoir la forme de triangles sensiblement équilatéraux mais d'autres assemblages d'éléments polygonaux peuvent être envisagés. La réalisation d'un capteur solaire pose un certain nombre de problèmes. Tour d'abord, il faut évidemment que la structure de support et les éléments de coque soient assez rigides pour garder la forme voulue au cours du temps. Mais l'ensemble ne doit pas être trop lourd pour ne pas gêner l'orientation et fatiguer les mécanismes. D'ailleurs, les capteurs solaires sont souvent construits dans des endroits isolés, voire désertiques, et ils doivent donc de préférence se présenter sous la forme d'éléments démontables, assez légers pour pouvoir être manipules et assemblés sur le site éventuellement à la main. En outre, le positionnement des éléments de coque doi être réalisé de façon assez précise si l'on ne veut pas .diminuer les performances du capteur. L'invention a pour objet un nouveau réflecteur de capteur solaire constitué d'éléments qui peuvent être facilement assemblés et positionnés de façon précise sur une structure de support. L'invention présente également d'autres avantages qui seront mentionnés au cours de la description suivante. Conformément à l'invention, les éléments de coque sont munis le long de chacun de leur côté rectiligne, d'un bord rabattu dans une direction transversale au fond de l'élément et dont la hauteur, en au moins deux points d'appui écartés l'un de l'autre, est égale à la distance théorique entre le côté du fond polygonal et la partie correspondante de la structure de support, compte tenu de la position de l'élément considéré dans l'ensemble de la coque. Dans un mode de réalisation préférentiel, la structure étant constituée par un assemblage de barres rectilignes entrecroisées dirigées suivant les directions d'au moins une partie des éléments de coque et formant un ensemble réticulé constitué de triangles accolés formés eux-mêmes de trois éléments triangulaires extérieurs entourant un élément central, les éléments extérieurs s'appuient chacun sur deux barres de la structure par deux bords rabattus munis de points d'appui et les trois bords rabattus de l'élément central sont accolés et fixés chacun au troisième bord de chacun des éléments qui l'entourent. Dans ce cas, chaque élément de coque est avantageusement fixé sur les barres correspondantes de l'assemblage par des colliers passant chacun autour de la barre et dans un orifice ménagé sur le bord rabattu. Dans un mode de réalisation préférentiel, chaque élément de coque comprenant le fond polygonal et les bords rabattus est constitué en un seul bloc de matière mouléeXles hauteurs des bords aux points d'appuis étant obtenues par réglage du moule avant la coulée. Dans un premier mode de réalisation, les points d'appuis sont constitués par des portées de faible longueur ménagées le long de chaque bord et dont la hauteur par rapport au côté du fond polygonal est ajustée avec précision après démoulage. Dans un autre mode de réalisation, la position de chaque élément de chaque élément de coque est ajustée avec précision apyres la mise en place de l'élément par interposition de cales d'épaisseur serrées entre la barre et les points d'appui du bord de l'élément. L'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue partielle en perspective d'un réflecteur de capteur solaire selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus d'un élément de coque. La figure 3 est une vue de côté selon III de la figure 2. La figure 4 est une vue de côté selon IV de la figure 2. La figure 5 est une vue partielle en coupe transversale selon V de la figure 2. La figure 6 est une vue partielle en coupe transversale selon VI de la figure 2. Sur la figure 1 on a représenté schématiquement en perspective, la moitié d'une structure de support de capteur solaire constituée d'un assemblage de barres rectilignes. Une telle structure de support, représentée sur la figure à titre d'exemple, fait l'objet de la demande de brevet nO 81-23156 déposée le 11 Décembre 1981 par la même Société, mais d'autres assemblages sont possibles. On voit que, dans ce mode de réalisation, la structure de support 1 présente1 du côté de la face réfléchissante, une face concave constituée par des barres 11 et dont la courbure s'approche le mieux possible de celle que l'on doit donner à la surface réfléchissante. Dans l'exemple représenté, les barres 11 forment des triangles accolés tels que 12 et 13. La coque rigide (2) pourrait être constituée d'éléments triangulaires de forme correspondant au triangles 12 ou 13 et reposant par leurs côtés sur les barres 11. Cependant, si l'on désire que la puissance du capteur ne soit pas trop faible, celui-ci doit avoir une surface de plusieurs mètres carrés, ce qui conduirait à donner aux éléments de coque correspondants des dimensions trop importantes pour être manipulées par un seul homme. C'est pourquoi, on préfère recouvrir chaque triangle 12 ou 13 de la structure de support par un ensemble de quatre triangles accolés le long de leurs bords, un triangle central 21 et trois triangles extérieurs 22. Les triangles 12 et 13 ont sensiblement la forme de triangles équilatéraux, mais seulement de façon approchée compte tenu de la concavité du capteur et par conséquent de la structure de support. Les longueurs des barres il qui constituent les côtés de chaque triangle dépendent donc de la position de celui-ci dans l'assemblage. De môme, comme on l'a représenté sur la figure 1, les bords de chacun des éléments 21, 22, qui cnrrespondent à des coupes faites dans la surface réfléchissante 20 par des plans verticaux passant par les barres 11 ou parallèles à celles-ci, sont constituées par des courbes telles que 23 qui s'écartent plus ou moins de la barre correspondante en fonction de la position considérée.Le capteur présente cependant un certain nombre de symétries et c'est pourquoi, à chaque élément 21 22 de la coque, correspondent des éléments identiques placés à un endroit homologue du capteur On voit que la coque sera donc constituée d'un certain nombre de types d'élé- ments triangualaires de môme que la structure de support est constituée d'un certain nombre de barres de longueurs différentes. On peut aussi calculer pour chaque élément de toque triangulaire la distance théorique qui sépare chaque point d'une barre telle que 14 sur laquelle il s'appuie, du bord correspondant 23 de la surface refléchis- sante. En outre, un élément triangulaire extérieur tel que 22 s'appuie le long de deux côtés sur les barres correspondantes 11 et est accolé le long de son troisième côté au côté correspondant de l'élément central 21 qui ne peut lui même s' appuyer sur les barres que par ses sommets ou bien est simplement fixé par ses bords sur les éléments triangulaires 22 qui l'entourent. Sur la figure 2, on a représenté en vue de dessus à titre d'exemple, un élément extérieur 22. Celui-ci est réalisé avantageusement en matié- rd moulée et comprend, selon l'invention, un fond concave 3 et, le long de chacun de ses côtés rectilågnes, trois bords 4 qui sont rabattus dans une direction transversale au fond 3, comme on le voit notamment sur les figures 5 et 6. Deux des bords 4' et 42 de l'élément sont dirigés le long de barres 11 de la structure de support alors que le troisième côté 43 s'étend seulement dtune barre a l'autre entre les sommets du triangle. L'un des côtés 42 a eté représenté de face sur la figure 3 et en coupe transversale sur la figure 5. On voit bien sur cette figure que le bord 42 est rabattu dans une direction sensiblement perpendiculaire au fond 3, choisie de telle sorte que la face extérieure du bord rabattu 42 soit placée dans un plan passant sensiblement par l'axe de la barre 11.Ce plan est incliné de quelques degrés par rapport au plan théorique P passant par l'axe 110 de la barre 11 et le foyer du capteur de telle sorte que les bords rabattus 421, 422 de deux éléments voisins 22 soient séparés par un léger intervalle de largeur e qui facilite leur mise en place. Comme on le voit sur la figure 3, la hauteur h de chaque point du bord 31 de l'élément par rapport à la barre 11 varie d'un sommet à l'autre de l'élément en fonction de la position du point considéré. Selon l'une des caractéristiques de l'invention, l'élément triangulaire est avantageusement constitué en matière moulée, ce qui permet de réaliser en bloc le fond 3 et les bords rabattus 4 en règlant, au moment de la coulée, les hauteurs des parois du moule de façon à donner à la hauteur h la variation voulue d'un sommet à l'autre. Ceci peut être obtenu facilement par les techniques connues en moulage, par exemple au moyen de noyaux de formes voulues, ou bien, de façon approchée, en donnant au moule une inclinaison correspondant à la variation de la hauteur de moulage. On peut ainsi, dans un premier mode de réalisation, obtenir de façon approchée une hauteur h sensiblement égale à la hauteur théorique, la hauteur précise étant ajustée par un léger usinage. Cependant, il n'est pas nécessaire que le bord 42 s'appuie sur toute sa longueur sur la barre correspondante 11 et c'est pourquoi, de façon avantageuse on ménage le long du bord 42 au moins deux portées d'appui 44 de longueur réduite de façon à diminuer l'ajustage. A la hauteur de chaque portée d'appui 44 sont ménagés dans le bord 42 des orifices 45 qui permettent, comme on le voit que la figure 5, de fixer facilement les éléments de coque sur la barre correspondante 11 par des colliers de serrage 15 passant dans les orifices 45. Par tailleurs, le positionnement précis de l'élément 22 par rapport à la barre 11 peut également être assuré au moyen de cales d'épaisseur 46 qui sont interposées entre les portées d'appui 44 et la barre 11 et permet donc de règler la hauteur h avec précision. Le troisième bord 43 de ltélément 22 pourrait s'appuyer par ses extrémités sur les barres 11 mais le positionnement de l'élément 22 est suffisamment assuré par les deux bords 41 et 42, comme on l'a représenté sur la figure 4. Toutefois, le troisième bord 43 doit assurer le maintien de l'élément central 21 et c'est pourquoi, comme on l'a représenté sur la figure 6, le bord rabattu 43 est muni à sa base d'une nervure 47 sur laquelle peut venir s'appuyer le bord correspondant 48 de l'élément central 21. De la sorte, celui-ci est parfaitement soutenu par les trois nervures 47 des éléments 22 qui l'entourent. En outre, comme précédemment, des orifices 45 sont ménagés dans les bords rabattus 'et accolés 43 et 48 pour permettre le passage d'éléments de fixation tels que des boulons 16 qui solidarisent entre eux les deux éléments. Le fond 3 de chaque élément a un profil concave dont la courbure dépend de la position de l'élément dans la coque et la surface réfléchissante est constituée de façon avantageuse d'un assemblage de miroirs de petites dimensions généralement de forme triangulaire et collés sur le fond. On avait déjà réalisé des éléments de coque en matière moulée et jusqu'à présent, on choisissait une matière plastique ou une matière stratifiée. Les matières moulables utilisées jusqu a présent présentent plusieurs inconvénients. Tout d'abord, la coque ainsi réalisée n'est pas toujours très rigide. Mais surtout, on a constaté que l'humidité pouvait se glisser à la longue entre le miroir et la coque et y stagner. Les deux surfaces étant étanches à l'air. I1 en résulte un risque de détérioration de l'argenture du miroir au cours du temps. C'est pourquoi on a été amené à rechercher pour constituer la coque moulée une autre matière n'ayant pas cet inconvénient. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageuxchaque élément de coque est formé par moulage d'un produit constitué de fibres susceptibles de s'accrocher entre elles et noyées dans un liant perméable à l'air. Un tel produit est constitué par exemple par un fibro-ciment, les fibres étant en amiante et le liant étant du ciment. Une coque ainsi constituée présente un ensemble de qualités que l'on ne trouve pas dans les matières utilisées jusqu'à présent pour cette application. On sait tout d'abord que l'amiante-ciment permet de réaliser par moulage et très économiquement des coques assez légères et suffisamment rigides. I1 se trouve par ailleurs que l'amiante-ciment présente la propriété d'avoir un coefficient de dilatation proche de celui du miroir et en outre de constituer une surface très propice au collage du miroir par un adhésif. Par ailleurs, ce produit est parfaitement imputrescible et résiste très bien aux intempéries. On notera également que l'amiante-ciment a un meilleur comportement dans le temps que la plupart des matières synthétiques que l'exposition aux rayons Ultra-Violets peut rendre cassantes. Ainsi, grâce à cet ensemble de qualités, l'amiante-ciment serait déjà tout indiquée pour constituer une coque rigide conservant la forme de la surface réfléchissante pendant une longue période de temps en plein air. Ces qualités sont dues notamment à la solidité et à l'excellent accrochage entre elles des fibres d'amiante. Mais en outre, le ciment qui constitue le liant entre les fibres présente l'avantage supplémentaire d'être perméable à l'air. I1 en résulte qu'une coque en amiante-ciment, en plus de ses qualités de rigidité, présente l'avantage de permettre l'évaporation de l'humi- dité qui aurait pu se glisser entre la coque et le miroir. Ainsi la qualité de l'argenture est maintenue pendant beaucoup plus longtemps. L'élément de coque selon l'invention présente donc toutes les qualités requises pour constituer un réflecteur de capteur solaire, mais l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que la structure de support peut évidemment être d'un type différent, d'autres dispositions pouvant être imaginé pour constituer une calotte concave. De même, les éléments de la coque pourraient avoir d'autres formes, par exemple hexagonale. REVENDIC TIO S 1. Réflecteur de capteur solaire comprenant une coque rigide (2) recouverte d'une surface réfléchissante (20) et tixée sur une structure de support (1), la coque rigide étant constituée d'un ensemble d'éléments (21, 22J présentant chacun un fond (3) de forme polygonale et accolés le long de leurs cotés rectilignes, caractérisé par le fait que les éléments de coque (21, 22 > sont munis, le long de chacun de leurs côtés rectilignes d'un bord rabattu dans une direction transversale au fond (3) de l'élément et dont la hauteur (h), en au moins deux points d'appui (44) écartés l'un de l'autre, est égale à la distance théorique entre le côté (23) du fond polygonal et la partie correspondante (11) de la structure de support (1) compte tenu de la position de llélément (21, 22) considéré dans l'ensemble de la coque (2). 2. Réflecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la structure de support étant constituée par un assemblage de barres rectilignes entrecroisées (11), dirigees suivant les directions d'au moins une partie des côtés des éléments de coque et formant un ensemble réticulé constitué de triangles accolés et chaque triangle (12, 13) étant lui-même formé de trois éléments triangulaires extérieurs (22) entourant un élément central (21) les éléments extérieurs (22) s'appuient chacun sur deux barres (11) de la structure de support (1) par deux bords rabattus (42) munis de points d'appui (44)- et les trois bords rabattus (48) de l'élément central sont accolés et fixés chacun au troisième bord (49) de- chacun des éléments qui l'entourent. 3. Réflecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les éléments de coque (22) sont fixés chacun sur les barres correspondantes de l'assemblage par des colliers (15) passant chacun autour de la barre (11) et dans deux orifices (45) ménagés sur les bords rabattus (42) des deux éléments. 4. Réflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque élément de coque (21, 22) comprenant le fond polygonal (3) et les bords rabattus (4) est constitué en un seul bloc de matière moulée, les hauteurs des bords (4) aux points d'appui étant obtenues par réglage du moule avant la coulée. 5. Réflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les points d'appui sont constitués par des portées (44) de faible longueur ménagées le long de chaque bord (42) et dont la hauteur (h) par rapport au côté correspondant (23) du fond polygonal (3) est ajustée avec précision après démoulage. 6. Réflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la position de chaque élément de coque (21, 22) est ajusté avec précision après la mise en place de l'élément par interposition de cales d'épaisseur (46) serrées entre la barre (11) et les points d'appui (44) du bord (42) de l'élément. 7. Réflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le fond (3) de chaque élément a un profil concave dont la courbure dépend de la position de l'élément dans la coque et que la surface réfléchissante (20) est constituée d'un assemblage de miroirs de petites dimensions collés sur les fonds concaves (3) des éléments (21, 22) de la coque. 8. Réflecteur de capteur solaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque élément de coque rigide (21, 22) est formé par moulage d'un produit constitué de fibres susceptibles de s'accrocher entre elles et noyées dans un liant perméable à l'eau. 9. Réflecteur de capteur solaire selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le produit formant la coque rigide est constitué par des fibres d'amiante liées par du ciment.