Brevet FR2547028A1 — publié le 19841207

"Capteur solaire plan et installations equipées dudit, capteur." L'invention concerne un capteur solaire plan ainsi que les installations munies dudit capteur. Afin d'économiser au maximum l'énergie, il est connu d'utiliser des capteurs solaires disposés dans une orientation la plus favorable de maniere d récupérer au maximum les calories des rayonnements solaires, soit pour les utiliser directement ou indirectement. les capteurs connus sont le plus souvent efficaces disposés en batterie, mais par contre, restent d'un rendement très moyen lorsqu'ils sont utilisés isolé- ment. De plus, la plupart des procédés capteurs connus mettent en oeuvre des matériaux onéreux, tels que serpentins de cuivre ou radiateurs extra-plats dsune mise en oeuvre parfois difficile. Ainsi, parmi les procédés les plus connus, le capteur plan est généralement constitué par un caisson dont le foni est revêtu d'un matériau isolant empêchant la dispersion de la chaleur reçue. le caisson renferme un échangeur métallique (serpentin de cuivre, radiateur extraplat), et reçoit un couvercle étanche constitué par un vi- trage simple ou double, de manière à bloquer les rayons captés à l'intérieur et à favoriser l'effet de serre. le plus souvent, le caisson, l'échangeur et l'intérieur du caisson sont teintés en noir pour favoriser l'absorption des rayons solaires et donner ainsi au fluide caloporteur circulant dans lséchanzeur un rendement opti-al e De tels capteurs ne permetent pas générale ment d'atteindre des rendements élevés et, de ee fait, sont utilisés comme relais ou source d'énergie compléen- taire dans les installations de chauffage traditionnelles. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des capteurs solaires connus et permet de réaliser des capteurs simpless efficaces et beaucoup plus légers : 15 kg au m., ce qui est très important pour toutes les installations en toiture et d'une diminution du prix de revient de l?ordre de 40 %, grâce à l'uti- lisation d'un échangeur plus léger qu'un échangeur en cuivre, en acier, ou en aluminium et une technique de mise en oeuvre simplifiée au masimume rar ailleurs, le capteur obtenu suivant la présente invention, permet un rendement très élevé, et peut fonctionner en thermosiphon, ou en circulation forcée tout en pouvant être disposé horizontalement QU verticale- ment seul ou en batteries, sur n'importe quel support, tel que : toiture, terrasse, mur vertical etc... la présente invention concerne, à cet effet, un capteur solaire comportant un caisson léger, muni d'un échangeur comportant un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie parcouru par un ensemble de tubes en verre traversés par un fluide caloporteur teinté en noir, le caisson étant fermé par un vitrage simple ou multiple. l'invention est représentée, à titre d'exemple, non limitatif, dans les dessins ci-joints, dans les quels - la figure 1 est une vue en coupe d'un capteur solaire conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de détail de l'échan- geur et du caisson, - la figure 3 montre la concentration des rayons solaires à travers uro lentille ménisque convergent; - la 2iglwe 4 rognure l'incidence des rayons solaires et leur focslisation sur le fluide calopor eur. Suivant une première caractéristique de ltinvention, ainsi que représenté aux figures 1 et 2, le capteur solaire comporte un caisson 1, réalisé de préfé- rence en matière isolante légère, aux parois 2 teintées en noir ou revêtues de produits ou éléments réfléchissants, Le caisson 1 reçoit un échangeur 3 obtenu par une combinaison nouvelle d'au moins un collecteur d'entrée 4 et d'au moins un collecteur de sortie 5, parcouru par un ensemble de tubes 6, non métalliques, transparents, traversés par un fluide caloporteur 7,le fluide caloporteur étant lui-même teinté en noir. Le caisson 1 est soigneusement fermé par un vitrage 8 simple ou multiple. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ainsi que représenté aux figures 1 et 2, le caisson 1 du capteur est réalisé en matière isolante légère, telle que résine armée de fibres de verre et la matière est teintée en fabrication ou en finition, en noir, de manière à capter le maximum de rayons infrarouge 9 qui sont renvoyés par le corps noir du caisson 1, mais sont maintenus prisonniers par le vitrage 8. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ainsi que représenté aux figures 1 et 2, l'échangeur 3 comporte au moins un collecteur d 'entrée 4 et au moins un collecteur de sortie 5, constitués par exemple par des tubes bouchonnés à l'une de ses extrémités et muni d'un ensemble de sorties 10, dans lesquelles prennent place, à l'aide d'un joint, un ensemble de tubes non métalliques transparents 6, traversé par un fluide caloporteur 7. Ces tubes sont réalisés de préférence, en verre transparent tel que verre pyrex épais, ou avec tout autre matériau formant loupe. Suivant une autre caractéristique de l'in e:ton, ainsi que représenté an:c es 1 à 4, le fluide e calonorteur 7 qui parcourt l'échangeur 3 es- En fluide en en noir, antigel, termite pour empêcher sa décoloration, le développement des colonies bactérienres, la fixation du calcaire. Ce fluide caloporteur 7 par sa couleur voire absorbe et conserve mieux la chaleur qu'un fluide ordinaire.Par ailleurs, le rendement est amélioré par le oaii de remplacer un intermédiaire opaque constitué par l'échangeur métallique qui renvoit une partie des rayons reçus ,par des tubes transparents en verre épais 6 qui laissent nénétrer tous les rayons 9 suivant le même prin- cipe de la concentration des rayons solaires à travers une lentille menisque convergent représenté figure 4. De plus, le fluide caloporteur noir 7 absorbe directement les rayons solaires 9 sans les renvoyer. Le capteur solaire réalisé suivant la présente invention permet également aux tubes de verre 6 de léchangeur 3 de recevoir un rayonnement optimal en captant les rayons directs 9 et indirects 11 sur toute sa surface alors qu'un échangeur métallique ne reçoit les rayonnements que sur une seule face. Les tubes de verre épais 6 de l'échangeur 3 agissent comme une lentille ménisque convergent ainsi que représenté figure 4, les rayons solaires reçus sur la paroi extérieure se trouvent concentrés vers l'intérieur du tube sur la surface interne en contact avec le fluide (1,6 fois plus petite que la surface extérieure). Afin que les rayons 11, qui ne sont pas re çus directement par les tubes de verre de l'échangeur 3, rebondissent sur la paroi noire du fond du caisson 1, qui en absorbe une faible partie et renvoie le reste vers le vitrage 8 ou les tubes en verre 6.Le vitrage à la surface du capteur bloque les rayons à l'intérieur du caisson favorisant une montée en température par effet de serre. L'invention s'applique en général à la récupération d'énergie. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Capteur solaire plan caractérisé par un caisson (1) réalisé en natière isolante légère, aux p rois (2) teintées en noir ou revêtues de produits ou élé ment s réfléchissants; en ce que le caisson (1) reçoit un échangeur (3) obtenu par une combinaison nouvelle d'au moins un collecteur d'entrée (4) et d'au moins un collecteur de sortie (5) parcouru par un ensemble de tubes (6) non métalliques transparents traversés par un fluide c "o- porteur (7); en ce que le fluide caloporteur (7) est teinté en noir et en ce que le caisson (1) est soigneusement fermé par un vitrage (8) simple ou multiples 2.- Capteur solaire conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le caisson (1) du capteur est réalisé en matière isolante légère, telle que résine et polyuréthane ou PVC, et en ce que la matière est teintée en fabrication ou en finition en noir, ou en ce qu'elle est revêtue de produits ou éléments réfléchissants. 3.- Capteur solaire conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échangeur (3) comporte au moins un collecteur d'entrée (4) et au moins un collecteur de sortie (5), constitués par exemple par un tube bouchonné à l'une de ses extrémités et munis d'un ensemble de sorties dans lesquelles prennent place, à l'aide d'un joint, un ensemble de tubes (6) non métalliques traversé par un fluide caloporteur (7). 4.- Capteur solaire conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tubes (6) reliant le collecteur d'entrée (4) et le collecteur de sortie (5) sont réalisés de préférence en verre transparent 5.- Capteur solaire conforme à liune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les tubes (6) reliant chaque collecteur '4 et 5) sont réalisés en verre étais agissant comme une lentille ménisque convergent concentrant les rayons solaires vers le centre du X e (6). O.- Capteur solaire conforme à l'une quel ccnQe des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'échangeur (3) est parcouru par un fluide caloporteur et accumulateur de la chaleur (7) et en ce que ce fluide est teinté noir, qu'il est antigel, qu'il est traité pour e-- pêcher la décoloration, le développement des colonies bac atériennes, la fixation du calcaire et qu'il est non toxique. 7.- Installation de chauffage ou de produc- tion d'eau chaude, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un capteur solaire, conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6.