Brevet FR2587791A1 — publié le 19870327

Capteur-stockeur d'énergie solaire souple Les installations de chauffage d'eau sanitaire par l'énergie solaire comprennent des capteurs solai- res constitués généralement par despanneaux rigides de surface relativement grande, et un réservoir de stockage du fluide caloporteur, qui sont reliés entre eux par une conduite aller par laquelle le fluide relativement froid soustrait à la base du réservoir ae recyclé dans les capteurs, et par une conduite retour pour ramener le fluide réchauffé dans les capteurs au réservoir. Ces installations sont montées à poste fixe sur les lieux o lon désire produire de lteau chaude, et elles sont définitivement scellées étant donné qutelles ne doivent jamais être déplacées. Ceci ne constitue pas un inconvénient dans le cas du chauf- fage dteau pour l'alimentation d'appareils sanitaires d'ensemblesimmobiliers puisque le besoin en eau chaude y est permanent. Toutefôis, dans certaines applications particu- lières, on a besoin de disposer d'une source d'eau chaude en des lieux variables, pendant des intervalles - de temps relativement courts. C'est ainsi par exemple, que les agriculteurs doivent fréquemment nettoyer avec un jet dteau chaude leurs machines et outils pour les débarasser de la terre qui y adhère. Il n'est pas tou- jours possible d'amener les machines à proximité d'une source fixe d'eau chaude. Il ntest pas non plus renta- ble dtinstaller en permanence des capteurs solaires en chacun des points d'utilisation, compte tenu de la faible quantité d'eau qui est nécessaire en chacun de ces points. La présente invention a pour but de proposer un capteur-stockeur d'énergie solaire qui puisse facile- ment être démonté, mis sous une forme compacte lors- qu'il ntest pas utilisé, en vue par exemple de son transport ou de son stockage et qui puisse être remon- té rapidement en tout point désiré. Le capteur-stockeur selon l'invention se caractérise - 2 - en ce qu'il comprend un réflecteur constitué par une plaque rectangulaire allongée réalisée en une matière plastique souple dont l'une des faces est réfléchissante, un vitrage constitué par une plaque rectangulaire de matière plastique souple et transparente, de mêmes dimensions que la plaque réflectrice et qui assemblée le long de ses bords longitudinaux à ceux de la plaque réflectrice, au moins un tronçon de tube étanche et enroulable, du type tube à incendie, qui est muni de moyens d'obturation et de soutirage d'eau à une extrémité et qui est muni à son autre extrémité d'un raccord permettant de le relier à une source d'eau froide sous pression, ledit tube étant monté axiale- ment entre la plaque réflectrice et le vitrage souple, des moyens de mise en volume déformables destinés à donner à la plaque réflectrice une forme de surface plane, cylindrique, elliptique ou parabolique et à tendre le vitrage au-dessus de la plaque réflectrice, et des moyens destinés à supporter le tube-réservoir et à le positionner sensiblement selon l'un des axes focaux de la plaque réflectrice. Avantageusement, le tube est recouvert sur la paroi extérieure d'un revêtement noir absorbant la chaleur. Lorsque le tube-réservoir est rempli d'eau et que la plaque réflectrice et le vitrage souple sont mis en volume, les rayons solaires qui traversent le vitrage atteignent le tube, soit directement, soit après réflection sur la plaque réflectrice, et réchauf- fent lVeau du tube par effet de serre. Un robinet sera prévu à l'extrémité de ce dernier pour l'obturation et/ou le soutirage de l'eau chaude. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens de mise en volume sont constitués par une pluralité de dispositifs déformables montés à intervalles réguliers le long du capteurs-stockeur, et qui comprennent chacun une première paire de tiges rigides croisées et articulées par une de leurs extrémités, sur la plaque réflectrice au voisinage du plan de symétrie du capteur --3 -- et une seconde paire de tiges également croisées, dont deux extrémités sont articulées aux autres extrémités de la première paire de tiges, et dont les autresex- trémités sont libres et s'appuient en contact glissant sur le vitrage, lesdites tiges formant ainsi un parallé- logramme articulé à travers lequel passe le tube-réservoir. Il résulte de cette disposition que lorsque le tube est vide et donc dégonflé, il s'aplatit pratiquement contre la plaque réflectrice, de sorte que le vitrage qui n'est plus supporté s'affaisse également contre cette dernière. Si au contraire le tube est rempli d'eau, il repousse la seconde paire de tiges vers le haut, lesquelles confèrent respectivement à la plaque réflectrice et au vitrage des formes bi-convexes. Ainsi, ces tiges asservissent la mise en forme du capteur à son remplissage, et également assurent la tenue des tubes, lorsque ces tiges sont rendues solidaires du sol. On comprend qu'en raison de leur souplesse, le tube-ré- servoir, la plaque réflectrice et le vitrage peuvent être enroulés ou repliés lorsque le capteur-stockeur n'est pas utilisé. De plus, tous ces éléments sont simples,bon marché et se trouvent couramment dans le commerce. Des essais ont permis de constater qu'à performances égales, le capteur-stockeur selon l'invention est nette- ment moins cher que les dispositifs de stockage d'énergie solaire actuellement commercialisés. Plusieurs modes de réalisation de l'invention seront à présent décrits en regard des dessins annexés dans les lesquels: La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un capteur-stockeur selon un premier mode de réalisa- tion, à l'état aplati; La figure 2 est une vue en coupe du capteurstockeur à l'état d'utilisation; et la figure 3 montre une vue en coupe d'un capteur-stockeur à plusieurs tubes. Avec référence aux figures 1 et 2, le capteur- stockeur comprend en guise de réservoir, un 4 -k_ tronçon de tube souple et enroulable 10, du même type que celui utilisé par les pompiers. Le tube est obturé à l'une de ses extrémités par une paroi étanche éven- tuellement munie d'un robinet et comporte à son autre extrémité un raccord permettant de l'adapter sur une source dleau froide sous pression. Afin de favoriser au maximum la transmission de chaleur à travers la paroi du tube, de l'extérieur vers l'intérieur, tout en réduisant autant que possible les déperditionsde cha- leur dans le sens inverse, le tube est réalisé de façon connue en soi en un complexe feuilleté comprenant au moins une couche extérieure de couleur noire, par exemple en polychlorure de vinyle noir. Le capteur-stockeur comprend d'autre part un réflecteur souple 12 constitué par une plaque rectangu- laire en matière plastique de faible épaisseur, par exemple en polyéthylène, dont une face a subi un trai- tement pour la rendre réfléchissante, et un vitrage transparent et souple 149 constitué par exemple par un film rectangulaire de "Téflon" ou de polychlorure de vinyle. La plaque réflectrice 12 et le vitrage 14 ont sensiblement la même longueur que le tube 10 et sont assemblés de façon étanche le long de leurs bords longitudinaux 16, 18, par tout moyen approprié, par exemple par thermosoudage. Le tube 10 est logé axialement à l'intérieur du passage défini entre la plaque réflectrice et le vitra- ge et repose sur une pluralité de dispositifs de centra- ge et de mise en volume montés à intervalles réguliers le long du capteurstockeur. Les coupes des figures 1 et 2 sont justement faites au niveau de l'un de ces dispositifs. Chacun des dispositifs déformables comprend une première paire de tiges 20, 22 articulées par deux de leurs extrémités 24, 26 sur un support 28 sur lequel repose la plaque réflectrice 12. Les tiges 20, 22 sont croisées et leurs autres extrémités 30, 32 sont articu- lées à l'une des extrémités d'une seconde paire de tiges 34, 36 qui sont également croisées et dont les extrémités libres portent des patins 38, 40 destinés à glisser sur la face interne du vitrage. Le tube-réservoir 10 traverse les passages définis entre les quatre tiges de chaque dispositif de mise en volume. Lorsque le capteur-stockeur n'est pas en service, le tube-réservoir est vidé de son eau et se met à l'état aplati, comme on peut le voir sur la figure 1. Les parallélogrammes formés par les tiges , 22, 34, 36 de tous les dispositifs de mise en volume s'aplatissent également, de sorte que la plaque réflectrice 12 et le vitrage 14, qui ne sont plus soutenus, s'affaisent pour prendre la position montée à la figure 1. Si le capteur doit être transporté ou stocké pendant un temps prolongé, il est alors avantageux de retirer le tube-réservoir 10 et de l'enrouler à la manière d'un tube de pompier, et d'enrouler également l'ensemble de la plaque réflectrice 12 et du vitrage 14. On obtient alors deux éléments de très faible encom- brement. Inversement, pour mettre en service le capteur-stockeur, on déroule l'ensemble plaque réflectrice-vitrage et le tube-réservoir 10, on introduit ce dernier à travers les tiges 20, 22, 34, 36 et on branche son extrémité d'alimen- tation sur la source d'eau froide. Lorsque la vanne de la source est ouverture, l'eau sous pression gonfle le tube qui prend une forme cylindrique. Le tube repousse en même temps vers le haut les tiges 34, 36, lesquelles tendent le vitrage 14 et le rendent convexe. Celui-ci à son tour exer- ce une traction sur les bords longitudinaux de la plaque réflectrice 12 et incurvent cette dernière. Si les tiges sont fixées au sol, elles assurent en outre une fonction de support du tube, grâce à sa rigidité une fois sous pression. Les dimensions des différents éléments du capteur- stockeur sont calculées pour qu'à l'état gonflé, le tube- réservoir se trouve sensiblement le long de l'axe focal de la plaque réflectrice 12. Dans une variante de réalisation, l'enveloppe formée par la plaque réflectrice 12 et par le vitrage 14 est mise en vo- lumeenJagonflant avec de l'air comprimé.A cette effet,ladite -6- enveloppe est fermée à ses deux extrémités par des parois étanches et présente dans l'une de ces parois un orifice approprié à travers lequel, d'une part, l'air peut être insufflé, et, d'autre part, le tube-réservoir peut être rempli d'eau. Des moyens appropriés seront prévus pour supporter le tube-réservoir et le positionner sensiblement selon l'axe focal du réflecteur. Ladite enveloppe peut également être mise en volume au moyen de ressorts appropriés que l'on introduit entre le réflecteur et le vitrage. On peut également réaliser un capteur-stockeur comprenant plusieurs capteurs-stockeurs analogues à ceux de la figure 1 etqui sont accolés par leurs côtés longitudinaux. La figure 3 montre un exemple de réali- sation d'un tel capteur-stockeur comportant trois unités élémentaires. Ce capteur-stockeur comprend une unique plaque réflectrice 40 de longueur triple de celle de la plaque 12 et une feuille transparente 42 formant vitrage, de dimensions sensiblement égales à celles de la plaque réflectrice 40. La feuille 42 et la pla- que 40 sont assemblées entre elles, par exemple par thermosoudage J Ecrg de lNmurs bdslongitudinaux extrêmes 44, 46 et le long de deux lignes longitudinales 48, 50 qui définissent sur la plaque 40 trois bandes de même largeur 52, 54, 56 et sur la feuille 42 trois bandes de même largeur 58, 60, 62. Les bandes 52, 54, 56 sont fixées par leur portion centrale sur des supports 64, 66, 68. Trois tubes-réservoirs 70, 72, 74 analogues à celui 10 dela figure 1 sont introduits dans les logements formés entre lesbandes de réflecteurs 52, 54, 56 et les bandes de vitrage 58, 60, 62 et sont maintenus au moyen de ti- ges, comme dans le mode de réalisation de la figure 1, ou au moyen de ressorts. Lorsque les tubes-réservoirs 70, 72, 74 sont rem- plis d1eau, les vitrages 58, 60, 62 se tendent, tandis que les arêtes 44, 46, 48 et 50 de la plaque réflectrice se soulèvent. Les bandes 46, 48 et 50 s'incurvent, formant ainsi trois réflecteurs élémentaires. Lorsque le capteur-st0ckeui n'est pas utilisé, les tubes-réservoirs -7- soi..t vidés de leur eau, et l'on peut alors les enrou- ler ainsi que l'enveloppe formée par le vitrage et la plaque réflectrice. Ltinvention permet ainsi de réaliser un capteur- stockeur transportable, qui peut être monté très rapidement en n'importe quel lieu souhaité à proximité dtune sour- ce d'eau, et qui peut être stocké sous un volume ex- trêmement réduit. REVENDICATIONS 1.- Capteur-stockeur d'énergie solaire, caracté- risé en ce qu'il comprend un réflecteur (12) constitué par une plaque rectangulaire allongée, réalisée en une ma- tière plastique souple dont l'une des fages est réflé- chissante, un vitrage (14) constitué par une plaque rec- tangulaire de matière plastique souple et transparente, de mêmes dimensions que la plaque réflectrice et qui est assemblée le long de ses bords longitudinaux (16, 19) à ceux de la plaque réflectrice, au moins un tronçon de tube (10)étancheet enroulable, du type tube à incendie, qui est muni à une de ses extrémités de moyens d'obtu- ration et de soutirage d'eau et à son autre extrémité d'un raccord permettant de le relier à une source d'eau froide sous pression, ledit tube étant monté axialement entre la plaque rÉlectrice (12) et le vitrage souple (14), des moyens de mise en volume déformables (20, 22, 34, 36) destinés à donner à la plaque réflectrice une forme de surface plane, cylindrique, elliptique ou parabolique et à tendre le vitrage au-dessus de la plaque réflec- trice,et des moyens destinés à supporter le tube-réservoir (10) et à le positionner sensiblement selon l'un des axes focaux de la plaque réflectrice. 2.- Capteur-stockeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube-réservoir (10) est réali- sé en un complexe feuilleté favorisant la transmission de chaleur à travers la paroi de l'extérieur vers l'in- térieur et s'opposant à la déperdition de chaleur dans le sens inverse. 3.- Capteur-stockeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit complexe feuilleté comprend une couche intérieure de polychlorure de vinyle, une couche en fibres de verre, et une couche extérieure de couleur noire, par exemple en polychlorure de vinyle noir. 4.- Capteur-stockeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube-réservoir est muni à l'une de ses extrémitésd'un robinet pour le _ 9 soutirage de l'eau chaude. 5.- Capteur-stookeur selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mise en volume sont constitués par une pluralité de dispositifs déformables montés à intervalles réguliers le long du capteur-stockeurs, et qui comprennent chacun une première paire de tiges rigides (20, 22) croisées et articulées par une de leurs extrémités (24, 26) sur la plaque réflectrice (12),au voisinage du plan de symétrie du capteur et une seconde paire de tiges (34, 36) également croisées, dont deux extrémités (30, 32) sont articulées aux autres extrémités de la première paire de tiges et dont les autres extrémités (38, 40) sont libres et stappuient en contact glissant sur le vitrage (14), lesdites tiges formant ainsi un parallé- logramme articulé à travers lequel passe le tube- réservoir (10). 6.- Capteur-stockeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe formée par la plaque réflectrice (12) et par le vitrage (14) est mise en volume en la gonflant avec de l'air comprimé, et à cet effet elle est fermée à ses deux extrémités par des pa- rois étanches et présente dans l'une de ces parois un orifice approprié pour insuffler l'air et remplir le tube d'eau. 7.- Capteur-stockeur selon l'une des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que l'enveloppe formée par la plaque réflectrice té par le vitrage,sont mis en volume au moyen de ressorts que l'on introduit entre ces deux éléments. 8.- Capteur-siockeur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une plaque réflectrice rectangulaire (40) en matière plastique souple et un vitrage en matière plastique souple et transparente (42) de mêmes dimensions que la plaque, et qui est assemblée à cette dernière le long de leurs bords longitudinaux respectifs "4, 46)et de lignes lon- gitudinales(48, 50) qui définissent sur la plaque - 10 - réflectrice et sur le vitrage des bandes longitudinales (52, 54, 56, 58, 60, 62) de mêmes dimensions, un tube réservoir (70, 72, 74) étant introduit entre chaque bande de réflecteur et la bande de vitrage qui lui fait face, des moyens de mise en forme à tiges ou à ressorts étant introduits dans les capteurs-stockeurs contigus ainsi formés.