Brevet FR2854230A1 — publié le 20041029

La présente invention concerne un dispositif de capteur solaire à plan vitré composé de modules juxtaposables destinés à convertir le rayonnement solaire en énergie calorifique transmise à un fluide vecteur véhiculé à l'intérieur d'une AME absorbante pour le chauffage des piscines ou la production d'eau chaude domestique (planchers chauffants,eau chaude sanitaire). Les techniques actuelles qui proposent des capteurs solaires utilisant la chaleur d'un fluide vecteur circulant 10 entre deux plaques sont le plus souvent orientées vers un réchauffement de l'air véhiculé. Lorsque le fluide est un liquide les raccordements entre l'absorbeur et les collecteurs d'amenée et de départ du fluide entrainent des dispositifs sophistiqués.Les problèmes posés par les pression internes d'un liquide vecteur tendent les applicateurs à orienter leur solution vers un dispositif d'absorbeur en "tuyaux d'orgues" mais dans ce cas la surface utile exposée au rayonnement est minorée et les contraintes de raccordements mentionnées ci-avant d'avantage présentes.Enfin,et notamment pour le chauffage des piscines il est souvent nécessaire d'utiliser des surfaces de capteurs importantes par rapport à celles des bassins avec un rapport moyen surface capteur / surface bassin voisin de 1 / 3 au détriment des espaces utilisés et de l'esthétique. Le dispositif selon l'invention peut remédier à ces inconvénients. Le fluide vecteur circule à l'intérieur d'une enveloppe parallélépipédique en tôle d'aluminium qui est l'AME d'un module,située à l'arrière d'un vitrage simple ou double. Le nombre de modules dont la surface unitaire est de 30 deux mètres carrés environ est choisi en fonction de la capacité du fluide à réchauffer et de la température qu'il doit atteindre au cours d'une période déterminée. L'AME d'un module est constituée selon une première caractéristique de tôles d'aluminium du commerce de 2xl m dont les bords sont pliés et soudés. Cette AME présente une face exposée au rayonnement solaire en matériau dont la conductibilité thermique est de 174 Kcal/m2/h/0C. k La même face est recouverte d'un enduit de couleur absorbante. Les deux faces principales de l'AME sont reliées ponctuellement entre elles par des tirants en profilés d'aluminium soudés qui travaillent en tension afin de compen5 ser les pressions internes du fluide vecteur et éviter ainsi la déformation des parois. La circulation du fluide à l'intérieur de l'AME d'un module ne comporte selon une seconde caractéristique qu'une seule amenée basse et qu'un seul départ haut par l'intermé10 diaire de tubulures à embouts filetés soudées sur la face de l'AME non exposée au rayonnement solaire,chaque tubulure étant raccordée sur un collecteur d'amenée bas ou sur un collecteur de départ haut constitués de tubes et de pièces de raccordements en P.V.C. du commerce. Selon une troisième caractéristique l'AME d'un module est logée dans un caisson étanche vitré et disposée de telle manière que la lame d'air surchauffé qui l'entoure participe par convection à un échange air/fluide de calories complémentaires au bénéfice de la face non exposée au rayon20 nement solaire. Le caisson qui loge l'AME du module est encastré selon une quatrième caractéristique sur une ossature métallique constituée de profilés du commerce dont l'emprise au sol est voisine de 1/lOème de celle occupée par le bassin d'une 25 piscine. L'aspect "fmiroir" de l'ensemble n'apporte pas de nuisance à l'esthétique de l'environnement. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente la vue en perspective d'un capteur juxtaposant plusieurs modules (1) ainsi que la vue 30 éclatée de la coupe verticale sur un module (1). La figure 2 représente les détails du dispositif sur la coupe horizontale d'un module au droit d'un collecteur de départ (27) du fluide vecteur (4). La figure 3 représente le schéma de fonctionnement du 35 dispositif. Sur ces trois dessins les flêches indiquent le sens de circulation du fluide vecteur (4). En référence à ces dessins le dispositif comporte Une enveloppe qui est l'AME (2) d'un module (1) constituée de tôle d'aluminium (3) à l'intérieur de laquelle circule un mince filet de fluide vecteur (4) .La face exposée au rayonnement solaire est recouverte d'un enduit de couleur absorbante (5) . L'AME (2) de chaque module comporte une tubulure d'amenée (24) basse et une tubulure de départ (25) haute,soudées sur la face de l'AME (2) non exposée au rayonnement solaire ce qui autorise la circulation du fluide vecteur (4). Chaque module (1) ne comporte qu'une seule tubulure d'amenée (24) et qu'une seule tubulure de départ (25) raccordées respectivement sur un collecteur d'amenée(26) et un seul collecteur de départ (27) conçus en tubes et raccords en P.V.C. Des tirants constitués par des éléments en profilés aluminium 15 du commerce (6) sont soudés pour relier les deux faces principales de l'AME (2) et sont disposés ponctuellement de manière à interdire la déformation des tôles en aluminium (3) soumises aux pressions internes exercées sur leurs parois par le fluide liquide vecteur circulant (4). L'AME (2) d'un module (1) est logée dans un caisson étanche dont la face exposée au rayonnement solaire est constituée d'un vitrage (8) simple ou double.Les autres faces (9) et (10) sont en contreplaqué qualité "marine" revêtu intérieurement d'un complexe mousse de polyéthylène et 25 film d'aluminium du commerce. La lame d'air surchauffé (14) favorise par convection un échange complémentaire de calories avec la face de l'AME (2) non exposée auFayonnement solaire. Le joint d'étanchéité (12)sur le pourtour du vitrage est obtenu par polymérisation d'un produit hydr ofuge du commerce après application d'un support primaire. Le calfeutrement entre le vitrage (8) et les faces latérales du coffre (10) est réalisé au moyen d'un joint en mousse de polystyrène (13). Le dispositif décrit ci-avant est encastré dans une ossature en profilés métalliques (15) contrefichée par des béquilles(16) dans le cas d'une installation isolée.Cette ossature est compatible avec une intégration du capteur au bâti en fonction du parti architectural retenu. Dans le cas d'une implantation isolée les pieds de l'ossature (15) et de ses béquilles (16) sont scellés dans des plots en béton (17). La face vitrée est inclinée par rapport à l'horizontale suivant un angle (o Dans le cas d'une utilisation hivernale un calorifugeage (18) en panneaux de polystyrène haute densité ainsi qu'un système 10 de mise hors gel au moyen de résistances électriques de faible puissance (19) ou de cordon chauffant (20) sécurisent le dispositif. Dans la forme de fonctionnement selon la figure 3,le dispositif est destiné à transmettre des calories soit à l'eau contenue dans une piscine (21) ou à celle d'un échangeur lorsqu'il s'agit de production d'eau chaude domestique. Le fluide vecteur (4) pénètre dans l'AME (2) par les orifices des tubulures d'amenée (23) (24) raccordées sur le collecteur d'amenée (26). Après avoir transité à travers 'AME (2) sous la forme d'un mince filet et s'être chargé en calories,il est évacué par la tubulure de départ (25) pour restituer l'énergie calorifique emmagasinée à une piscine (21) ou à un échangeur (22) après avoir transité par le collecteur de départ (27). En utilisation " chauffage de piscine " (21) l'extrémité de la canalisation d'amenée plongeante qui prolonge le collecteur d'amenée (26) est munie d'un clapet anti-retour (28) . En utilisation "production d'eau chaude domestique" par l'intermédiaire d'un échangeur (22) l'installation fonctionne en circuit fermé. Dans tous les cas le collecteur d'amenée (26) est équipé d'une tubulure de vidange (29) et le collecteur de départ (27) d'une tubulure (35) pour le remplissage et l'évent. Ces tubulures sont obstruées par des bouchons vissés. Dans le cas d'une utilisation mixte des robinets-vannes à 3 voies (30) dirigent le flux sur le circuit souhaité. Un coffret étanche à double compartiment (31) abrite une pompe de circulation du fluide (32),un thermostat électronique (33)qui commande la mise hors gel dans le cas d'une utilisation hivernale,un programmateur horaire destiné à activer la pompe de circulation (34),ainsi qu'un disjoncteur (35). Les caractéristiques des échangeurs (22) et des installations d'eau chaude domestique (36) ne concernent pas les présentes. Le dispositif selon l'invention est particulièrement desti10 né à la production d'eau chaude par l'énergie solaire au moyen d'un capteur intégré dans l'architecture ou isolé de la construction. REVENDICATIONS l) Dispositif de capteur dont l'objet est de convertir le rayonnement solaire en énergie calorifique pour le chauffage d'une piscine ou la production d'eau chaude domestique,caractérisé en ce qu'il est composé de modules à plans vitrés (1) juxtaposables dont l'AME (2) en tôle d'aluminium à l'intérieur de laquelle un fluide vecteur (4) absorbe puis restitue les calories qu'il a emmagasinées sous la forme d'un mince filet,pour les restituer à l'eau d'une piscine ou à celle d'un échangeur. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'AME (2) d'un module (1) ne comporte qu'une seule tubulure d'amenée (24) et-q'une seule tubulure de départ (25) soudées sur la face de l'AME (2) non exposée au rayonnement solaire. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'AME (2) du module est logée à l'intérieur d'un caisson étanche (9) et (10) de manière que la lame d'air surchauffé (14)procure un échange calorifique à la face non exposée au rayonnement solaire. 4) Dispositif selon les revendications l et 2 caractérisé en ce des tirants (6) disposés ponctuellement relient entre elles par soudures (7) les deux faces principales de l'AME (2) afin d'interdire les déformations dues aux pressions internes. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le caisson étanche (9) et (10) qui loge l'AME (2) est encastré dans une ossature métallique en profilés, inclinée en fonction de la latitude du lieu ou elle est implantée.