Brevet FR2908870A3 — publié le 20080523

FR 2908870 A3 20080523 FR 0654936 A 20061116 L'invention se rattache au secteur technique des moyens de transformation de l'énergie solaire, notamment pour la production d'eau chaude et/ou d'air chaud. L'invention concerne plus particulièrement les capteurs solaires. D'une manière parfaitement connue pour un homme du métier, un capteur solaire comprend un caisson généralement métallique dont le fond reçoit un matériau isolant. Au-dessus de l'isolant est disposé un ensemble absorbeur composé, par exemple, d'un faisceau de tubes en cuivre ou autre métal. Les tubes sont reliés thermiquement par des plaques de métal, par exemple en aluminium, cuivre, inox, ... lesquelles plaques sont revêtues d'une peinture noire mate ou autre dépôt galvanique afin de recueillir la chaleur résultant de l'impact des rayons infrarouges du soleil sur une vitre en verre ou autre matériau transparent disposée au-dessus de l'ensemble absorbeur. La chaleur récupérée est transmise au fluide caloporteur. Les faisceaux de tubes horizontaux et/ou verticaux sont reliés par des éléments collecteurs d'eau chaude et d'eau froide. Ces éléments collecteurs sont généralement connus sous le nom de nourrice. Après assemblage de plusieurs panneaux solaires, les nourrices d'eau chaude et d'eau froide sont judicieusement connectées, de sorte que la quantité d'énergie collectée s'en trouve augmentée. Les vitres ou autres matériaux transparents sont fixés sur les caissons de chaque panneau solaire en combinaison avec un joint d'étanchéité afin d'éviter l'infiltration des eaux de pluie à l'intérieur du panneau. Généralement, les panneaux solaires, actuellement en vente sur le marché, sont d'un coût de fabrication relativement élevé et nécessitent des 2908870 2 temps d'installation importants chez les utilisateurs. En outre, de par leur conception, ces panneaux solaires sont peu esthétiques et permettent difficilement de participer à la décoration d'un habitat et de combiner la fonction première de la récupération de l'énergie solaire avec d'autres 5 fonctions. D'autre part, les dimensions souvent rectangulaires figées des panneaux du commerce ne permettent pas de réaliser des surfaces solaires trapézoïdales, triangulaires, voire arrondies. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients 10 d'une manière simple, sûre, efficace et rationnelle. A partir de cette conception de base de panneau solaire, le problème que se propose de résoudre l'invention est de réaliser un panneau qui constitue un module de base conformé pour être monté en combinaison avec 15 des modules identiques intégrant, en totalité ou en partie, des éléments à la base du capteur en fonction des applications recherchées et des éventuelles autres fonctions à réaliser. Le caractère modulaire du panneau solaire selon l'invention, permet 20 d'atteindre les objectifs suivants parmi lesquels on peut citer, à titre indicatif nullement limitatif : réduire les coûts de fabrication ; réduire les temps d'installation chez les utilisateurs ; améliorer l'aspect esthétique des installations solaires ; 25 réaliser des installations personnalisées, avec la possibilité d'obtenir des formes géométriques diverses ; réaliser des panneaux solaires semi-transparents pour bénéficier de la lumière dans les endroits peu éclairés ; 2908870 3 intégrer des éclairages blancs ou de couleurs à la base des panneaux solaires ou par l'arrière pour la version semi-transparente ; insérer des panneaux de même aspect que les panneaux solaires, et dont la fonction est uniquement de laisser passer la lumière ; 5 favoriser une auto-installation par le particulier ; combiner la fonction de récupération de chaleur avec d'autres fonctions, telles que barrières de sécurité ; intégrer l'ensemble des panneaux solaires au profil du terrain ; faciliter la manutention et le stockage. 10 Pour résoudre ce problème et atteindre ces différents objectifs, il a été conçu un panneau solaire du type de ceux comprenant, de manière connue, un caisson support recevant un ensemble absorbeur intégrant un faisceau de tubes pour la circulation d'un fluide caloporteur, ledit faisceau de tubes 15 étant connecté à des éléments collecteurs d'eau froide et d'eau chaude, l'ensemble absorbeur étant recouvert d'un élément en verre ou autres matériaux transparents Selon l'invention, l'élément transparent est constitué par un profil de 20 verre ou autre de section transversale en U renversé dont les ailes coiffent au moins l'ensemble absorbeur. Selon l'invention, comme il sera indiqué dans la suite de la description, l'ensemble absorbeur peut être à eau, à air ou du type mixte air 25 et eau. Dans le cas où l'ensemble absorbeur est du type à eau, ce dernier est constitué par des bacs de section sensiblement en U dont les bords latéraux 2908870 4 présentent des agencements de clipage avec des tubes pour la circulation d'un fluide caloporteur et permettant le positionnement en juxtaposition d'au moins deux bacs, les tubes étant connectés à des éléments collecteurs d'eau froide et d'eau chaude. 5 Chaque bac de l'ensemble absorbeur est équipé transversalement de plaques entretoises présentant des agencements pour le passage du faisceau de tubes et les éléments collecteurs d'eau chaude et d'eau froide. Les bords latéraux des bacs de l'ensemble absorbeur présentent, sur la totalité de leur longueur, des empreintes en correspondance avec une 10 partie de la section des tubes du faisceau, l'extrémité supérieure de l'un des bords au moins de chaque bac présentant des agencements de clipage coopérant avec l'extrémité supérieure d'un bord adjacent d'un autre bac. D'une manière connue, l'ensemble absorbeur est généralement 15 positionné au-dessus d'un isolant disposé dans le fond du caisson. Lorsque l'ensemble absorbeur est du type à air, l'ensemble de l'absorbeur est constitué par une ou des plaque(s) inclinée(s) en tissus d'aluminium mous ou multicouches ou composite tissé plastique-métal ou 20 en couches de métal déployé, la ou les plaques présentant des ouvertures pour le passage de l'air pulsé par un ventilateur. Lorsque l'ensemble absorbeur est du type mixte air/eau, les bacs sont déterminés pour laisser un espace libre en dessous des plaques entretoises 25 pour le passage de l'air qui est pulsé par un ventilateur. Selon d'autres caractéristiques, les extrémités inférieures des ailes du profil transparent en U renversé coopèrent avec des profils rectilignes 2908870 5 faisant office de gouttière. Une plaque ou film réflecteur est disposé entre les bacs de l'ensemble absorbeur et l'isolant, ceci pour améliorer les performances énergétiques du capteur solaire. 5 Pour résoudre le problème posé de diminuer les coûts de fabrication, le profil de section transversale en U renversé est exécuté en verre armé et correspond à un élément standard du commerce ou est exécuté en polycarbonate. 10 Compte tenu des caractéristiques à la base de l'invention, le panneau solaire constitue un module de base conformé pour être monté avec d'autres modules complets ou non, de sorte qu'il est possible d'obtenir une pluralité d'utilisations, parmi lesquelles : Utilisation de plusieurs panneaux solaires disposés verticalement ou 15 horizontalement, d'une manière jointive ou séparée, en étant fixés sur des éléments support verticaux ou horizontaux ; Utilisation de plusieurs panneaux constituant une surface plane ou cintrée, d'une manière convexe ou concave. 20 L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective avant assemblage des principaux éléments constitutifs d'un panneau solaire selon l'invention constituant un module de base ; 25 - la figure 2 est une vue en coupe transversale montrant le montage en juxtaposition de deux panneaux selon l'invention dans le cas d'un absorbeur à eau ; 2908870 6 - la figure 3 est une vue en plan montrant l'assemblage de trois panneaux solaires ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne 4-4 de la figure 3 ; 5 - la figure 5 est une vue en coupe transversale semblable à la figure 2 dans le cas d'un absorbeur à air ; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un panneau solaire du type à air ; -la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un panneau 10 solaire selon l'invention, du type mixte air/eau ; - les figures 8, 9 et 10 sont des vues en coupe longitudinale du capteur dans le cas d'un ensemble absorbeur à eau et montrant différents exemples indicatifs nullement limitatifs des fixations de l'ensemble des panneaux solaires sur un support quelconque ; 15 - les figures 11, 12, 13, 14 et 15 sont des vues en coupe transversale montrant différents exemples de réalisation d'un panneau solaire où le caisson recevant l'ensemble absorbeur est réalisé avec un élément de même nature que celui constituant l'élément transparent selon l'invention ; 20 - les figures 16 à 24 sont des vues montrant, à titre indicatif nullement limitatif, différentes applications et configurations mettant en oeuvre des panneaux solaires selon l'invention. Le panneau solaire selon l'invention comprend, d'une manière 25 connue, les principaux éléments de base nécessaires pour le captage des rayonnements solaires en vue de la production d'eau chaude. Ainsi, le panneau comprend un caisson support (C) recevant un ensemble absorbeur (A) intégrant un faisceau de tubes (2) pour la circulation d'un fluide 2908870 7 caloporteur. Comme il sera indiqué dans la suite de la description, le faisceau de tubes (2) est connecté à un ensemble collecteur d'eau froide et d'eau chaude. Les rayonnements solaires sont captés par un élément en verre ou autre matériau transparent disposé au-dessus de l'ensemble 5 absorbeur (A). Généralement, le fond du caisson (C) présente, directement ou d'une manière rapportée, un isolant (I). Selon l'invention, l'ensemble absorbeur (A) est constitué par des bacs (1) de section transversale sensiblement en U. Les bacs sont, par 10 exemple, réalisés à partir d'une feuille de métal, de manière à constituer un fond (la) prolongé, à chaque extrémité latérale, par des bords verticaux rectilignes (lb), (lc). D'une manière classique, les bacs (1) sont revêtus d'une peinture noire mate ou autre dépôt galvanique permettant de recueillir la chaleur générée par l'impact des rayons infrarouges du soleil. 15 Les bords latéraux (lb) et (lc) des bacs (1) présentent, sur la totalité de la longueur, des empreintes demi-circulaires (lb l), (1 c l) en correspondance avec une partie de la section ronde des tubes (2). En outre, l'extrémité supérieure de l'un des bords latéraux au moins de chaque bac, présente des agencements (1b2) de clipage coopérant avec l'extrémité 20 supérieure d'un bord adjacent (lc) d'un autre bac. Par exemple, un module de base constituant un panneau solaire peut être constitué par un ensemble absorbeur résultant de l'assemblage en juxtaposition de deux bacs (1). 25 Chaque bac de l'ensemble absorbeur est équipé transversalement de plaques entretoises (3) présentant des agencements pour le passage du faisceau de tubes (2) et des ensembles collecteurs d'eau chaude et d'eau froide, comme il sera indiqué dans la suite de la description. 2908870 8 Le caisson (C) peut être réalisé à partir de différentes solutions techniques. Par exemple, ce caisson (C) est réalisé à partir d'un bac en tôle (4) formant directement, par pliage par exemple, le fond (4a) et les côtés 5 latéraux (4b) et (4c). Des embouts rapportés (5) et (6) assurent la fermeture du caisson. Les embouts peuvent également faire partie intégrante du caisson. Comme indiqué, l'ensemble absorbeur peut également être du type à 10 air ou du type mixte air/eau. Les figures 5 et 6 montrent un exemple de réalisation d'un panneau solaire dans lequel l'ensemble absorbeur est constitué par une ou des plaques inclinées (20), en tissu d'aluminium mou ou multicouche ou en 15 plastique-métal ou en couches métal déployées. La ou les plaques (20) présente(nt), d'une manière connue, des ouvertures pour le passage de l'air pulsé par un ventilateur (21). A la figure 7, l'ensemble absorbeur est du type air/eau, dans ce cas, 20 les différents bacs (1) coopérant avec le réseau des tubes (2), présentent des ouvertures (22) pour le passage de l'air pulsé par un ventilateur (23). Suivant une autre caractéristique importante de l'invention, l'élément en matériau transparent (E) pour le captage des rayons solaires, est réalisé 25 par un profil (7) de section transversale en U renversé dont les ailes (7a) et (7b) coiffent au moins l'ensemble absorbeur (A). D'une manière importante, ce profil en U renversé (7) est exécuté en verre armé et correspond à un élément standard du commerce, parfaitement connu par 2908870 9 l'homme du métier, mais pour d'autres applications. Ce profil en verre (7) est généralement réalisé selon différentes longueurs. Dans l'exemple illustré, le profil (7) est disposé en chevauchement du bac (4) constituant le caisson support (C) (figure 2). A noter que le profil en U (7) peut également être exécuté en polycarbonate du type alvéolaire ou non. A partir de cette conception de base du panneau solaire qui constitue 10 un module, il est possible d'obtenir un nombre important de structures résultant généralement d'un assemblage en juxtaposition de plusieurs panneaux. On renvoie à l'exemple indicatif nullement limitatif de la figure 3 qui montre un assemblage de trois panneaux solaires. Dans cet exemple de 15 réalisation, les extrémités inférieures des ailes (7a) et (7b) des profils en verre (7) coopèrent avec des profils rectilignes d'extrémité (8) et intermédiaires (9) faisant office de gouttières. Ces profils, faisant office de gouttières (8) et (9), la fonction gouttière pouvant aussi être intégrée dans une version de caisson compact, sont, par exemple, montés en combinaison 20 avec des baguettes d'indexage (10). Les faisceaux de tubes (2) sont, par exemple, reliés à un tube collecteur (11), lui-même relié par un élément de raccord (12) à une nourrice collectrice d'eau chaude (13) et commune pour les trois panneaux solaires. A l'autre extrémité, les tubes (2) sont reliés par un tube collecteur (14) par l'intermédiaire d'un élément de raccord (15) à 25 une nourrice collectrice d'eau froide (16), également commune aux trois panneaux solaires. 5 2908870 10 On renvoie aux figures 8, 9 et 10 qui montrent différentes formes de fixation et d'accrochage de l'ensemble du ou des panneaux sur un support quelconque, en combinaison avec des embouts (24) conformés pour assurer la fermeture, d'une manière étanche, des extrémités transversales du ou des 5 panneaux. A noter que les embouts (24) peuvent être conformés en section pour recevoir par emboîtement l'ensemble des extrémités transversales des panneaux solaires. A noter qu'une plaque réflectrice ou film réflecteur (17) peut être 10 montée entre les bacs (1) de l'ensemble absorbeur et l'isolant (I). Dans une configuration de caisson compact, la plaque réflectrice ou film réflecteur peut être intégré(e) au caisson. Dans une forme de réalisation en variante, le fond du caisson est réalisé en matériau transparent et ne présente pas d'isolant. 15 On renvoie également aux figures 11, 12, 13, 14 et 15 montrant différentes formes de réalisation et de montage de panneaux solaires dans le cas où le caisson est réalisé par un élément (25) de même nature que le profil de section transversale en U renversé (7) constituant l'élément 20 transparent. Notamment, on observe qu'à la figure 12, l'ensemble absorbeur est du type mixte air/eau, tandis qu'à la figure 13, chaque panneau solaire intègre un volet d'occultation réglable (26) disposé au-dessus de l'ensemble absorbeur. Les figures 14 et 15 montrent une alternance d'utilisation d'éléments transparents de section transversale en U de différentes largeurs. 25 Plus particulièrement, à la figure 15, les éléments profilés en U sont montés en alternance avec un habillage bois ou métal (27). 2908870 11 Compte tenu du caractère modulaire des panneaux solaires, ces derniers peuvent être assemblés selon de nombreuses formes d'exécution pour réaliser, non seulement des ensembles de captation de l'énergie solaire considérés en tant que tels, mais également en étant susceptibles de remplir 5 d'autres fonctions. Par exemple et comme le montrent, à titre indicatif nullement limitatif, les figures des dessins, notamment les figures 16 à 24 , les panneaux solaires peuvent être disposés verticalement ou horizontalement, d'une manière jointive ou séparée, en étant fixés sur des 10 éléments supports verticaux (18) ou des éléments supports horizontaux (19). On peut ainsi obtenir une structure faisant office de barrière (figures 16 à 19). Il est également possible d'obtenir des surfaces planes ou cintrées, d'une manière convexe ou concave (figures 20 à 24). 15 On rappelle également qu'un ou plusieurs panneaux solaires complets, peut ou peuvent être combiné(s) avec un ou des modules identiques, mais incluant seulement le caisson et le profil en verre armé par exemple, autrement dit sans l'ensemble absorbeur. 20 Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on rappelle la possibilité : de réaliser des installations personnalisées, par exemple sous forme de panneaux triangulaires pour des pignons de maisons (figure 24) ; de réaliser des panneaux solaires semi-transparents pour bénéficier de la 25 lumière dans les combles et au-dessus de fenêtres en façade par exemple, avec respect de l'unité d'ensemble favorisant l'esthétique ; d'intégrer des éclairages blancs ou de couleurs, en partie basse des panneaux par exemple ; 2908870 12 de créer une surface solaire incorporant, comme indiqué, des module ne présentant pas l'absorbeur notamment, tout en permettant d'obtenir un effet visuel d'ensemble homogène ; de réaliser des formes quelconques. REVENDICATIONS - 1- Panneau solaire comprenant un caisson support recevant un ensemble absorbeur (A) recouvert d'un élément en verre ou autres matériaux transparents, caractérisé en ce que l'élément transparent est constitué par un profil de section transversale en U renversé (7) dont les ailes coiffent au moins l'ensemble absorbeur. -2- Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble absorbeur (A) est constitué par des bacs (1) de section sensiblement en U dont les bords latéraux présentent des agencements de clipage avec des tubes (2) pour la circulation d'un fluide caloporteur et permettant le positionnement en juxtaposition d'au moins deux bacs (1), les tubes étant connectés à des éléments collecteurs d'eau froide et d'eau chaude. - 3- Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque bac (1) de l'ensemble absorbeur et équipé transversalement de plaques entretoises présentant des agencements pour le passage du faisceau de tubes (2) et les éléments collecteurs d'eau chaude et d'eau froide. - 4- Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords latéraux des bacs de l'ensemble absorbeur présentent, sur la totalité de leur longueur, des empreintes en correspondance avec une partie de la section des tubes du faisceau, l'extrémité supérieure de l'un des bords au moins de chaque bac (1) présentant des agencements de clipage coopérant avec l'extrémité supérieure d'un bord adjacent d'un autre bac. 2908870 14 - 5- Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble absorbeur est du type mixte air/eau, les bacs étant déterminés pour laisser subsister un espace libre au niveau des plaques entretoises pour le passage de l'air qui est pulsé par un ventilateur. 5 - 6- Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble absorbeur est constitué par une ou des plaques inclinée(s) en tissus d'aluminium ou composite tissé plastique-métal ou en couches de métal déployé, la ou les plaques présentant des ouvertures pour le passage de l'air 10 pulsé par un ventilateur. - 7- Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités inférieures des ailes du profil transparent en U renversé (7) coopèrent avec des profils rectilignes faisant office de gouttière (8) û (9). - 8- Panneau selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une plaque réflectrice (17) est disposée entre les bacs (1) de l'ensemble absorbeur et l'isolant. 20 -9- Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de section transversale en U renversé (7) est exécuté en verre armé ou polycarbonate alvéolaire ou non. 10-Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à9, caractérisé en 25 ce que le caisson intègre, au-dessus de l'ensemble absorbeur, un volet d'occultation réglable. 15 5 2908870 15 -11- Utilisation de plusieurs panneaux solaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 disposés verticalement ou horizontalement, d'une manière jointive ou séparée, en étant fixés sur des éléments support verticaux (18) ou horizontaux (19). -12- Utilisation de plusieurs panneaux selon la revendication 11, constituant une surface plane ou cintrée, d'une manière convexe ou concave.