Brevet FR2947280A1 — publié le 20101231

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un fluide spécifique, lieu de conversion énergétique également caloporteur, par la suite appelé � spécifique �. Etat de la technique De nombreux fluides caloporteurs sont connus et utilisés dans diverses applications. L'air et l'eau sont couramment utilisés en raison de leur disponibilité naturelle. D'autres types de fluides caloporteurs connus sont les fluides organiques, les sels fondus et les métaux liquides. Lors du choix d'un fluide caloporteur pour une application particulière, plusieurs critères doivent être pris en considération : - Absorptivité du fluide. - Domaine de température d'utilisation : Températures maximale et minimale. - Tenue des performances dans le temps : Agressivité du fluide vis-à-vis des matériaux utilisés pour l'installation, risques de corrosion ou d'encrassement,... - Règles de sécurité : Risques de brûlures, risques électriques, d'incendie, risques d'explosion, risques 20 toxiques, risques liés aux équipements sous pression, règles de rejet et de recyclage du fluide. - Critères technico-économiques : coûts d'investissement et d' exploitation. Dans le cas d'un capteur solaire domestique, destiné à chauffer 25 l'eau sanitaire d'une habitation, le fluide caloporteur généralement utilisé est un mélange d'eau et d'antigel. En effet, ce fluide répond de manière satisfaisante à tous les critères susmentionnés pour ce type d'application. Cependant, ce fluide présente une absorptivité limitée et le capteur solaire doit donc être conçu pour favoriser la conversion de lumière en 30 chaleur. Le rendement du capteur solaire est limité. Résumé de l'invention Un problème que la présente invention propose de résoudre est de fournir un fluide spécifique particulièrement adapté à une utilisation dans un capteur solaire domestique. En particulier, un but de l'invention est 35 d'améliorer l'absorptivité du fluide spécifique. 2 La solution proposée par l'invention est un fluide spécifique, caractérisé par le fait qu'il comprend de l'eau et de la poudre minérale, la poudre minérale présentant une concentration massique comprise entre 1 et 3 % et une granulométrie médiane comprise entre 0.8 et 10 �m. De préférence, la poudre présentant une granulométrie médiane comprise entre 1 et 3 �m. On a constaté que, grâce à ces caractéristiques, le fluide spécifique est lieu de conversion énergétique et présente donc une absorptivité élevée. Ce fluide, utilisé dans un capteur solaire, permet donc d'améliorer le rendement du capteur. De plus, le capteur solaire peut être conçu pour diriger la lumière vers le fluide, sans que d'autres mesures favorisant une conversion énergétique soient nécessaires. Avantageusement, la poudre minérale comprend du carbonate de calcium. Selon un mode de réalisation, la poudre minérale est de la 15 poudre de carbonate de calcium. De préférence, le fluide comprend de l'antigel, la concentration massique d'antigel étant comprise entre 0 et 40 %. De préférence, le fluide comprend un tensioactif, la concentration massique de tensioactif étant comprise entre 0 et 3 %. 20 De préférence, le fluide comprend un anti-moussant, la concentration massique d'anti-moussant étant comprise entre 0 et 3 %. Selon un mode de réalisation particulier, la concentration massique de poudre minérale est de 3%, la concentration massique d'antigel est de 30%, la concentration massique de tensioactif est 25 comprise entre 0.2 et 0.3 %, et la concentration massique d'antimoussant est comprise entre 0.2 et 0.3 %. L'invention propose également l'utilisation du fluide spécifique dans un dispositif de conversion d'un rayonnement lumineux en chaleur, dans laquelle un rayon lumineux est dirigé vers ledit fluide spécifique. 30 L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention 3 L'invention propose un fluide spécifique qui convient, notamment, pour une utilisation dans un capteur solaire domestique. Ce fluide spécifique comprend : - de l'eau, - de la poudre de carbonate de calcium, - éventuellement, un antigel, - éventuellement, un tensio-actif, et - éventuellement, un anti-moussant. Ci-dessous, tous les pourcentages indiqués sont des pourcentages 10 massiques. La concentration de poudre de carbonate de calcium et sa granulométrie médiane sont déterminées en tenant compte d'une part de l'absorptivité du fluide spécifique et d'autre part de la capacité de la poudre à être mise en suspension dans le fluide spécifique. Des essais 15 réalisés par les inventeurs ont montré que l'absorptivité du fluide spécifique, et donc le rendement du capteur solaire, augmente avec la concentration de poudre, puis atteint 98% ou plus. Ceci est du au fait que, grâce aux caractéristiques de l'invention, le fluide spécifique est un lieu de conversion énergétique. 20 Ces essais ont également montré que la granulométrie médiane de la poudre a une influence sur sa capacité à être mise en suspension et à rester en suspension dans le fluide caloporteur en circulation. Dans le cadre de cette description, on entend par � granulométrie médiane � la granulométrie contrôlée sur un appareil laser Malvern de type 25 Mastersizer 2000 dont la métrologie est conforme à la norme ISO 13320 (calibration par un matériau de référence certifié (CRM)). Les résultats de ces essais sont notamment les suivants : - Essai 1 (témoin) : La composition testée était uniquement de l'eau. L'intensité absorbée était quasi-nulle. 30 - Essai 2 : La composition testée était un mélange d'eau (98%) et de poudre de carbonate de calcium (2%) d'une granulométrie médiane de 10 �m. L'intensité absorbée est de 40% pour 3 cm de hauteur d'eau. - Essai 3 : La composition testée était un mélange d'eau 35 (95%), de poudre de carbonate de calcium (2,5%) d'une granulométrie médiane de 10 �m et d'antigel (2,5%). 4 L'intensité absorbée est de 80% pour 3 cm de hauteur d'eau. - Essai 4 : La composition testée était un mélange d'eau (Entre 66,7 et 66,8%), d'antigel (30%), de poudre de carbonate de calcium (3%) d'une granulométrie médiane de 1 �m et de tensioactif (entre 0.2 et 0.3 %). La présence du tensioactif permet de conserver la poudre en suspension plus longtemps. Les inventeurs ont déduit de ces essais que la concentration de poudre de carbonate de calcium doit être comprise entre 1% et 3% et que la poudre doit présenter une granulométrie médiane comprise entre 0.8 et 10 �m. Par exemple, la poudre est de la poudre Durcal 1 ou Durcal 2 commercialisée par la société Omya SAS. La présence d'antigel permet d'empêcher le gel du fluide caloporteur en cas de température négative. Il s'agit par exemple de l'antigel commercialisé sous l'appellation Neutragard. La concentration d'antigel peut être comprise entre 0 et 40 %, par exemple 30%. Le tensioactif permet d'améliorer la capacité de la poudre à être mise en suspension et à rester en suspension dans le fluide caloporteur. La concentration de tensioactif peut être comprise entre 0 et 3 %, avantageusement entre 0.2 et 0.3 %. Enfin, l'anti-moussant permet d'empêcher la formation de mousse, ce qui pourrait nuire au bon fonctionnement du capteur solaire. La concentration d'anti-moussant peut être comprise entre 0 et 3 %, avantageusement entre 0.2 et 0.3 %. L'anti-moussant est par exemple de l'Agitan 305 (marque déposée). Un exemple de fluide spécifique selon un mode de réalisation de l'invention est : - Eau, quantité pour faire 100% - Antigel Neutragard, 30 % - Poudre Durcal 1, 3% - Tensio-actif, 0.2 à 0.3 % - Anti-moussant Agitan 305, 0.2 à 0.3 % Ce fluide spécifique convient pour un capteur solaire domestique. En particulier, les différents composants ne présentent pas de risque sanitaire (en cas de fuite du fluide caloporteur dans le chauffe-eau), sont disponibles pour un coût peu élevé, ne présente pas de risque d'endommagement pour l'installation et peuvent être rejeter ou recycler sans difficulté. De plus, par rapport à l'eau, il présente une absorptivité supérieure, ce qui améliore le rendement du capteur solaire. 5 Le fluide spécifique peut aussi être utilisé dans toute autre application, par exemple domestique ou industrielle, dans laquelle un rayonnement lumineux doit être converti en chaleur. Il peut s'agir d'un rayon lumineux naturel ou artificiel, visible ou infrarouge. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de 1' invention. En particulier, l'invention n'est pas limitée à la poudre de 15 carbonate de calcium mais est élargie à d'autres poudres minérales, naturelles ou synthétiques. Lors de la fabrication du fluide spécifique, la poudre minérale peut être ajoutée sous forme de poudre sèche ou de suspension liquide. REVENDICATIONS1. Fluide spécifique, caractérisé par le fait qu'il comprend de l'eau et de la poudre minérale, la poudre minérale présentant une concentration massique comprise entre 1 et 3 % et une granulométrie médiane comprise entre 0.8 et 10 �m. 2. Fluide spécifique selon la revendication précédente, dans lequel la poudre minérale comprend du carbonate de calcium, ou une poudre minérale synthétique ou naturelle. 3. Fluide spécifique selon la revendication précédente, dans lequel la poudre minérale est de la poudre de carbonate de calcium. 4. Fluide spécifique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la poudre minérale présente une granulométrie médiane comprise entre 1 et 3 �m 5. Fluide spécifique selon l'une des revendications 15 précédentes, comprenant de l'antigel, la concentration massique d'antigel étant comprise entre 0 % exclu et 40 % inclus. 6. Fluide spécifique selon l'une des revendications précédentes, comprenant un tensioactif, la concentration massique de tensioactif étant comprise entre 0 % exclu et 3 % inclus. 20 7. Fluide spécifique selon l'une des revendications précédentes, comprenant un anti-moussant, la concentration massique d'anti-moussant étant comprise entre 0 % exclu et 3 % inclus. 8. Fluide spécifique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la concentration massique de poudre minérale 25 est de 3%, la concentration massique d'antigel est de 30%, la concentration massique de tensioactif est comprise entre 0.2 et 0.3 %, et la concentration massique d'anti-moussant est comprise entre 0.2 et 0.3 %. 9. Utilisation d'un fluide spécifique selon l'une des 30 revendications précédentes dans un dispositif de conversion d'un rayonnement lumineux en chaleur, dans laquelle un rayon lumineux est dirigé vers ledit fluide spécifique, le fluide spécifique étant le lieu d'une conversion énergétique.