Brevet FR2975830A1 — publié le 20121130

INSTALLATION DE COLLECTE DE L'ENERGIE SOLAIRE. L'invention se rapporte à une installation de collecte de l'énergie solaire. L'énergie solaire tend à se substituer aux énergies fossiles qui sont de plus en plus couteuses. On connait deux types de moyens de collecte de cette énergie à savoir les panneaux photovoltaïques et les capteurs thermiques. Les panneaux photovoltaïques sont destinés à produire du courant électrique qui est souvent réinjecté après mise en forme par un convertisseur sur le réseau de distribution national ou stocké dans des batteries pour être consommé. Les capteurs thermiques sont utilisés souvent pour chauffer l'eau d'une installation sanitaire. Il arrive qu'une installation de panneaux photovoltaïques côtoie une installation de capteurs thermiques cependant ces installations de collecte fonctionnent de manière indépendante. Les panneaux photovoltaïques fonctionnent avec la luminosité et de ce fait semblent plus intéressants pour certaines zones géographiques où le soleil est moins présent. Malheureusement rendement de ces panneaux est faible de l'ordre de 18%, le reste étant des calories thermiques qui chauffent les cellules. L'échauffement des cellules diminue le rendement des dites cellules et il est donc connu d'évacuer les dites calories en refroidissant les panneaux soit avec une circulation d'eau soit une circulation d'air et de récupérer des calories avec un échangeur. Toutefois cette récupération est insuffisante pour chauffer un ballon d'eau chaude. En effet pour refroidir les cellules, le débit de fluide caloporteur doit être important ce qui pour conséquence que l'élévation de température dudit fluide est faible. L'invention vise à optimiser les installations de collecte. A cet effet, l'invention a pour objet une installation de collecte d'énergie solaire comprenant un groupe de panneaux photovoltaïques refroidit par air cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend également un groupe de capteurs solaires et un moyen d'aiguillage de l'air provenant du refroidissement des panneaux vers les capteurs solaires en vue de poursuivre le chauffage de cette air avec les capteurs solaires avant utilisation de cette air. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente : FIG 1 : une vue d'ensemble d'une installation de collecte FIG2 : le moyen d'aiguillage des flux d'air En se reportant au dessin, on voit une installation 1 de collecte d'énergie solaire comprenant des panneaux 2 photovoltaïques. Ces panneaux photovoltaïques sont refroidit par de l'air circulant dans le panneau sous la face support portant les cellules. Sous le support des cellules est constitué un canal dit de refroidissement. Cet air permet de diminuer la température des cellules photovoltaïques dont le rendement décroit lorsque la température augmente. Pour améliorer cette extraction des calories produites par le panneau, des moyens de déviation disposés dans le canal modifient l'écoulement de l'air pour 20 éviter les couches limites. Avantageusement, l'installation de collecte comprend également un groupe de capteurs 3 solaires thermiques et un moyen 4 d'aiguillage de l'air provenant du refroidissement des panneaux 2 photovoltaïques vers les capteurs 3 solaires en vue de poursuivre le chauffage de cet air avec les capteurs solaire avant 25 utilisation. Le passage de l'air sous les panneaux 2 photovoltaïques va élever la température de l'air mais qui peut être à température insuffisante pour être injecté dans la maison, par exemple 16 degrés Celsius le matin ce qui tend à refroidir la maison. Selon les besoins de la maison cet air préchauffé est injecté dans les capteurs 3 solaires thermiques pour poursuivre le réchauffement. Cet air chauffé par les panneaux et les capteurs solaires sera alors orientée soit vers des entrées d'air dans la maison soit vers un échangeur de température utilisé pour produire de l'eau chaude. Dans le cas où il n'est pas nécessaire de chauffer la maison ou produire de l'eau ~o chaude, l'air de refroidissement des panneaux est rejeté à l'extérieur. Dans une forme avantageuse de réalisation, il a été conçu un dispositif 4 d'aiguillage constitué par un boitier logeant dans une chambre 5 au moins un ventilateur 7A, 7B pour déplacer un flux d'air et des entrées et sorties vers des conduites dont la section de passage est pilotée. 15 Avantageusement, cette chambre loge un échangeur 6 air/eau pour une unité de stockage tel un ballon d'eau chaude. Il est prévu dans ce boitier, une entrée 8 pour l'air provenant des panneaux 2 photovoltaïque, une entrée 9 d'air provenant des capteurs 3 thermiques, une entrée 10 d'air extérieur, une sortie d'airl1 vers les capteurs thermiques, une 20 sortie d'air 12 vers l'intérieur de la maison et une sortie d'air 13 vers l'extérieur. Un pilote reçoit des informations concernant la température souhaitée dans la maison, la température de l'air en sortie des panneaux photovoltaïques ,le besoin en énergie pour chauffer l'eau d'un ballon de stockage . En fonction de ces indications et de consignes, on peut piloter la circulation d'air 25 de la manière suivante. S'il existe un besoin de chauffer la maison, on regarde si la température en sortie de panneaux photovoltaïques est suffisante. Si oui, on oriente le flux d'air réchauffé par les panneaux directement dans la maison. Si la température est trop importante, on mélange cet air chaud avec de l'air extérieur. Si la température est insuffisante, on oriente le flux vers les capteurs thermiques avant de l'introduire dans la maison. Si besoin en eau chaude, on fait passer l'air chaud provenant des panneaux photovoltaïques vers les capteurs thermiques jusqu'à atteindre une température minimale de consigne en recirculant l'air des capteurs thermiques et alors on Zo met en fonctionnement la pompe de recirculation de l'eau de l'échangeur. Avantageusement le ventilateur est à vitesse de rotation pilotée de sorte que si on diminue la vitesse, l'air chauffe plus rapidement. Par ventilateur, on désigne un moyen motorisé pour faire circuler de l'air dans une conduite. Les capteurs thermiques sont du type utilisant l'air comme fluide caloporteur. 15 Un tel capteur se présente sous la forme d'un caisson délimitant un volume dans lequel circule de l'air en contact avec un élément absorbant les rayons du soleil. Il est avantageux de prévoir deux ventilateurs indépendants fonctionnant comme extracteur. L'un 7A est monté en aval de la conduite de sortie des capteurs solaires thermiques et l'autre 7B en aval de la conduite de sortie des panneaux 20 photovoltaïques et d'une entrée d'air extérieur. D'un coté ils ont la fonction extracteur pour aspirer l'air et de l'autre la fonction pousseur pour injecter l'air. Les entrées et sorties sont équipées de moyens d'obturation pilotés 20A, 20B, 20C ,20D, 20E , 20F tels des volets ou des diaphragmes . Sur le boitier aboutissent la conduite 30 de sortie de l'air du groupe de 25 panneaux photovoltaïque, la conduite 31 de sortie du groupe de capteurs thermiques, la conduite 32 d'entrée vers le groupe de capteurs thermiques, une conduite 33 d'évacuation vers l'extérieur, une conduite de distribution 34 dans la maison et une conduite 35d'aspiration de l'air extérieur. Un filtre 40 en amont de l'échangeur sert à répartir les flux provenant des 5 ventilateurs. Il est positionné en amont de l'échangeur air/eau. Sa fonction est bien évidemment de filtrer l'air aspiré mais également de répartir le flux d'air, provenant de l'amont, de la manière la plus uniforme pour passer sur l'échangeur. Par ventilateur, on comprendra aussi un extracteur. 10 Un essai réalisé en hiver avec une température extérieure de 5.3°C et un ensoleillement de 700W/m2 , avec un débit de 100 m3/heure a permis d'obtenir une température de 19.3 °C en sortie des capteurs thermiques au nombre de trois alignés en colonne. REVENDICATIONS1. Installation de collecte d'énergie solaire comprenant un groupe de panneaux 2 photovoltaïques refroidis par air, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend également un groupe de capteurs 3 solaires thermiques et un moyen 4 d'aiguillage de l'air provenant du refroidissement des panneaux photovoltaïques 2 vers les capteurs 3 solaires en vue de poursuivre le chauffage de cet air par les capteurs solaires thermiques avant utilisation. 2. Installation de collecte d'énergie solaire selon la revendication 1 Zo caractérisé en ce que les capteurs solaires thermiques sont du type utilisant l'air comme fluide caloporteur. 3. Installation de collecte d'énergie solaire selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le moyen 4 d'aiguillage est constitué par un boitier logeant dans une chambre 5 au moins un ventilateur 7A,7B pour 15 déplacer un flux d'air et des entrées et sorties vers des conduites dont la section de passage est pilotée. 4. Installation de collecte d'énergie solaire selon la revendication 3 caractérisée en ce que sur le boitier aboutissent la conduite de sortie de l'air du groupe de panneaux photovoltaïque, la conduite de sortie du 20 groupe de capteurs thermiques, la conduite d'entrée vers le groupe de capteurs thermiques, une conduite d'évacuation vers l'extérieur, une conduite de distribution dans la maison et une conduite d'aspiration de l'air extérieur. 5. Installation de collecte d'énergie selon la revendication 3 caractérisée 25 en ce que le ventilateur est à vitesse de rotation pilotée.Installation de collecte d'énergie selon la revendication 3 ou 4 caractérisée en ce que la chambre 5 loge un échangeur air/eau. 7. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que la chambre loge en amont de l'échangeur 6 air/eau un filtre 40 ayant également pour 5 fonction la répartition du flux d'air provenant de l'amont. 8. Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce que les entrées et sorties sont équipées de moyens d'obturation pilotés 20A, 20B, 20C, 20D,20E,20F. so