VERTICAL SOLAR COLLECTOR WITH BI-DIRECTIONAL FLUX CONCENTRATION

Abstract: 1. Vertical insolator with flux concentration comprising at least two tubular absorbers arranged for the passage of a heat transfer fluid and a flux reflector, characterized in that each tubular absorber (9) with absorbing walls comprises two substantially diametrically opposite, longitudinal angular faces (22, 23; 24, 25), each of which has a substantially V-shaped cross-section with its point directed towards the axis of the absorber (9), whereof the two sides of the V form an angle (12, 13) substantially corresponding to the angle between the summer solstice and the winter solstice at the point of use of the insolator, the tubular absorbers (9), in the use position, being arranged in horizontally superimposed manner with an angular face (22, 23) open in the direction of the sun and its walls respectively directed in the direction of the summer solstice and the winter solstice and in that the flux reflector (26) located behind the tubular absorbers (9) is constituted by a plurality of superimposed reflecting panels having, in cross-section, a zig-zag configuration forming the same number of projecting dihedrons (K1 , K2 , K3 ) as there are absorbers, each projecting dihedron also being pointed towards a corresponding absorber (9), in such a way that the bisecting planes (Z1 , Z2 , Z3 ) of the walls of the projecting dihedron pass through the central axis (O1 , O2 , O3 ) of the corresponding absorber, said bisecting plane (Z1 , Z2 , Z3 ) being symmetrical, with respect to a vertical plane (C), to the bisecting plane (E) of the angular face turned towards the sun.

Description: La présente invention concerne les appareils du type capteur solaire, plus exactement insolateur permettant d'échauffer des fluides avec le flux solaire, pour obtenir des calories utilisables immédia- tement ou transportées dans nn réservoir de stockage au moyen d'un échangeur pour un usage ultérieur. DarF les dispositifs connus de ce genre, une plaque généralement métallioue sur laquelle sont aménagées des tuyauteries dites passages du fluide caloporteur, l'ensemble formant l'absorbeur teinté de couleur noire, reçoit le flux solaire. L'absorbeur est logé dans un coffre calorifugés une vitre transparente à la lumiere du soleil referme le dit coffre. L'absorbeur reçoit le flux solaire à travers la vitre, et s'échauffe, les infra-rouges produits par l'échauffement de l'absorbeur, ne peuvent pas s1échapper, la vitre ne laissant pas passer les infra-rouges et le coffre étant calorifuGE, il y a disponibilité de calories sur l'absorbeur, le fluide caloporteur traversant l'absorbeur par échange thermique véhicule les calories ainsi prélevées jusqu'au point d'utilisation ou de stockage. Dans de tels dispositifs, les absorbeurs ont un angle d'inclinaison fixe, il est connu que le soleil a un angle variable par rapport à un point fixe situé entre les deux solstices; solstice d'été, éouinole, solstice d'hiver. De tels dispositifs ont des rendements insuffisants par leur angle d'inclinaison fixe, alors que le soleil à un angle variable. Des pertes importantes de calories sont dues également à la réflexion du flux solaire sur l'absorbeur oui n'est pas utilisée, la face arrière de l'absorbeur n'étant pas soumise au flux solaire direct ou indirect ou par réflexion ne peut pas s' échauffer. L'insolateur selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. La présente invention se rapporte à un insolateur vertical comportant un nombre supérieur à deux, d'absorbeurs tubulaires à concentration de flux, permettant le passage des fluides caloporteurs, et un réflecteur angulaire réfléchissant sur la partie non insolée des absorbeurs, le flux solaire. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre, laquelle, faite en rXfé- rence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment la présente invention peut entre mise en pratique. ta figure 1 est une figure géométrique des absorbeurs et du réflec- teur. La figure 2 est un absorbeur tubulaire à concentration de flux solaire. La figure 3 représente une vue de coupe d'un insolateur vertical selon l'invention. La desoription qui va suivre se rapporte un insolateur vertical à concentration de flux bi-directionnelle. La figure 1 est une figure géométrique expliouant des bases de calcul pour la realisation d'un tel insolateur. Comme on le voit à l'examen de cette figure, on trace une droite horizontale # , on trace à 90 de# en 1 une droite DC. Au point O1 sur DC on trace un cercle X1de rayon R. On trace une droite AE oui passe par O1à 30 de # . Or trace une droite FG oui passe par à &alpha; 2 = 23 27' de la droite AS. On trace une droite RI oui passe par O1à &alpha; 1 = 23 27' de AE. te point E matérialise la position du soleil Åa l'équinoxe, le point I détermine la position du soleil au solstice d'été. Le point G détermine la position du soleil au solstice d' hiver. Les angles &alpha; 1 et &alpha; 2 &alpha; 3 &alpha; 4 déterminent la variation angulaire du soleil par rapport à la droite CD. Sur la droite CD on trace un deuxième cercle X2 de rayon R égal à R de X1 et ayant pour centre O2 à une distance O1 O2 égale à 3 fois le rayon R du cercle X1, on trace sur la droite CD un troisième cercle X3 ayant pour centre O3 à une distance O2 O3 égale à 3 fois le rayon R de X2. Le nombre de cercles X1 X2 X3 n'est pas limitatif. On a déterminé une distance entre les centres O1 O2 O3 égale à 3 fois le rayon R. A partir du centre O1 on trace à I20 &alpha; 77 de LE une droite O1 Z1. A partir du centre O1 sur la droite O1 Z1 on trace le point K1 à une distance égale à 2 fois le rayon R. A partir@du point K1on trace une droite K1 L à 23 27' &alpha; 5 de K1 Z1, on trace une droite K1 M à 23 27' &alpha; 6 de K1 Z1. il a été déterminé des angles &alpha; 5 &alpha; 6 égaux à &alpha; 3 &alpha; 4 égaux à &alpha; 1 &alpha; 2 = 23 27'. O2 Z2 passant par O2 est parallèle à O1 Z1. O3 Z3 passant par O3 est parallèle à O2 Z2. Les distances K2 O2 et K3 O3 et K1 O1 sont égales. Les droites Z1 O1 Z2 O2 et Z3 O3, ont un angle de &alpha; 8 de 60 par rapport à la droite CD. La construction géométrique L K1 M K2 N K3 P permet la réalisation d'un réflecteur angulaire selon l'invention. La figure 2 est un absorbeur tubulaire à concentration de flux solaire représenté également par le dessin géométrique de la figure 1 par X1 X2 X3 . Comme on le voit à l'examen de la figure 2 l'absorbeur tubulal- re 9 est représenté en vue de coupe, il est conçu avec ses passages de fluides caloporteurs 10 - 11 et ses concentrateurs de flux solaire 12 - égale à 23 27' et 13 égale à 23w27' soit un angle total 12 - 13 de 46b541. Le concertrateur de flux solaire 14 à automatiquement 46054' d'angle d'ouverture. 15 représente l'inclinaison à 600 de l'axe des concentrateurs 12- 13- 14 par rapport à l'axe vertical 19. 16 représente l'inclinaison à 600 de l'axe des concentrateurs 14- 13- 12 par rapport à l'axe vertical 19. 17 représente l'axe horizontal à 900 de l'axe 19. 18 représente les faces de l'absorbeur qui ont reçu ur: traitement sélectif soit électrochimique ou par peinture sélective, afin d'avoir une absorptivité maximume du flux solaire, une réflectivité minimume du flux solaire et une émissivité minimume. Le trait en pointillé 20 matérialise le flux solaire au solstice d'hiver du soleil Sh. Le flux solaire 20 est absorbé par la face angulaire 22. Les traitements sélectifs ne sont pas parfaits et "ne partie du flux solaire 20 sera réfléchie sur la face angulaire 23, ce oui permet d'augmenter l'absorptivité donc le rendement. n en est de même pour l'émissivité de la face angulaire 22, qui peut entre absorbée par la face angulaire 23. Le trait en pointillé 21 matrialise le flux solaire au solstice d'été du soleil Se. La face angulaire 23 absorbe le flux solaire 21, la partie de flux solaire qui ne sera pas absorbée par la face argulaire 23 sera réfléchie sur la face angulaire 22 et absorbée. L'émissivité de la face 23 sera également absorbée sur la face 22. I1 a été démontré que, entre le solstice d'été Se et le solstice d'hiver ShX le flux solaire était mieux absorbé selon l'invention. Les faces angulaires 24 - 25 reçoivent également le flux solaire, mais par réflexion comme il le sera démontré avec la figure 3. Indépendamment de la concentration du flux solaire, l'absorbeur 9 reçoit sur toute sa surface sélective 18 le flux direct ou indirect ou par réflexion du flux solaire. La figure 3 est une vue da coupe de l'insolateur selon l'invention. Elle indique clairement la disposition du réflecteur angulaire 26 et des absorbeurs tubulaires 9 aménagés dans un coffre 27 calorifu- gé 28, une vitre de protection 29 referme l'ensemble, une deuxième vitre 30 limite les déperditions calorifiques. t'espace 31 à une lar geur égale au rayon R (fig.1) de l'absorbeur 9. La distance 32 est égale au rayon R (Fig.1) de l'absorbeur 9. Les parois intérieures 33 - 31 d' coffre 27 sont réfléchissantes, le nombre d'absorbeurs o n'est pas limitatif et est donné à titre d'exemple. Le trait en poin tillé 35 Se matérialise un rayon du flux solaire au solstice d'été du soleil, le rayon 35 Se est réfléchi par le réflexteur angulaire 26 sur l'absorbeur 9 au point 41. Le trait en pointillé 36 E matérialise u- rayon du flux solaire à l'éouinoxe du soleil, le raton 36 E est réfléchi par le réflecteur angulaire 26 sur l'absorbeur 9 au point 42. Le trait en pointillé 37 Sh matérialise un rayon du flux solaire au solstice d'hiver du soleil, le rayon 37 Sh est réfléchi par le réflecteur 26 sur l'absorbeur 9 au point 43- Les absorbeurs 9 re coivent corplètement le flux solaire par réflexion et l'absorbent. Les traits en pointillé 38 Se - 39 E@ - 40 Sh matérialisent comme précédemment des rayons du flux solaire au solstice d'été au soleil 3E Se, à l'équinoxe au soleil 39 E, an solstice d'hiver du soleil 40 Sh. L'absorbeur 9 reçoit complètement le flux solaire direct ei par concentration au point 44. L'insolateur vertical à concentration de flux bi-directionnelle selon l'invention reçoit sur ses absorbeurs 9 le flux direct du so leS1, ie flux solaire par concentration, le flux solaire par réfle- xion. te dispositif objet de l'invention peut-être utilisé avec tous les fluides caloporteurs, entre raccorde à tous les systèmes de sto ckage de calories. Des applications particulièrement intéressantes peuvent entre : le chauffage des habitations, maisons individuelles, immeubles, tous locaux, pour le chauffage de l'eau sanitaire, des pis cines, des serres. Son utilisation en position verticale offre des avantages : : la pose facile du dispositif en façade des maisons et Ses bâtiments, sous les gouttières, sur les terrasses, sur les bal cors. La position verticale à l'avantage de ne pas laisser persister la pluie, la neige, sur la vitre de protection 9-

Claims: REVENDICATIONS: 1. Insolateur vertical à concentration de flux bi-directionnelle, comportant un nombre supérieur à deux d'absorbeurs tubulaires à concentration de flux solaire, comportant des surfaces angu- laires d'absorption et de réflexion 22 - 23 - 24 - 25, des pas sages de fluides caloporteurs 10 - 11 et un réflecteur angulai re de flux 26. 2. Insolateur selon la revendication 1, caractérisé, en ce que le moyen de réflexion sur les absorbeurs 9 est un réflecteur an- gulaire 26 comportant autant d'angles de réflexion c 5 &alpha; 6 qutil y a d'absorbeurs 9. 3. Insolateur selon la revendication 2, caractérisé, par le réflec- teur angulaire 26, réfléchissant le flux solaire sur les faces sélectives 24 - 25 - 18, des absorbeurs 9. 4. Insolateur selon la revendication 1, caractérisé, en ce que les surfaces d'absorption et de réflexion 22 - 23 - 24 - 25, des absorbeurs 9 absorbent le flux solaire direct, le flux solaire réfléchi, et le flux solaire non absorbé sur la face angulaire opposée, la face 22, réfléchit le flux solaire sur la face 23, la face 23 réfléchit le flux solaire sur la face 2N La face 24 réfléchit le flux solaire sur la face 25, la face 25 réfléchit le flux solaire sur la face 24. 5. Insolateur selon la revendication 1 et 2, caractérisé, en ce que les angles sur le réflecteur 26 et sur les absorbeurs 9 &alpha; 1 &alpha; 2 &alpha; 3 &alpha; 4 &alpha; 5 &alpha; 6, sont tous égaux. 6. Insolateur selon la revendication 1, caractérisé, en ce que les absorbeurs 9 à concentration de flur sont également, les passa ges de fluides caloporteurs 10 - 11

Inventors: LADRIERE, SERGE LEON ARTHUR, Ladriere, Serge Léon Arthur
Applicants: LADRIERE, SERGE LEON ARTHUR
Application year: 1982
Main classification: F24J2
IPC codes: F24J2