Serge
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Arthur
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| 1. | Capteur solaire agencé pour échauffer un fluide caloporteurf ce capteur comportant, d'une part, une paroi d'absorption calorifique (l) constituée par au moins deux panneaux (6, 7) en un matériau thermiquement conducteur inclinés l'un par rapport à l'autre pour former un dièdre et, d'autre part, au moins un conduit (4) pour le fluide caloporteur, constitué en un matériau thermiquement con¬ ducteur et s'étendant au fond du dièdre, caractérisé par la combinaison des dispositions qui suivent : les deux panneaux (6, 7) se raccordent l'un à l'autre, dans la région du sommet du dièdre, par une gouttière (3) ouverte vers l'intérieur du dièdre, réalisée en un maté¬ riau thermiquement conducteur et épousant étroitement la forme extérieure du conduit (4) de fluide caloporteur qui est logé en son intérieur et avec lequel elle est en con¬ tact thermiquement conducteur, et les deux panneaux (6, 7) forment entre eux un angle (α) au moins égal à l'angle compris entre le solstice d'hiver et le solstice d'été au lieu d'installation du capteur, les deux panneaux étant, en position fonctionnelle du capteur, situés dans des plans (P, , P?) dirigés approxi¬ mativement respectivement vers lesdits solstices. |
| 2. | Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle formé par les deux panneaux est sensi¬ blement supérieur à l'angle compris entre les solstices d'hiver et d'été et est compris entre 65° et 70e (fig. 1). |
| 3. | Capteur selon la revendication 1 ou 2, carac¬ térisé en ce que les deux panneaux (6, 7) et la gouttière de liaison (3) forment une pièce d'un seul tenant. |
| 4. | Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les anneaux (6, 7) et la gouttière (3) sont constitués en un matériau élastiquement défor àble de ma¬ nière que le conduit (4) puisse être emboîté dans la gout tière en écartant élastiquement les bords de celleci. OMH . |
| 5. | Capteur selon l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 4, caractérisé en ce que la paroi d'absorption comporte une pluralité de paires de panneaux (6, 7) formant une pluralité de dièdres, en ce que tous les dièdres sont en contact thermiquement conducteur les uns avec les autres et en ce que tous les anneaux sont disposés les uns à la suite des autres selon une configuration en dents de scie. |
| 6. | Capteur selon l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 5, caractérisé en ce que les conduits (4) sont de section cylindrique de révolution. |
| 7. | Capteur selon l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une enceinte fermée (23) agencée pour supporter la paroi d'absorption calorifique (1), la paroi paroi avant (9) de l'enceinte la plus proche des dièdres saillants de la paroi d'absorption calorifique étant constituée en un maté¬ riau transparent et la paroi opposée paroi arrière (17) étant constituée en un matériau thermiquement isolant. |
| 8. | Capteur selon la revendication 7, caractérisé. en ce que la surface intérieure (10) de la paroi arrière (7) est réfléchissante. |
| 9. | Capteur selon la revendication 7 ou 8, carac térisé en ce que la paroi d'absorption calorifique (1) et la paroi arrière (17) de l'enceinte délimitent un espace (13) susceptible d'être parcouru par un gaz à réchauffer et en ce que sont prévus un orifice (15) d'entrée d'air frais situé en partie basse de l'espace (13) et un orifi¬ ce (16) de sortie d'air réchauffé situé en partie haute de l'espace (13) . |
La présente invention concerne des perfectionne¬ ments apportés aux capteurs solaires, c'est-à-dire aux appa reils agencés pour recueillir l'énergie calorifique conte- nue dans le rayonnement solaire et pour le transférer, au moins en partie, à un fluide caloporteur. L'invention a plu spécifiquement pour objet de perfectionner les capteurs so¬ laires comportant, d'une part, une paroi d'absorption calo¬ rifique constituée par au moins deux panneaux en un matéria thermiquement conducteur inclinés l'un par rapport à l'autr pour former un dièdre et, d'autre part, au moins un conduit pour le fluide caloporteur, constitué en un matériau thermi quement conducteur et s'étendant au fond du dièdre.
De par la demande de brevet FR. 75 21 471 (publié sous le numéro 2 316 553), on connaît déjà un capteur so¬ laire comportant un absorbeur calorifique constitué par une plaque ondulée ayant une section transversale en dents de scie, avec des conduits pour le fluide caloporteur reposant au fond de chaque creux de la plaque. Toutefois, ce document ne fournit aucun moyen de mise en oeuvre pratique de cet agencement de principe, lequel, si appliqué tel qu'exposé et représenté dans le document en question, ne pourrait fournir aucun résultat intéressant en raison de la très mauvaise conduction ther- ique entre l' absorbeur calorifique et les conduites de fluide caloporteur.
En outre, ce capteur solaire connu est destiné à être, en position d'utilisation, disposé horizontalement, la plaque de 1'absorbeur calorifique étant tournée vers le ciel. Aucune solution n'est proposée pour récupérer les rayonnements solaires avec un maximum d'efficacité quelle que soit l'époque de l'année où le capteur est utilisé.
L'invention a donc essentiellement pour but de remédier, dans toute la mesure du possible, aux inconvé- nients ci-dessus exposés et de réaliser un capteur solaire agencé pour qu'un maximum de la chaleur accumulée dans
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1'absorbeur soit transmis au fluide caloporteur, et ce quelle que ; soit l'époque de l'année, et pour que le capteur ainsi perfectionné soit de structure simple, facile à fabriquer, à monter et à entretenir et d'un coût global peu élevé.
A ces fins, le capteur solaire conforme à l'inven¬ tion se caractérise par la combinaison des dispositions qui suivent :
- les deux panneaux se raccordent l'un à l'autre, dans la région du sommet du dièdre, par une gouttière ouverte vers l'intérieur du dièdre, réalisée en un maté¬ riau thermiquement conducteur et épousant étroitement la forme extérieure du conduit de fluide caloporteur qui est logé en son intérieur et avec lequel elle est en contact thermiquement conducteur,
- et les deux panneaux forment entre eux un angle au moins égal à l'angle compris entre le sols¬ tice d'hiver et le solstice d'été au lieu d'installation du capteur, les deux panneaux étant, en position fonction- nelle du capteur situés dans des plans dirigés approximativement respectivement vers lesdits solstices. De préférence, 1'angle formé par les deux pan¬ neaux est sensiblement supérieur à l'angle compris entre les solstices d'hiver et d'été et est compris entre 65 e et 70 e (fig. 1).
Dans un mode- de réalisation préféré,' les deux « panneaux et la gouttière de liaison forment une pièce d'un seul tenant.
Pour simplifier le processus d'assemblage du capteur, les panneaux et la gouttière sont constitués en un matériau élastique ent déformable de manière que le conduit puisse être emboîté dans la gouttière en écartant élastiquement les bords de celle -ci.
Un agencement préféré du capteur de l'invention consiste en ce que la paroi d'absorption comporte une plu¬ ralité de paires de panneaux formant une pluralité de
dièdres, en ce que tous, les dièdres sont en contact ther¬ miquement conducteur " les rrs avec les autres et en ce que tous les panneaux sont disposés les uns à la suite des autres selon une configuration en dents de scie. Avantageusement, le capteur comprend en outre une enceinte fermée agencée pour supporter la paroi d 'ab¬ sorption calorifique, la paroi -paroi avant- de l'enceinte la plus proche des dièdres saillants de la paroi d'absorp¬ tion calorifique étant constituée en un matériau transpa- rent et la paroi opposée -paroi arrière- étant constituée en u matériau thermiquement isolant et, de préférence, la surface intérieure de la paroi arrière est réfléchissante.
Dans une réalisation particulière, la paroi d'ab¬ sorption calorifique et la paroi arrière de l'enceinte dé- limitent un espace susceptible d'être parcouru par un gaz à réchauffer et il est prévu un orifice d'entrée d'air frais situé en partie basse de l'espace et un ori¬ fice de sortie d'air réchauffé situé en partie haute de l'espace. Le capteur ainsi constitué est susceptible d'assurer, cumulativement ou sélectivement, une double fonction, savoir réchauffer le fluide caloporteur (de l'eau par exemple) circulant dans les conduits et réchauffer un gaz (de l'air par exemple) circulant dans l'enceinte au contact de l'absorbeur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples illus- tratifs, sans aucun caractère limitatif. Dans cette des¬ cription, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transver¬ sale d'un capteur solaire agencé conformément à l'inven¬ tion, et
- la figure 2 est une vue schématique en coupe transver¬ sale d'une variante d'un élément du capteur de la fig. 1. Le capteur solaire représenté à la figure 1 com¬ prend une enceinte close 23, de forme par exemple parallé-
lépipédique rectangle pour des raisons de commodité de fabrication, de mise en place et de stockage, mais pou¬ vant présenter toutes autres formes simples ou complexes que l'on peut souhaiter. Cette enceinte23 est délimitée par deux parois principales, l'une (paroi avant 9) étant transparente et par exemple constituée en verre, et l'autre (paroi arrière 17) étant constituée par un panneau calori¬ fuge constitué en tout matériau thermiquement isolé appro¬ prié (par exemple polystyrène). La face tournée vers l'intérieur du panneau 17 est revêtue d'un film ou feuille 10 réfléchissante, les ondes électromagnétiques (en parti¬ culier les infra-rouges), ce film est en un métal poli (aluminium, acier inoxydable, etc.).
Les autres parois (deux parois latérales dessus et fond) peuvent, par exemple, être constituées par une bande 18 (ou des tronçons de bandes réunis les uns aux autres) maintenant écartées l'une de l'autre les deux pa¬ rois 9 et 17. Pour éviter les déperditions calorifiques, les liaisons entre les parois 9 et 17 et la bande 18 sont étanches aux fluides.
A l'intérieur de l'enceinte 23, une paroi d'ab¬ sorption calorifique ou absorbeur 1, supporté lui aussi par la bande 18, s'étend entre les deux parois 9 et 17, sans toutefois les toucher. L'absorbeur 1 est constitué en matériau thermiquement bon conducteur et possède une succession de panneaux 6, 7, présentant respectivement des inclinaisons différentes,tous les panneaux d'une même inclinaison étant parallèles entre eux. Deux panneaux 6, 7 consécutifs déterminent un dièdre rentrant d'angle α et se raccordent l'un à l'autre, dans la région du sommet du dièdre, par une gouttière 3 ou¬ verte vers l'intérieur du dièdre, réalisée elle aussi en un matériau thermiquement conducteur et épousant étroitement la forme extérieure d'un conduit 4 destiné à véhiculer un fluide caloporteur (par exemple de l'eau). Comme le con¬ duit 4 sera, en général, un tronçon de tube cylindrique de
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révolution, la gouttière 3 possède, en section transver¬ sale, la forme d'un arc de cercle.
On comprendra que cette structure se prête bien à une fabrication facile, dans la mesure où l'absorbeur 1 peut être obtenu par la déformation appropriée, par exemple par estampage ou atriçage, d'une feuille rela¬ tivement épaisse d'un matériau thermiquement bon conduc¬ teur tel que l'aluminium ; les gouttières 3 peuvent alors présenter un diamètre légèrement plus faible que le dia- mètre extérieur des conduits 4. Les tronçons de conduits 4 sont alors simplement emboîtés à force dans les gout¬ tières 3, lesquelles enserrent élastiquement les tron¬ çons de conduits respectifs en assurant ainsi un bon con¬ tact thermique entre absorbeur 1 et conduit 4. Si néces- saire, un intermédiaire, tel qu'une graisse aux sili- cones, peut être interposé entre les faces coopérantes des gouttières et des conduits pour améliorer la conduction thermique.
La face avant (c'est-à-dire la face exposée tournée vers la paroi avant 9) des panneaux 6, 7, peut avoir reçu un traitement sélectif par peinture ou par un procédé chimique.
L'angle α précité est au moins égal à l'angle β compris entre le solstice d'hiver (flèche S. ) et le solstice d'été (flèche Se>•) au lieu d'installation du cap c - teur. Autrement dit, les plans P, et P 2 , dans lesquels se trouvent respectivement les panneaux forment un angle α qui, pour les régions françaises où l'angle β est de l'ordre de 47°, peut être compris entre 65° et 70°, de manière que, même dans les situations extrêmes, les rayons solaires viennent frapper les faces avant des panneaux 6 et 7.
Si on suppose que l'enceinte 23 est destinée à reposer dans la position représentée à la figure 1, il en résulte que les panneaux 6 forment un angle γ d'envi¬ ron 5 e à 10° par rapport à un plan horizontal (i.e. par
rapport à un plan perpendiculaire aux parois principales 9 et 17) tandis que les panneaux 7 forment un angle ô d'environ 60° à 65° par rapport au même plan horizontal. On peut faire en sorte que 1'absorbeur 1 soit raccordé de façon étanche à la bande 18 sur tout son pourtour. Il en résulte un espace clos 13 entre l'absorbeur 1 et la face réfléchissante 10. Un orifice d'entrée d'air 15 est prévu à la base de l'enceinte pour l'entrée d'air frais dans l'espace 13 et un orifice de sortie d'air 16 est prévu en partie haute de l'enceinte pour la sortie hors de l'espace 13 de l'air qui s'est réchauffé au con¬ tact de la face arrière 12 de l' absorbeur 1. L'inclinai¬ son γ donnée aux panneaux 6 permet.d'assurer la circula¬ tion naturelle ascendante de l'air réchauffé. Des dispo- sitifs obturateurs 19, 20 peuvent être prévus pour obturer respectivement les orifices 15, 16 lorsque la circulation de l'air doit être interrompue dans l'espace 13.
Le capteur solaire qui vient d'être décrit permet donc, cumulativement ou sélectivement, de réchauf- fer un fluide caloporteur (eau) circulant dans les con¬ duits 4 et un gaz (air) traversant l'espace 13.
La figure 2 représente une variante de réalisa¬ tion de 1'absorbeur 1. La structure de 1 » absorbeur 1* de la figure 2 reste identique à celle de l' absorbeur 1, sa- voir une succession de panneaux 6, 7 d'inclinaison diffé¬ rente formant des dièdres et se raccordant les uns aux autres, dans les dièdres rentrant; par des gouttières respectives 3, ouvertes vers l'intérieur des dièdres, et enserrant élastiquement des conduits 4 parcourus par un fluide caloporteur.
La différence existant par rapport au mode de réalisation précédent tient au fait que l'absorbeur est conçu pour être utilisé en position inclinée de manière telle que l'axe (TU) d'alignement des centres des gout- tières soit orthogonal à l'axe (RS) joignant le lieu d'u¬ tilisation à l'équinoxe du soleil (flèche E) . Les panneaux
6 et 7 sont alors situés symétriquement par rapport à l'axe (RS) ou à des axes parallèles à celui-ci ; autrement dit les plans P'. et P'- contenant les panneaux 6 et 7 forment un même angle par rapport à l'axe (RS) et l'angle α' formé par ces panneaux peut être choisi approximative¬ ment égal à l'angle compris entre les solstices d'hiver et d'été (flèches S, et S,), soit approximativement 47°.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au con¬ traire, toutes les variantes.
Le capteur solaire agencé conformément à l'inven¬ tion peut être disposé sur des façades d'immeubles, en ap- pui sur des barrières, des gardes-fous de terrasses, des balcons, contre un mur ou une clôture, sur le bandeau dis¬ ponible sous les gouttières de maisons, en intégration totale dans des façades d'immeubles agencés pour être chauffés à l'aide de l'énergie solaire. Le capteur solaire de l'invention peut s'intégrer facilement dans des habi¬ tationsindividuelles légères utilisant un chauffage à air chaud.
Des applications particulièrement intéressantes peuvent être le séchage de céréales, de fourrages, l'élé- vation de température et la régulation de l'hygrométrie dans des serres, le chauffage de l'eau et de l'air dans des piscines, le chauffage de l'eau sanitaire, etc.
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Next Patent: TEMPERATURE CONDITIONING APPARATUS FOR COOLING OR HEATING LIQUIDS HELD IN RECEPTACLES