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collecteur solaire du type thermique.
La présente invention à pour effet d'améliorer le rendement des collecteurs solaires en perfectionnant, et le recouvrement de surface de l'absorbeur, et l'isolement thermique de l'appareil couplé à un effet de serre, diminuant la réemission de radiation ainsi qu'en permettant le chauffage sur les deux faces de l'échangeur-absorbeur par effet de miroirs.
L'invention permet aussi d'utiliser l'appareil comme seul recouvrement d'habitation en associant ses capacités isolantes, et en imaginant une intégration complète du réseau aller retour du liquide caloporteur dans le seul appareil, ainsi qu'une géométrie particulière des bords de l'appareil qui permet une parfaite étanchéité même par grandes précipitations fluviales.
Antécédents.
L'emploi de collecteurs thermiques remonte à l'antiquité mais ce n'est que très récemment que l'on a trouvé des possibilités réelles pour améliorer leurs rendements. Parmis ces améliorations : 1) Les absorbeurs à recouvrement de zinc associés au chrome-nickel.
2) Les collecteurs utilisant une technique d'isolation par vide poussé.
3) Les absorbeurs recouverts en plus d'une matière conductrice à effet diode pour photons.
Ces absorbeurs sont souvent du type à reservoir intégré.
4) Les collecteurs intégrables en toit.
5) Les collecteurs intégrant un échangeur de chaleur supplémentaire et permattant la pose d'un seul tuyau pour liquide caloporteur.
La présente invention améliore le recouvrement sélectif en freinant la transmission de rayonnement par la présence d'atomes à effets inhibiteurs sur neutrons.
Ceux-ci sont combinés à des améliorants de conductibilités électriques sur d'autres atomes.
Une autre amélioration est le fait de respecter la proportion de métal magnétisable pour aider à la transformation en chaleur certaines fréquences de rayonnement solaire.
Une amélioration supplémentaire est le fait que l'isolation est combinée dans un gaz qui, en plus, permet des effets de serres dont les points d'actions se situent sur des domaines différents tous liés aux contrôles des pertes thermiques.
Une amélioration logique est le fait d'employer de manière combinée l'absorbeur solaire qui est un échangeur à plaque à micro circuits et dont les performances sont connues.
L'amélioration du comportement mécanique est obtenue par l'incorporation de replis sur les bouts dans le sens de la longueur. Ces replis incluant les conduites d'amenée du liquide thermique.-
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Un avantage complémentaire a été obtenu en utilisant un miroir de réflexion de rayonnements extérieurs à l'absorbeur pour les rediriger vers la face de l'absorbeur non exposé au soleil et ce, avec une géométrie telle qu'elle ne nécessite pas d'appareil de suivi solaire.
Une dernière amélioration inhérente au type de collecteur intégrable au toit est le fait que la partie photoconductrice de l'enveloppe est bombée et surélevée, de façon non seulement à faciliter l'écoulement des eaux mais aussi à diminuer les dépôts de neige et de poussières sur ces faces.
Cette particularité d'intégration au toit va de pair avec une forme géométrique de profils d'emboitement qui assurent une étanchéité parfaite des recouvrements et permettent ainsi l'emploi de ces collecteurs comme recouvrements et isolants des toits de bâtiments. Comme ces collecteurs sont muni de deux tubes, un d'entrée et un autre de sortie, du type à emboitement rapide, il s'ensuit une plus grande facilité de placement.
Description détaillées : A) Couche traitée superficiellement.
Une première couche d'adhérence est une fixation gavanoplastique de nickel, suivie d'un dépôt plus précis mais par le même procédé et fixant la cadmium sur le nickel. L'emploi rapproché d'électrodes facilite la répartition uniforme du métal. Ce procédé est basique.
S'ensuit alors le passage dans une solution activée électriquement et composée essentiellement d'eau très pure contenant en suspention une très légère concentration d'acide chromique associé à du dichromate d'argent, mmédiatement après ce passage la tôle est chaufée et sèchée.
Vient ensuite une opérations d'oxydo réducteur dirigée, où un mélange d'acide borique anhydrique et de cuivre est initialement appliqué par friction mécanique. Dès l'initiation de réaction, s'ensuit une application de chlorate d'aluminium acidifié légèrement par de l'acide chloridrique. La réaction est arrêtée par action d'une injection de vapeur d'eau.
Après friction mécanique à l'aide d'un textile doux, l'absorbeur est isolé de l'air ambiant. Le recouvrement aura un aspect grisâtre à reflet verts. Sa structure sera uniforme et un poinçonnage du type "soudure à résistance" devra rendre une apparence cuivrée au point ainsi traité. La courbe de montée en température d'une tôle de fer ainsi traitée, comparée à une autre de support identique mais avec traitement dit au"chrome noir", devra être plus rapide de 20% sur l'échelle du temps (à exposition solaire équivalentes) L'échelles des températures obtenues devra être au moins supérieur de 25% si elle est comparée au même échantillon de références précédemment décrites.
L'action du bore sur l'aluminium et le cuivre devra se controler par une conductibilité électrique avec {} = 0,022 mesurée sans support ferreux.
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Un traitement préalable avant galvanoplastic et par procédé de grenaillage améliore très légèrement la courbe de montée en température et est sans incidence sur les niveaux.
L'emploi, comme support, d'acier doux, perméable et magnétique est préferable à un support de cuivre même si celui-ci est ensuite traité par des couches à propriétées magnétiques. Cette caractéristiques s'accentue surtout lorsque l'intensité solaire diminue (effet albedo et lumière diffuse).
B) Emploi de gaz isolants, combinés à des gaz d'effets de serre Certains gaz laissent passer plus de rayonnements solaires mais retiennent moins les rayonnements réemis à partir de la matière, s'autre sont meilleurs isolants mais peuvent diminuer la conductibilité photonique qui doit atteindre l'absorbeur.
L'emploi de plusieurs gaz aux propriétés d'effets de serre et d'isolation mais, de propriétés différentes, est un compromis utile.
Gaz isolant Un gaz isolant est d'abord un gaz à faible coefficient de convection. Pour être ainsi caractérisé, le gaz doit avoir une densité la plus lourde possible et être très peu conducteur. Beaucoup de ces gaz absorbent des quantités considérables de rayonnement solaire avant que ce rayonnement ne puisse atteindre l'absorbeur. Une manière de procéder est d'en user moins par mètres cubes occupables. (diminuer la pression) Ce faisant, on crée une difficulté technique supplémentaire liée à la technique de mise sous vide et au phénomène de porosité des matériaux. Il est alors préférable d'utiliser un vide poussé beaucoup plus efficace.
Une autre manière est de combiner plusieurs gaz aux propriétés différentes et de point de liquéfactions différentes, mais tous servant à diminuer les pertes de chaleur absorbée par le collecteur. Cette technique est difficile car elle ne permet pas d'arriver à des stabilité thermiques de gaz et peuvent provoquer des phénomènes de corrosions ou de décomposition de manière spontannément et sur un pourcentage aléatoire d'appareils produits. Un autre inconvenient peut-être une stratification autour de l'absorbeur et ce, en fonctions des températures obtenues.
Le fait de créer un mélange azéotropique plus adapté à partie d'un composé fluoré, telle
F6S peut constituer un compromis interessant si des constituants ont des propriétés tant isolantes que d'effet de serre et évite les inconvénients possibles dues à des instabilités ou à de mauvaises répartition de gaz.
L'adjonction de C02 au F6S augmente sa transparence et maintint un bon effet de serre.
Les propriétés physiques du gaz sont égaiements changées si l'on y ajoute un peu de N02. Il y a alors, meilleure disparition d'effets coloriés jaunâtres aux verdâtres et l'efficience du collecteur s'en trouve améliorée.
Les pressions générées par la chaleur solaire ne sont pas un inconvenient majeur tant que l'on s'en tient à une pression de plus ou moins 650mm Hg à 15 C au moment du remplissage.
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L'absorbeur, de par son traitement propre de surface et la présence des gaz décrits, et dans des rapports tels qu'ils ne provoquent ni précipités, ni acides, est capable de fonctionner à des rendements supérieurs à 90% pour autant que sa caractéristiques d'échangeur de chaleur soit optimalisée.
C) Type d'échangeur Un soin particulier a été donné à l'absorbeur en tant qu'échangeur thermique : -coéfficient global moyen de transmission"K"élevé K - valeur À. de 12. 000W/m2 oC/cm - facteur e très faible : 0,05 cm/parois - échangeur du type à plaque insérés entre deux tôles par soudure à compression/résistance et permettant une surface d'échange de 100% supérieure aux tôles classiques - micro canaux de drainage du liquide caloporteur - minimalisation des pertes periphériques sur retour ou venue par renforcement de sa structure mécanique, en doublant les bords extérieurs latéraux et en y formant un canal de conduit d'amenée ou de sortie du liquide caloporteur qui, de cette façon permet un At entrée/sortie/minimum, et un facteur"il" (performane thermique) amélioré.
Cette forme de tôle à circuits intégrés inclus dans la surface permet en outre de projeter la lumière latérale, et ce au moyen d'un miroir réfléchissant. Le tracé et les courbes ainsi que les relations de ce miroir sont les suivantes.
D) Formes du miroir :
Largeur de l'absorbeur 1
Largeur totale du miroir 1, 083
Profondeur totale miroir 1
Largeur total miroir 3, 4716
Hauteur du plan du miroir au dessus de celui-ci 1
Profondeur du miroir 2, 608 Premier angle de réflection (miroir droit) : 21
Corde de l'arc médian du miroir 1
Largeur total du miroir 1, 2017
Angle entre l'arc et le miroir plan de correction : 120
Rentrée du miroir plan de correction 1
Profondeur totale du miroir 1,6
Partie centrale du miroir : paralèlle au plan de l'absorbeur.
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La largeur de l'absorbeur est donc critique et l'angle du premier renvoi aussi. Il s'agit d'un plan en vecteur formant un angle de 210 avec la droite perpendiculaire au plan de l'absorbeur.
Ensuite, le miroir devient concave, formant le début d'un arc avec une corde, dans un angle de 15 entre corde et dérivée de l'arc au point de rencontre.
En rencontrant la droite perpendiculaire au plan de l'absorbeur, l'arc est interrompu et
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remplacé par un miroir plan étant droite et dont l'angle formé avec l'arc est de 1200.
Comme les formes sont des projections orthogonales à partir de l'axe formant perpendiculaire au plan de l'absorbeur mais étant milieu de la largeur, les mesures sont toutes identiques sur la même courbe de relevés décrite dans le sens de la largeur et expliquée ci-desssus.
Le collecteur se place Nord/Sud de haut en bas dans le sens de la longueur de l'absorbeur.
E) Forme de couvercle supérieur.
Le couvercle photoconducteur s'élève d'abord paralèllement à la perpendiculaire de l'absorbeur. Ensuite, il forme un arc de cercle. Les relations dimensionnelles sont les suivantes.
Hauteur du premier étage 1 Profondeur totale du miroir 1,6 Correspondance des limites du miroir aux limites du surélèvement ou premier étage.
Corde limite extérieur/milieu de l'absorbeur (par rapport à la perpendiculaire de l'absorbeur) : 300 Angle de cette corde avec la dérivée de l'arc aux points d'intersections : 130 Cette manière de faire permet moins d'accumulation de poussière sur le couvercle et provoque des mouvements de turbulences de vents, bénéfiques au nettoyage. Les pertes par diffraction sont moins élevées que dans un couvercle plan.
Positionnement de l'absorbeur au dessus du plan miroir 1
Profondeur totales du miroir 2,6
Les entrées et sorties de l'absorbeur forment, support de celui-ci dans le couvercle supérieur et sont scéllées hermétiquement. De même, il y a soudure entre les couvercles supérieurs et inférieurs.
F) Profils et emboitement pour assurer l'étanchéité oarfaite.
La superposition ou la pose d'un recouvrement d'édifice exige, emboitement et/ou profil des matériaux recouvrant, qu'ils soient tuiles, lucarnes ou tôles métalliques, ou films organiques.
De même, ce collecteur solaire présenté, puisqu'il assume les fonctions des matériaux de recouvrement et les fonctions isolatrices.
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Le mode de montage fait appel au recouvrement entre collecteur et simultanément à des profils d'arrêt d'eau. Il n'y a donc pas lieu de coller, souder ou utiliser des mastiques dans les parties limites entre collecteurs.
Des profils spéciaux sont prévus, d'autre part pour les limites entre collecteurs et autres matériaux recouvrant.
1) Partie antérieure : composée d'un profil à double épaisseur pour assurer l'isolation et l'herméticité. La seconde épaisseur est appliquée dans le sens de la largeur, légèrement en retrait de la bordure. Cette épaisseur correspond presque à la fin du doublage simple mâle du profil latéral ; tandis que le doublage femelle double, fini un peu plus en retrait.
2) Profil postérieur à plan surélevé correspondant à la double épaisseur. L'angle de surélévation est progressif. La bordure postérieure est doublée vers le bas d'une profondeur correspondant à l'épaisseur de la seconde épaisseur antérieur.
3) Profils latéraux.
Un des profils est une simple doublure vers le haut et l'autre est la correspondance inverse du premier. La première doublure est du type mâle. La seconde doublure apparentée à une moufle est du type femelle.
Les collecteurs sont maintenus sur leurs soutiens par des crochets spéciaux d'attacher mais en plus, les unions entre tuyaux solidarisent l'ensemble des collecteurs.
A titre d'exemple non limitatif, les dessins suivant aideront à mieux comprendre la description.
Figure l est une coupe frontale, dans le sens de la largeur, de l'absorbeur et dans lequel : a) est la partie chauffante b) sont les renforcements et les canaux d'amenée ou de retour Figure 2 est une coupe frontale dans les sens de la largeur du couvercle inférieur et plus spécialement des formes du miroirs et où a) est la première forme plane du miroir b) est l'arc de jonction c) est le miroir de réajustement d) est le miroir d'union gauche/droite Figure 3 est une coupe frontale dans le sens de la largeur du couvercle supérieur et où a) est la partie en surélévation b) est la coupole composée de deux arcs Figure 4 est une vue en plan des profils et où a) est le profil de double épaisseur b) est le profil de surélévation c) est la partie de recouvrement du collecteur suivant d) sont les profils latéraux
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e)
sont les tuyaux de solidification entre collecteurs.