MEMOIRE DESCRIPTIF
CAPTEUR SOLAIRE DE FORME CIRCULAIRE
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On assiste, de nos jours, à une véritable révolution dans le domaine énergétique.-Le pétrole, énergie de base depuis la seconde guerre mondiale, a augmenté de prix de plus de
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doublé. Or, après les besoins de l'industrie et des transports, c'est le chauffage des habitations qui en est le plus
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la dépense commence à devenir excessive.. " On brûle son argent ! " - dit le public pour qui le dilemne va devenir Il geler ou se priver ".. Mais, heureusement, il existe
des ressources énergétiques auxquelles on commence à songer sérieusement, l'énergie solaire notamment qui présente l'avantage de se renouveler sans cesse et, par conséquent, de ne jamais risquer de nous faire défaut.
Aussi, le but de la présente invention est-il d'utiliser l'énergie solaire pour réduire les frais de chauffage, tout en nous libérant progressivement de l'assujetissement à l'emploi de ces coûteux produits pétroliers.
L'ETAT DE LA TECHNIQUE
Il existe - chacun le sait - deux sortes de dispositifs
en vue de capter l'énergie solaire. Il y a les capteurs qui fonctionnent à l'eau. Ce sont les pius nombreux actuellement. Mais il y a aussi ceux qui utilisent l'air comme moyen de transporter les calories.
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Et cela en dépit des inconvénients que présente également celui-ci, mais auxquels la présente invention s'efforce précisément de remédier? Examinons donc la question :
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car il s'échauffe plus vite, ce qui a une grande importance surtout pendant la mauvaise saison où le soleil fait souvent de brèves apparitions.
2) Comme véhicule de chaleur, l'air est handicapé sur ce
point car il se refroidit plus vite que l'eau.
Or, la présente invention a précisément pour objet un dispositif caractérisé par sa rapidité de captage de l'air dès qu'il est chaud afin de le mettre à l'abri de son refroidissement dans un compartiment intérieur duement calorifugé, d'où. la chaleur sera répartie vers
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L'auteur de la présente invention, visant avant tout la facilité pour le consommateur, a axé son invention sur le capteur à air,non pas à cause de son rendement théorique, mais bien de son utilité pratique,étant donné que c'est un système sans problèmes.
L'invention concerne donc un dispositif intégré utilisant l'énergie thermique fournie par les rayons du soleil en vue de la production directe de chaleur.
Or, l'exploitation des ressources de l'énergie solaire étant un art encore récent, il a été jugé bon d'entrer ici dans de plus amples détails qu'il n'est généralement coutume de le faire pour une demande de brevet d'invention.
Dans le dispositif original de la présente invention,
il y a lieu de distinguer nettement deux parties :
I) à l'extérieur, au dessus du toit, le capteur solaire,
2) à l'intérieur, en dessous du toit, les accessoires
de son fonctionnement, ainsi que l'emmagasinage et la distribution de l'air chaud.
Le capteur solaire selon l'invention.
En ce qui concerne les chiffres et les lettres reproduits sur les dessins, précisons tout d'abord ce qui suit :
les chiffres sont identiques aux numéros d'ordre des revendications ; les lettres se rapportent aux explications données dans le mémoire descriptif ci-après.
La forme du capteur est caractérisée par son contour circulaire (I), l'inventeur ayant estimé que cette forme permettait de mieux suivre la trajectoire du soleil autour de la terre et de mieux capter les rayons obliques du soleil levant ou couchant, ainsi que du soleil hivernal, époque au cours de laquelle on a le plus besoin de chaleur. Si les figures A et B représentent le capteur vu en perspective (A) et vu d'en haut (B), la figure C montre une coupe verticale avec les détails caractéristiques
de l'invention. D'abord, la forme de dôme, tirant parti du mouvement ascensionnel de l'air chauffé par le soleil (3), en vue de le concentrer en un seul point, réalisant ainsi une sorte de "cloche à chaleur". Sur le dessin, les petites flèches indiquent le mouvement ascensionnel de l'air.
La base du capteur comprend : le corps isolant et le
corps chauffant.
Le corps isolant constitue la base même du capteur (a) .
Ce "substratum" est une couche de matière isolante, mauvaise conductrice de la chaleur, placée sous la plaque active
et lui servant de support. Ce matelas d'isolation pourra
se faire en mousse de polyuréthane ou de polyvinyle, en
une couche ou en deux, l'une étant rigide et l'autre souple.
Le corps chauffant (b) est le générateur de chaleur qui transforme les rayons lumineux du soleil en air chaud.
Il est généralement constitué d'une fine tôle d'acier, cuivre ou aluminium peinte de couleur noire: mate. Il pourrait être appelé "radiateur héliothermique".
L'élément "couvreur" du capteur est le vélum, c'est-à-dire un film plastique, d'une seule pièce et suffisamment résistant, servant de couverture au capteur. Un double film
est inutile car cela est plus coûteux et, en outre, enlève une partie de la lumière solaire. (voir 4). Comparé au verre, le film plastique, étant plus mince, laisse passer plus de lumière, mais son grand défaut est son manque de rigidité. S'il ne se brise jamais comme le verre, il faut qu'il soit bien tendu sinon il flatte et claque sous les coups de vent,
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plastique, bien tendu, supporte mieux les intempéries. Suivant l'invention (voir figures A,B et C), le film est maintenu pour éviter le flottement par des cables stabilisateurs allant du sommet jusqu'à la périphérie et qui alternent, l'un au dessus, l'autre au dessous, à la façon d'un soufflet. Le dôme du capteur solaire ressemble à
un parapluie dont les bords, au lieu d'être plats, seraient alternativement saillants, puis rentrants en accordéon.
L'invention se présente comme une sorte de coupole
dont le dôme est soutenu à l'intérieur du capteur
par une armature (5) constituée de montants aux pieds écartés à leur base en vue d'éviter le déversement,
ces pieds pouvant se rapprocher ou s'écarter, en variante, en vue de faire monter ou descendre la sphère centrale
et augmenter ou diminuer la pente du vélum et régler
la tension du film de couverture, une autre variante consistant en un système télescopique ayant le même effet.
Posée au sommet de cette armature servant de support central, se trouve une sphère (7) en claire-voie pour laisser
passer l'air et réalisable au moyen de lames de ressort entrecroisées. Cette sphère élastique est surmontée d'un coussin en mousse de plastique sur lequel repose le film
de couverture. Un anneau (c)o� est fixé un cable-vibrateur dont les secousses permettront de faire glisser les gouttes de pluie et assurer la transparence du vélum. Cet effet
de vibration sera obtenu par un moyen fonctionnant,
soit manuellement en tirant une manette, soit mécanique-
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Le réflecteur, ou miroir solaire, complète avantageusement
le capteur solaire, d'une part en le protégeant des vents froids du Nord et de l'Est et, d'autre part, en captant
les rayons obliques du soleil hivernal et les réfléchissant vers le capteur. Il est formé en quartier de lune, large au milieu et $' amincissant aux extrémités latérales.
Son inclinaison pouvant s'ajuster suivant les saisons.(d) La deuxième partie du dispositif, selon l'invention, est
ce qui se_trouve sous le toit, à l'intérieur de l'immeuble.
Au travers de la plate-forme du toit (e) est pratiquée une ouverture carrée de 25 cm. de côté, par laquelle passera
la buse (f) servant à aspirer l'air surchauffé par le soleil et accumulé sous la coupole du vélum, et qui sera remplacé non par de l'air froid du dehors, mais par de l'air encore tiède repris à l'intérieur de l'immeuble et passant par l'intervalle compris entre la buse ronde et le trou oarr�.
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rapidement. Dès qu'il est chaud, il faut donc le soutirer dans le capteur, la chaleur se perdant vite en cours de route. Aussi est-il nécessaire que son passage entre le capteur
et le bac calorifugé du plénum soit aussi court et rapide
que possible. Il est possible que, dans certaines régions,
un deuxième ventilateur soit nécessaire, prélevant parfois dans le plénum de l'air chaud pour le renvoyer dans le capteur, et cela en vue de faire fondre la neige qui le recouvre et rétablir la transparence du vélum plastique.Mais
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"vacuum". Ce réservoir accumulateur de chaleur contient de l'air chaud ayant une légère surpression, par exemple
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pour le chasser dans les conduits de distribution.
En résumé, l'air qui se trouve dans le capteur, sitôt surchauffé par l'énergie solaire, est aussitôt aspiré
par un ventilateur commandé par thermostat et soufflé dans le plénum. Celui-ci sera, le mieux possible, calorifugé et étanche, ne laissant pas échapper l'air.
Cependant, les calories qui s'en échapperaient dans l'immeuble ne sont pas perdues puisqu'elles contribueraient de toute façon à son chauffage en se mélangeant à l'air ambiant. Les fuites d'air, aussi bien dans le plénum
que dans les canalisations unt plus d'importance car elles constitueraient une chute de la pression, nuisant ainsi
à l'acheminement de l'air chaud aux endroits requis.
L'avantage du capteur solaire � air sur ceux qui emploient l'eau comme élément caloporteur est que l'air est sec, chaud et surtout.. léger ! Pratiquement, il ne pèse rien. C'est pourquoi, aussi bien le plénum que les conduits
de distribution de la chaleur, peuvent être réalisés en matériaux très légers pourvu qu'ils soient étanches,
par exemple en carton plastifié, dont l'intérieur serait garni de feuilles fines en aluminium, telles qu'on les emploie pour l'emballage et la cuisine et qui, collées
sur le carton, du côté intérieur, assurent une réflectivité
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minium réflectif sur les parois internes des conduits et du plénum est un excellent moyen pour diminuer les déperditions de chaleur et prolonger la durée d'utilisation. Ainsi, les heures ensolleillées seront mises à profit
en accumulant de la chaleur pour les soirées froides.
La figure D, selon le dessin, expose une variante de réduit à chaleur, aménagé dans l'angle inoccuppé d'une pièce de l'immeuble. C'est le réservoir calorifique en triangle.
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chaud pulsé par le ventilateur et qui remonte ensuite dans la partie h qui est le réservoir proprement dit, la bouche de prise de chaleur située sous le plafond. C'est par cette ouverture qu'on pourra, au fur et à mesure qu'on le pourra, introduire dans le compartiment h, des déchets ou "chutes" de fine tôle de cuivre, aluminium ou, à défaut, d'acier préalablement tordue en forme de vrille ou tire-bouchon ,
en vue de laisser passer l'air chaud et qui constitueront
un excellent accumulateur de chaleur.
La figure E, selon le dessin, représente une variante d'utilisation de l'invention pour l'horticulture.
Il s'agit, en l'occurence, d'une serre de forme arrondie
et dont le toit sert de capteur solaire selon l'invention, les parois étant constituées en plastique transparent.
L'air chaud du capteur est envoyé par la buse i jusque
dans le soubassement J garni de galets ou pierres constituant le réservoir de chaleur. Cette variante d'utilisation agricole ou horticole est très prometteuse. Cela permettrait, en effet, de fournir à peu de frais de l'air chaud et sec, par exemple, pour réduire de 50 à 75% la durée de séchage
des grains ou autres récoltes lorsque l'été est pluvieux.
Or, étant donné l'intérêt élevé du prêt de l'argent, toute accélération de mise en vente est payable et profitable
à la collectivité.
En terminant signalons que, pour l'utilisateur d'un capteur solaire, les calories qu'il peut en retirer n'ont pas toutes la même valeur. Pour lui, elles valent dix fois plus en hiver qu'en été. Or, pendant la mauvaise saison, le soleil brille souvent entre deux chutes de neige ou averses de pluie.
A ce moment, le capteur doit être immédiatement prêt à fonctionner et c'est précisément cela la grande qualité de
la nouvelle conception de cette invention. Grosso modo, les heures d'ensoleillement sont estimées, en Belgique, entre
1400 et I700 heures par an, mais on ne connaît pas la répartition entre l'ensoleillement diffus et direct.Il est donc difficile, sinon impossible, d'établir des hypothèses de rendement, d'autant plus qu'il existe des avantages qu'on ne peut ni chiffrer ni, pour autant, négliger. Comme, par exemple, l'économie réalisable sur l'installation. Car, si le capteur avec ses accessoires de fonctionnement (thermostat, ventilateur et valve) est monté par une firme ou un organisme spécialisé, les aménagements intérieurs(plénum et conduits d'alimentation) pourront être faits par l'utilisateur sans l'aide d'une main-d'oeuvre spécialisée, si coûteuse actuellement.
D'autres avantages collectifs plaident pour une diffusion rapide de l'emploi de l'énergie solaire : diminution de
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des paiements, création de nouvelles entreprises et, par conséquent, création de nouveaux emplois.
Capteur solaire caractérisé par sa RONDEUR, cette forme ayant été choisie pour s'adapter à l'orbite décrite par le soleil dans le ciel,:- le pourtour circulaire étant réalisé en lignes courbes ou brisées et l'ensemble présentant la forme d'un cercle complet ou d'un secteur de cercle.
DESCRIPTIVE MEMORY
CIRCULAR SHAPE SOLAR COLLECTOR
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Today, we are witnessing a veritable revolution in the energy field. - Oil, a staple energy since the Second World War, has increased in price by more than
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double. However, after the needs of industry and transport, it is home heating that is the most
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the expense begins to become excessive .. "We burn our money!" - says the public for whom the dilemma will become It will freeze or deprive itself ".. But, fortunately, there are
energy resources that we are starting to think seriously about, solar energy in particular, which has the advantage of constantly renewing itself and, therefore, never risking failure.
Also, the purpose of the present invention is to use solar energy to reduce heating costs, while gradually freeing us from the subjugation to the use of these expensive petroleum products.
THE STATE OF THE ART
There are - everyone knows - two kinds of devices
in order to harness solar energy. There are sensors that work with water. These are the most numerous currently. But there are also those who use air as a means of transporting calories.
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And this in spite of the disadvantages which this one also presents, but which the present invention endeavors precisely to remedy? So let's examine the question:
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because it heats up faster, which is very important especially during the bad season when the sun often makes brief appearances.
2) As a heat vehicle, the air is disabled on this
point because it cools faster than water.
However, the present invention specifically relates to a device characterized by its speed of capture of the air as soon as it is hot in order to protect it from its cooling in an interior compartment slightly insulated, hence. heat will be distributed to
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The author of the present invention, aiming above all at ease for the consumer, focused his invention on the air sensor, not because of its theoretical efficiency, but indeed of its practical utility, since it is a system without problems.
The invention therefore relates to an integrated device using thermal energy supplied by the sun's rays for the direct production of heat.
However, the exploitation of solar energy resources being an art still recent, it was considered good to enter here in more details than it is generally customary to do it for a patent application for invention.
In the original device of the present invention,
two parts should be clearly distinguished:
I) outside, above the roof, the solar collector,
2) inside, below the roof, the accessories
of its operation, as well as the storage and distribution of hot air.
The solar collector according to the invention.
With regard to the numbers and letters reproduced on the drawings, let us first of all specify the following:
the figures are identical to the serial numbers of the claims; the letters relate to the explanations given in the description below.
The shape of the sensor is characterized by its circular outline (I), the inventor having considered that this shape made it possible to better follow the path of the sun around the earth and to better capture the oblique rays of the rising or setting sun, as well as the winter sun, when we need heat the most. If figures A and B represent the sensor seen in perspective (A) and seen from above (B), figure C shows a vertical section with the characteristic details
of the invention. First, the dome shape, taking advantage of the upward movement of the air heated by the sun (3), with a view to concentrating it in a single point, thus achieving a kind of "heat bell". In the drawing, the small arrows indicate the upward movement of the air.
The base of the sensor includes: the insulating body and the
heating body.
The insulating body forms the very basis of the sensor (a).
This "substratum" is a layer of insulating material, poor conductor of heat, placed under the active plate
and serving as a support. This insulation mattress can
be made of polyurethane or polyvinyl foam,
one layer or two, one being rigid and the other flexible.
The heating element (b) is the heat generator which transforms the light rays of the sun into hot air.
It is generally made of a thin sheet of steel, copper or aluminum painted black: mat. It could be called "solar thermal radiator".
The "covering" element of the sensor is the velum, that is to say a plastic film, in one piece and sufficiently resistant, serving as a cover for the sensor. A double film
is unnecessary because it is more expensive and, moreover, removes some of the sunlight. (see 4). Compared to glass, the plastic film, being thinner, lets in more light, but its great defect is its lack of rigidity. If it never shatters like glass, it must be well stretched otherwise it flatters and slaps under the gusts of wind,
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plastic, well stretched, better withstands bad weather. According to the invention (see Figures A, B and C), the film is held to prevent floating by stabilizing cables going from the top to the periphery and which alternate, one above, the other below, like a bellows. The dome of the solar collector looks like
an umbrella whose edges, instead of being flat, would be alternately protruding, then tucked in accordion.
The invention is presented as a kind of dome
whose dome is supported inside the sensor
by a frame (5) made up of uprights with feet apart at their base in order to avoid spillage,
these feet being able to approach or move away, as a variant, in order to raise or lower the central sphere
and increase or decrease the slope of the velum and adjust
the tension of the cover film, another variant consisting of a telescopic system having the same effect.
Placed at the top of this frame serving as central support, there is a sphere (7) in lattice to leave
pass air and achievable by means of interlocking spring blades. This elastic sphere is surmounted by a plastic foam cushion on which the film rests
cover. A ring (c) o � is attached a cable-vibrator whose shaking will allow the raindrops to slide and ensure the transparency of the canopy. This effect
of vibration will be obtained by a working means,
either manually by pulling a lever, or mechanical-
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The reflector, or solar mirror, advantageously completes
the solar collector, on the one hand by protecting it from the cold north and east winds and, on the other hand, by capturing
the oblique rays of the winter sun and reflecting them towards the sensor. It is shaped like a quarter of a moon, wide in the middle and $ 'slimming at the lateral ends.
Its inclination can be adjusted according to the seasons. (D) The second part of the device according to the invention is
which is under the roof, inside the building.
Through the roof platform (e) is made a 25 cm square opening. side, through which will pass
the nozzle (f) used to suck in the air overheated by the sun and accumulated under the dome of the canopy, and which will be replaced not by cold air from outside, but by air still warm taken up inside of the building and passing through the interval between the round nozzle and the hole oarr �.
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quickly. As soon as it is hot, it must therefore be removed from the sensor, the heat being lost quickly on the way. It is therefore necessary that its passage between the sensor
and the insulated plenum tank is as short and fast
as possible. In some areas,
a second fan is necessary, sometimes taking hot air from the plenum to return it to the sensor, in order to melt the snow covering it and restore the transparency of the plastic canopy.
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"vacuum". This heat storage tank contains hot air with a slight overpressure, for example
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to drive it out into the distribution pipes.
In summary, the air which is in the collector, as soon as overheated by solar energy, is immediately sucked
by a thermostatically controlled fan and blown into the plenum. This will be, as best as possible, insulated and waterproof, not letting the air escape.
However, the calories that escape from it in the building are not lost since they would anyway contribute to its heating by mixing with the ambient air. Air leaks, both in the plenum
than in pipelines, more important because they would constitute a drop in pressure, thus harming
the supply of hot air to the required places.
The advantage of the solar collector � air on those who use water as a heat transfer element is that the air is dry, hot and above all .. light! Practically, it weighs nothing. Therefore, both the plenum and the ducts
heat distribution, can be made of very light materials provided they are waterproof,
for example in plasticized cardboard, the interior of which would be lined with thin aluminum sheets, as used for packaging and cooking and which, glued
on the cardboard, on the inside, provide reflectivity
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reflective minium on the inner walls of the ducts and plenum is an excellent way to reduce heat loss and extend the duration of use. Thus, the sunny hours will be used
by accumulating heat for cold evenings.
Figure D, according to the drawing, shows a variant of a heat reduced, arranged in the unintended corner of a room in the building. It is the heat reservoir in a triangle.
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hot pulsed by the fan and which then rises in part h which is the tank itself, the heat intake port located under the ceiling. It is through this opening that we can, as and when we can, introduce into compartment h, waste or "scraps" of thin sheet of copper, aluminum or, failing that, steel beforehand twisted into a tendril or corkscrew,
to allow hot air to pass through and which will constitute
an excellent heat accumulator.
Figure E, according to the drawing, shows a variant use of the invention for horticulture.
It is, in this case, a greenhouse of rounded shape
and whose roof serves as a solar collector according to the invention, the walls being made of transparent plastic.
The hot air from the sensor is sent through the nozzle i to
in the J base, covered with pebbles or stones constituting the heat reservoir. This variant of agricultural or horticultural use is very promising. This would, in fact, provide inexpensive hot and dry air, for example, to reduce the drying time by 50 to 75%
grains or other crops when the summer is rainy.
However, given the high interest of the loan of money, any acceleration of sale is payable and profitable
to the community.
In closing, note that for the user of a solar collector, the calories he can get from it do not all have the same value. For him, they are worth ten times more in winter than in summer. However, during the bad season, the sun often shines between two snowfalls or rain showers.
At this point, the sensor must be immediately ready for operation and this is precisely the high quality of
the new conception of this invention. Roughly speaking, the hours of sunshine are estimated, in Belgium, between
1,400 and 1,700 hours per year, but we do not know the distribution between diffuse and direct sunshine. It is therefore difficult, if not impossible, to establish yield hypotheses, especially since there are advantages we can neither quantify nor, however, neglect. Like, for example, the savings possible on the installation. Because, if the sensor with its operating accessories (thermostat, fan and valve) is mounted by a firm or a specialized organization, the interior fittings (plenum and supply ducts) can be made by the user without the help of '' specialized labor, so expensive today.
Other collective advantages plead for a rapid diffusion of the use of solar energy: reduction of
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payments, creating new businesses and, therefore, creating new jobs.
Solar collector characterized by its ROUND, this shape having been chosen to adapt to the orbit described by the sun in the sky,: - the circular periphery being produced in curved or broken lines and the whole having the shape of a full circle or a circle sector.