Invention d'un capteur solaire.
<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1>
A. Principales particularités existant déjà dans d'autres capteurs
solaires.
1 - Capteur solaire où il y a le vide d'air.
2 - Capteur solaire où la tenue mécanique au vide d'air est réalisée
par l'utilisation d'entretoises disposées entre les parois sous pression atmosphérique (voir brevet N[deg.] 892.527 déposé par Studie-Centrum voor Kernergie).
3 - Capteur solaire où est utilisé un absorbeur à hautes propriétés
<EMI ID=3.1>
Les propriétés 1 et 3 caractérisent un capteur solaire dit "A HAUT RENDEMENT".
B. Particularités propres au brevet N[deg.] 893.950.
<EMI ID=4.1>
ne possédant que les seules parties strictement nécessaires.
C'est à dire : - un vitrage
- un carter muni d'entretoise
- un réservoir de stockage faisant fonction d'absorbeur solaire.
Sans aucun autre composant comme pompe, régulation, etc.
2. L'isolation du stockage de chaleur est constituée par le vide
et la faible émissivité des parois.
Appelons cette isolation SUPERISOLATION.
3. Le temps de réponse entre l'instant où le rayonnement solaire
frappe le vitrage du capteur et l'instant où la chaleur captée pénètre dans le stockage est le plus petit possible.
Aucun autre procédé ne peut faire mieux.
4. La densité de stockage par m2 de surface de vitrage va en diminuant de l'entrée à la sortie du capteur ; ce qui permet d'at-
<EMI ID=5.1>
(aussi élevées que dans un capteur "à haut rendement" sans stockage).
5. L'ensemble forme un caisson autoportant <EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
a) sans captage de chaleur solaire et sans stockage de calories. b) avec captage de chaleur solaire et sans stockage de calories. c) sans captage de chaleur solaire et avec stockage de calories. d) avec captage de chaleur solaire et avec stockage de calories.
<EMI ID=8.1>
Plancher porteur SUPERISOLANT destiné à la construction.
à) <EMI ID=9.1> d)
<EMI ID=10.1>
de parois sous vide SUPER ISOLANTES. a) <EMI ID=11.1> d)
9. Application : Fabrication de caisson SUPER ISOLANT et flottant
avec ou sans captage solaire, avec ou sans stockage solaire.
Exemple d'utilisation : caisson flottant pour piscine.
2. APPLICATION DU BREVET DE BASE N[deg.] 893.590 : CAISSON SUPERISOLANT
et flottant.
La remarque suivante est à ajouter au texte du brevet de base
(N[deg.] 893.950).
Dans le cas où le capteur solaire décrit est utilisé comme caisson flottant et capteur solaire(pour une piscine, par exemple), il est clair qu'il y a alors possibilité de supprimer le stockage de chaleur incorporé dans le capteur. La face absorbante du capteur est alors la face côté vitrage, de la paroi dorsale du capteur.
C'est cette face absorbante qui possède les caractéristiques de
<EMI ID=12.1>
Dans ce cas, c'est l'eau de la piscine elle-même qui sert de stockage et le caisson solaire est un capteur solaire, un isolant et aussi une protection contre la pollution de l'eau.
Cette utilisation de la face dorsale du capteur solaire comme surface absorbante a déjà été décrite dans le brevet de base, lors de l'utilisation du capteur solaire comme panneau auto-portant pour la construction.
3. APPLICATION DU BREVET DE BASE N[deg.] 893.950 : PERSIENNE PROTECTRICE
SUPERISOLANTE
a) Description.
La persienne est constituée, comme toute persienne, de "lattes" reliées entre elles par un mécanisme permettant l'articulation entre deux lattes.
La particularité de ces lattes est qu'elles sont en fait des cap-
<EMI ID=13.1>
brevet de base.
Dans leur version simplifiée, elles ne possèdent pas de stockage et sont alors simplement constituées de deux parties.
1[deg.]/ un vitrage possédant les qualités déjà décrites au brevet
de base.
2[deg.]/ une cuve ou caisson, dont la face dorsale, côté vitrage,
<EMI ID=14.1>
Des entretoises sont placées entre la cuve et le vitrage si la seule résistance à la flexion de la cuve et du vitrage est insuffisante.
Chaque latte est pourvue d'un embout pour y faire le vide d'air.
L'articulation entre deux lattes est constituée d'un ruban plat et souple dont. la résistance à la traction est suffisante pour supporter les efforts de traction sur la pers sienne. Ce ruban est coincé entre la "cuve" et le vitrage de chacune des deux lattes adjacentes.
La pression maintient ces rubans en place. Un ourlet confectionné sur chaque bord du ruban sert de butée.
Le dessin ci-joint explicite cette description.
Ce ruban est donc aussi long que la latte et il possède une étanchéité suffisante.
Note complémentaire.
Afin de diminuer l'effet du "pont thermique" entre la face dorsale de la cuve et le vitrage, la face dorsale (qui constitue l'absorbeur sur sa face tournée vers le vitrage) est séparée du vitrage par une épaisseur de matériau isolant suffisamment résistant à la compression et étanche à l'air. Si ce matériau isolant n'est pas étanche à l'air, un film de matériau étanche est placé du côté externe de cet isolant (voir dessin variante
1 et 2) De plus, si ce matériau isolant est suffisamment souple en surface, il peut servir de joint d'étanchéité par lui-même.
Dans ce cas, les joints d'étanchéité de la variante 1 (voir dessin) sont supprimés.
Exemple : - Mousse à base de P.V.C.
- Mousse de polyuréthane. b) Utilisation.
- Persienne isolante et solaire : à placer du côté intérieur des vitrages des maisons.
- Persienne isolante, solaire, flottante et protectrice contre la pollution : à placer sur le plan d'eau des piscines. c) Particularités.
1[deg.]/ Persienne capteur solaire de "haut rendement"
(voir définition ci-avant).
2[deg.]/ Persienne SUPERISOLANTE (voir définition ci-avant).
3[deg.]/ Le système d'articulation entre deux lattes est nouveau.
L'ancrage des rubans sur les lattes est aussi une nouveauté.
4[deg.]/ L'effet isolant est réalisé en grande partie par la fait que
la section de passage offerte au flux de chaleur est beaucoup plus petite aux flancs de cuve ,pour le flux se dirigeant
vers le côté extérieur(côté vitrage),qu'à la paroi dorsale,
pour le flux se dirigeant, vers le coté intérieur(=flux utile),
<EMI ID=15.1>
4. SIMPLIFICATION DE LA CONSTRUCTION DU CAPTEUR SOLAIRE DU BREVET
DE BASE (N[deg.] 893.950) .
a) Description.
<EMI ID=16.1>
- Les fonctions des parties de base restent les mêmes.
C'est à dire : - Vitrage
- Réservoir(s) de stockage
- Cuve.
- Les différences essentielles sont :
- Les entretoises sont supprimées.
- Le poids au m2 est beaucoup plus petit.
Pour cela, la forme de la cuve a été modifiée et le matériau de cuve ne travaille pratiquement qu'à la compression ce qui permet d'utiliser des matériaux nettement plus légers.
- Des différences de détail apparaissent dans le dessin des réservoirs mais elles ne doivent pas être considérées comme différences spécifiques à ces nouvelles formes de cuve de capteur. Autrement dit, elles sont applicables aussi à la première forme de cuve de capteur décrite dans la solution de base.
2[deg.]/ Variante 1. -7-
<EMI ID=17.1> a) un vitrage : voir brevet de base (N[deg.] 893.590 page 2). b) un nombre n de réservoir : voir brevet de base page 2).
remarque : dans le dessin ci-joint, ces n réservoirs ont été connectés "en série" mais ils auraient pu aussi être connectés "en parallèle" comme dans le dessin du brevet de base.
c) l'absorbeur : voir brevet de base (page 4). d) la cuve : (voir page 5 du brevet de base).
- Toutes autres choses étant inchangées par ailleurs, la cuve a une forme telle qu'elle entoure chaque réservoir (voir dessin) en s'appuyant sur le vitrage entre chaque réservoir. La paroi de la cuve a une épaisseur quasi-constante.
- La forme de la cuve est telle que le matériau utilisé travaille presque intégralement à la compression, contrairement à la solution du brevet de base.
Au besoin, une armature incorporée reprend les petits efforts de flexion locaux si le matériau utilisé ne peut les reprendre lui-même, entre autre si le caisson est autoportant dans son ensemble.
- La forme des alvéoles de cuve dans lesquelles sont logés les réservoirs a une forme telle que les sollicitations de compression de l'ensemble soit les mieux réparties possibles.
- Soit demi-circulaire (voir dessin variante 1).
- Soit en forme de porte d'église "romane" (voir dessin variante2).
- Soit en forme de porte d'église "gothique".
- Soit une solution intermédiaire.
La forme "porte d'église romane" présente le plus petit rapport encombrement en surface / volume de stockage, en même temps que
le plus petit rapport épaisseur hors tout du capteur /
volume de stockage.
(voir dessin en traits mixtes variante 2).
- La distance X entre deux bords adjacents d'alvéoles (voir dessins 1 et 2) est fonction de la résistance à la compression du matériau utilisé.
La mime chose peut-être dite de la distance Y qui détermine l'épaisseur de la paroi au droit du fond de l'alvéole.
Les distances X et Y conditionnent le volume de matière de cuve utilisé et donc aussi, en tenant compte de la densité du matériau utilisé, le poids de la cuve par m2 de vitrage.
Le classement. suivant de matériau utilisable a été fait et comparé au poids P par m2 de la solution du brevet de base, pour une épais-
<EMI ID=18.1>
<EMI ID=19.1>
Remarque : l'utilisation de la mousse de polystyrène expansée ou
extrudée pénalise fortement l'encombrement en surface de vitrage du capteur.
- La cuve doit être étanche à l'air extérieur au capteur.
Pour réaliser cela, ou bien le matériau utilisé doit être étanche
par lui-même,
ou bien, on utilise une feuille d'étanchéité placée du côté extérieur de la paroi de cuve
(voir dessin variante 2).
Si cette feuille craint les blessures mécaniques ou chimiques, elle est protégée par une couche supplémentaire de protection qui peut être constituée par le matériau de masse de la paroi
(voir dessin variante 2).
- La face, côté vitrage, de la cuve doit être enduite d'un revêtement <EMI ID=20.1>
nature même_du matériau utilisé.
e) Le joint d'étanchéité : voir page 6 du brevet de base. f) Le profilé périmètrique : voir page 6 du brevet de base.
3[deg.]/ Variante 2.
C'est la même chose que la variante 1, mis à part le fait que la face extérieure dorsale de la cuve forme un plan.
b) Particularités - Résumé.
<EMI ID=21.1>
2[deg.]) Suppression des entretoises utilisées dans le brevet
N[deg.] 893.590.
3[deg.]) Allègement de la cuve du capteur par rapport au brevet
<EMI ID=22.1>
4[deg.]) Simplification de la fabrication et diminution des coûts de
fabrication par rapport au brevet ? 893.950.
<EMI ID=23.1>
5. CAS PARTICULIER DU CAPTEUR SOLAIRE DECRIT N[deg.] 4 CI-AVANT
a) Description:
Le' diamètre des réservoirs est volontairement plus petit que le
diamètre moyen de la face,côté vitrage,de la paroi dorsale.
b) Explications:
De cette manière,le rayonnement solaire qui ne tombe pas directement sur la face absorbante du réservoir y arrive après avoir subi une ou plusieurs réflexions sur la face,c8té vitrage,de la paroi
<EMI ID=24.1>
Il est impératif:
<EMI ID=25.1>
la plus proche possible d'une surface prismatique parabolique.
Mais une forme prismatique demi-circulaire ou demi-elliptique
ou apparentée convient aussi pour autant que la surface absor-
<EMI ID=26.1>
2[deg.] Que toute la surface extérieure du réservoir soit absorbante
sélective.
<EMI ID=27.1>
prismatique.
Malgré la diminution du diamètre de réservoir ,par rapport au diamètre moyen de la face, côte vitrage,de la paroi dorsale, il est pos-
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
stockage par changement de phase sélectionnés en fonction de leur
température de changement de phase.- exemples: sulfate de sodium (35[deg.] ),
nitrate de sodium(53[deg.]),nitrate de magnésium(90[deg.]),chlorure de magné-
<EMI ID=30.1>
Un moyen de mettre*' ce système de stockage est décrit ci-après.
Le réservoir de stockage est constitué de 2 tubes concentriques.Dans
le tube intérieur ,se trouve la matériau de stockage à changement de
phase.Entre le tube extérieur et le tube intérieur, circule le fluide
à chauffer;eau,air,etc..
notes: 1[deg.] Si des exigences normatives sont imposées au sujet de la pollution du fluide à chauffer,ilsuffit de prévoir le tube inté-rieur à double enveloppe.Ainsi,si,par exemple le tube intérieur
du tube double enveloppe devait présenter une fuite,le fluide
qui s'échapperait par la fuite N'infiltrerait à travers l'interstice laissé entre l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure,cet interstice étant en communication avec la pression atmosphérique extérieure au capteur(voir dessin).
2[deg.] Si le fluide à chauffer est un gaz,il est préférable de prévoir
<EMI ID=31.1>
eur car la conductivité thermique� des gaz est faible.
<EMI ID=32.1>
est possible de cintrer les tubes réservoirs à leur extrémité
longitudinale(voir exemple au dessin) et ainsi,supprimer les
soudures d'extrémité des tubes réservoirs.
c) Particularités:
1[deg.] Effet de concentration du rayonnement solaire sur la surface absorbante.Cet effet est dû à la forme quasi-parabolique de la face
côté vitrage ,de la paroi dorsale.
2[deg.] Cet effet renforce la propriété de surchauffe expliquée au point
B.4. du rappel page 2.
Donc,les faits conjugués de diminution de densité de stockage et
de diamètre de tuyauterie de réservoir(placée dans la zone foyère
<EMI ID=33.1>
menter la température locale dans le réservoir.
3[deg.] A cause de cette propriété de surchauffe(2[deg.] ci-dessus),ce prin-
<EMI ID=34.1>
chauffage central pendant les saisons de chauffe;à plus forte
raison,dès lors,comme source de chaleur d'une pompe à chaleur.
� 1: Il est clair qu'au plus la distance Z est grande par rapport à la distance W (voir dessin) (la face,coté vitrage de la paroi dorsale étant
parabolique),les rayons solaires à grand angle d'incidence par rapport
à la normale à la surface vitrée seront réfléchis vers l'intérieur du
vitrage et non pas à nouveau vers l'extérieur,à travers le vitrage.
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
Ci) RUBAN D'ARTICULATION
<EMI ID=39.1>
<EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1>
<EMI ID=42.1>
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
<EMI ID=45.1>
CAPTEUR SOLAIRE* STOCKAGE CAS PARTICULIER
<EMI ID=46.1>
SITUE DAMS LA ZONE FOYERE:
� :TUBE INTERIEUR (FACULTATIF)
A DOUBLE ENVELOPPÉ (FACULTATIF)
@ : FLUIDE DE STOCKAGE (FACULTATIF)
<EMI ID=47.1>
: VARIANTE DE FORME