CA1115609A - Capteur solaire textile - Google Patents

Capteur solaire textile

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CA1115609A
CA1115609A CA330,896A CA330896A CA1115609A CA 1115609 A CA1115609 A CA 1115609A CA 330896 A CA330896 A CA 330896A CA 1115609 A CA1115609 A CA 1115609A
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CA330,896A
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Yves Gaudard
Henri Guillemaud
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Rhone Poulenc Textile SA
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Rhone Poulenc Textile SA
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    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/10Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
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Abstract

Capteur solaire textile par ruissellement de liquide, constitué par une surface textile dont l'épaisseur présente des densité différenciées telles que ces densités vont en croissant de la surface exposée au soleil vers la partie opposée afin de permettre au liquide de ruisseler dans l'épaisseur supérieure, la surface textile étant constituée par au moins une épaisseur textile non tissée.

Description

5~

~a presente demande concerne un capteur solaire~
plus particulièrement un capteur solaire textile ~e principe de fonctionnement d~un capteur solaire est bien connu: 17énergie solaire e~t absorbée par le cap-teur qui la transforme en chaleur transmise à un fluide en mouvement.
~e5 capteurs sont généralement solides, sous forme de plaque absorb~nte noire placée ~ l'intérieur d~un châssis étanche re-couvert d~une vitre, un e~pace étant laissé entre la plaque absorbante et la ~itre du châssis. ~e fluide en mouvement, généralement de l'eau~ passe dans une batterie de tubes insérés dans la plaque absorbante, l'envers de la plaque non exposé au soleil étant dan~ la majorité des cas isolé pour éviter les per-tes de chaleur. Selon ce principe, l'énergie du soleil absorbée par la plaque est transmise aux tubes puis au liquide en mouve-ment qui peut, soit être utilisé immédiatement, soit ê-tre stocké
pour utilisation ultérieure.
Ce type de capteur est généralement onére~x, dlun montage délicat; aussi, propose-t-on dans la présente demande un capteur solaire relativement simple et bon marché.
~a présente invention, telle que revendiquée ici, a essentiellement pour objet un capteur solaire par rui~sellement de liquide~ caractérisé en ce qu~il est constitué par une sur-face te~tile dont l'épaisseur présente des densités différen-ciées telles que ces densités vont en croissant de la surface exposée au soleil vers la partie opposée, afin de permettre au liquide de rui3seler sur l~épais~eur supérieure.
~a surface textile peut, par exemple, etre constituée dlau moins un textile non tis~é obtenu, soit par le procédé
par voie sèche à partie de fibres, soit par extrusion de masses fondues pour donner nai~sance à une surface de filaments continus.
Si l~on a une ~eule surface de non-tissé, la différence de den-~ité peut ~tre obtenue par aiguilletage par exemple. Si llon , ~:~156IP~

a plusieurs n~ntissés, leur ~uperposition est réalisée de telle façon que le nontis~é le moins dense soi-t du c8té de la face exposée au soleil. On peut aussi éventuellement pratiquer une légère imprégnation de résine ~ynthé-tique de la couche textile non tis~ée la plus proche de celle exposée au ~oleil afin de faciliter ltécoulement laminaire du liquide et sa répartition dans et sur la couche exposée au soleil. Il est aussi possible de pratiquer une pulvérisation de résine en surface de la face exposée au soleil, dans ce cas le liquide s'écoule en se répar-tissant régulièrement dans l'épai~seux du nontis~é et laminai-rement en surfaceO S'il s'agi-t de nontis~é aiguilleté, la face exposée au soleil est, de préférence, celle de sortie des ai-guille~. ~orsqu'il s'agit de supérposition de plusieurs non-tissés, la nappe la moins dense est de préférence d'épaisseur moindre. Il est aus~i po~sible de superposer un nontissé et un tissu ou un tricot, la surface non tissée étant toujours placée côté soleil. En surfaceS on peut aussi disposer un câble étalé de fils continus frisés ou non, l'enver3 étant constitué
d'un nontissé, tissu ou trlcot. Par "densité", on entend le rapport de la surface occupée par le textile au poid~ dudit textile.
~ e textile est de préférence une matiare résistante à la lumiere solaire et par-ticuliarement aux ultra-violets;
bn utili~e de préférence les textiles synthétiques ~ base de pol~mères, copolymères, mélange de polymères, ou obtenu~ par filage de ces deLniers en situa-tion c8te/c8te ou ~me/gaine. La contexture du nontissé doit permettre de répartir le mieux pos~
sible le liquide afin qu~il clrcule par ruissellement le plus près possible de la surface du capteur. En cas de surpression d'eau accidentielle, l'ensemble doit permettre d'absorber la quantité d'eau suI)plémen-taire pour éviter un fort ecoulement :Laminaire en surface~ Si la densi-té du textile était uniforme, l'eau ruisse~Llerait dans la partie du textile opposée ~ celle , ' , expo~ée au soleil et le résultat obtenu serait moins bon;
de plus, en ca3 de ~urpression~ l'eau diffuse dans l'épaisseur et s'écoule normalement san~ pratiquement perturber le fonc-tionnement du capteur.
Bien entendu, le capteur solaire textile de la pré-sente demande, est de couleur noire pour absorber au maximum l'énergie solaire; cette couleur noire, de préférence mate, peut être ob-tenue, ~oit par coloratlon dans la masse lor~ de la ~-~ fabrication des textlles, soit par matification du -textile lors 1~ de sa fabrica-tion puis coloration ultérieurement, soi~ coloration ultérieure au moyen de formule de colorant appropriée. ~a co-loration noir mat choisie devra être telle qu'elle permette un coe~ficient d'absorp-tion maximum pour un coefficient d'émission minimum afin d'éviter les pertes de chaleur~ ~e nontissé peut être, avant utilisation, imprégné d'un produit mouillant~
~ e capteur te~tile est placé dans un châssi~ isolé
comme les capteurs solides, en maintenant un espace entre la surface du capteur et la vitre du ch~s3is; une alimentation de li~uide est prévue a une extrémité du chassis et une évacua-tion à llautre extrémité. ~'inclinaison du chassis e~t fonctionde la région dans laquelle il se trouve afin de profiter d'un ensoleillement maximum; il peut d'ailleurs éventuellement etre conçu de façon ~ ce que, monté sur un chassis mobile, la rota-tion de ce dernier ~ui~e les mouvements du soleil d'est en ouest; lé soir9 le chassis est remi3 face ~ l'est pour béné-ficier du ~oleil levant la ~ournée suivante.
~ e dispositif d'alimentation en eau doit être conçu de façon a alimenter l'eau au capteur de façon laminaire~ sans turbulence; un exemple d'un tel moyen d'alimentation e~t il-lustré sur les figures 1 et 2 annexée~ ~ la présente demande etdonnées ~ titre illustratif et non limitatif.
Sur la figure 1, on distingue la vitre 1, le capteur 56~

solaire textlle 2, le fond du ch~sis 3, la couche isolante 49 l'arrivée d'eau 5 dans une goutti~re 6) cette arrivée d'eau 5 étant entourée d'un manchon textile 7 non ti~sé de préférence, a trarers lequel diffuse lleau ~ dont la surface e~t située au niveau de l'ép~isseur la moins dense du cap-teur textile, l'eau chau:Efée sgécoul~nt par la tubulure 9. ~ors du fonctionnement, le niveau de l'eau 8 est maintenu tel qu'il permette un rui~-sellement répartie uniformément dans la partie supérieure la moins dense du capteur textile 2; lors de ce ruissellement~
l'eau se réchauffe progressivement et s'écoule par la tubulure 9~ .
~ a figure 2 représente lm agrandissement de la surface textile de la figure 1 selon coupe AA'/~' dans laquelle on distingue la couche 10 dans et sur laquelle s'écoule le liquide, d'épaisseur moindre que la couche interne 11.
~ 'eau réchauf~ée par un tel capteur peut être utili-sée pour tout usage domestique, industriel ou agricole, parexemple réchauffage d'eau de piscine,. de bain, d'eau pour usage ménager. Bien entendu, la sur~ace du capteur est fonction de son utilisation.
~es exemples suivants illustrent la presente demande sans la limiter.

Dans ~n dispositif tel que représenté figure 1, on met un capteur textile solaire constitué par un panneau de 2 mètre~ sur 1 mètre9 compo~é en surface exposée au soleil d'un nontissé pe~ant 60 g/m2, non aiguilleté, et en face opposée d'un nontiss~ pesant 150 g/m2, aiguilleté 50 coups/cm29 péné--tration des aigui].les 16 mm.
~es deux nonti~sés ~ont obtenus par extrusion et nap-page selon un procédé cnnnu de filamen-ts continus en polyté-réphtalate d'éthylène glycol de titre 13 dtex/brin; l'ensemble s~9 présente 3 millimètres d'épai~seur apr~s pose, le~ nontis~és étant teints en noir par colora-t.ion dc~ns la-~asse dan~ le.
conditions suivantes:
- On pratique un mélange de 0,4 ~¦o de cire OP (HOECHS~) et 0,08 ~ de Noir Vulcan 6 (CABOT CORP.); ce mélange est in-troduit à 0,~ ~ dans le fondoir contenant le polytéréphtalate d'ethylène glycol qui est ensui-te extrudé sous forme de filaments.
I.e ch~sis ainsi monté est incliné à 45 par rapport a la verticale et alimenté en eau: débit 200 litres par heure, écoulement 2 mètres/minute; l'eau alimentee à 20C pa~se ~ 25C
et sert à alimenter une pi~cine.
~ , Dans un dispo~iti~ tel ~ue décrit figure 1, on met un capteur textile solaire constitué par un panneau de 1 mètre sur 1 mè-tre, compose en ~urface expo~ée au soleil d'un nontissé de -poids 50 g/m 9 non aiguilleté, et en face opposée d~un non-tissé pe~ant 11.0 g/m2, aiguilleté 50 coupsjcm2~ pénétration 16 mm des aiguilles, impregné par une résine mélamine formol Les deux nontissés sont obtenus par extrusion et nappage selon un procédé connu de filaments continus en poly- ~ .-téréphtalate d'éthylène glycol de titre 8,8 dtexjbrin; lten- -semble pré~ente 3 millimètre~ d'épaisseur apras po~e, les nontissés étant teints en noir da~ les conditions ~uivantes:
- Désensimage en autoclave ~ 80C pendant 20 minute~
.
dans un bain contenant 2 grammes/litre de carbonate de sodiwm, `-0,5 gramme/1.itre de DETA.GI~ P 307 fabrication RHoNE-POUlENC-~IDUSTRIES, et rinçage, puis teinture dans le même appareil danæ un bain contenant:
. 1 cm3/litre d'acide acé-tique, . 1 cm3/lit;re de SU~PTOL LT~ fabrication Pechiney U~;.ne Kulhma~n, 56~

. ~ ~0 de colorant noir TEr~SI~ S~ fabrication CIB~ GEIGY, . 4 ~0 de colorant noi:r ~ORQN S 2 B~ fabrlcation SANDOZ.
(~es pourcen-tages 50n t donnés par rapport au poid~ de matière).
Te.in-tu.re par circulation de bain pendant 1 heure a 130C;
ensuite, dépnuillement dans un ba.~n contenant: 6 cm3/litre de soude à 36Baumé, 2 grammes/litre d'hydrosulfite de sodium, :L cm3/litre de SUN~P~O~ O (PUK)9 pendant 30 minutes ~ 80C;
ensuite, rinçage puis séchage ~ur rame a 150C.
~e ch~s~is ainsi monté est incliné à 45 pax rapport la verticale e-t allmen-té en eau: débit 200 litres par heure, écoulement 2 mètres pax minute; l'eau alimentée ~ 20C pa~se à 25C et sert ~ alimenter une pi~cine comme dans l'exemple l.
xemple 3 Dans un dispositif tel que représenté ~igure l, on dispose un capteur solaire constitué d'un nontissé de ~ilament~
continu3 13 dtex/brin, en polytéréphtalate d'éthylène glycol, de poids 120 g/m2, telnt en noir selon le procédé de l'exemple
2 9 pul~érisé de xé~ine acrylique vinylique, poids total 140 grammes/m2.
~ e ch~ssis étant incline à 45 9 }.a dimension du cap-teur étant de: deux mètre~ carrés (2m x lm)9 on a fa.it ruis-seler en les rec~clant 4G litres d'eau que l'on a pu porter de 25 à 40C en deu~ heure~.

Claims (10)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Capteur solaire par ruissellement de liquide par gravité à travers une surface textile, caractérisé en ce que la surface textile est constituée par au moins une épaisseur de textile non tissé de filaments continus synthétiques de couleur noire absorbante, et qu'elle présente dans son épaisseur des densités différenciées telles que ces densités vont en croissant de la surface exposée au soleil vers la partie opposée afin de permettre au liquide de ruisseler dans l'épaisseur supérieure.
2. Capteur solaire selon la revendication 1, caracté-risé en ce que la surface textile est composée de deux nontissés de filaments continus superposés de densité différente, le nontissé de plus faible densité étant imprégné de résine syn-thétique.
3. Capteur solaire selon la revendication 1, carac-térisé en ce que la surface textile est composée d'une matière textile en filaments continus synthétiques noirs sur laquelle on a appliqué une pulvérisation de résine synthétique.
4. Capteur solaire par ruissellement d'un liquide apte à absorber et à transmettre la chaleur solaire, capteur com-prenant:

a) un châssis ayant une alimentation et une évacuation dudit liquide;
b) un panneau capteur disposé dans ledit châssis et destiné à être exposé au soleil, ledit liquide en provenance de l'alimentation passant au travers dudit panneau pour être capté
à l'évacuation, et c) dans lequel le panneau est constitué de textile non tissé de filaments continus synthétiques, ledit panneau pré-sentant dans son épaisseur une densité variable; la densité du textile, à la surface du panneau devant être exposée su soleil, étant moindre que la densité à la surface opposée du panneau afin de permettre le ruissellement du liquide le long de la surface de moindre densité exposée au soleil.
5. Capteur solaire selon la revendication 4, caracté-risé en ce que le panneau est composé de deux nontissés de filaments continus superposés de densité différente, le nontissé
de plus faible densité étant imprégné de résine synthétique.
6. Capteur solaire selon la revendication 4, caractérisé
en ce que la surface dudit panneau devant être exposée au soleil est composée d'une matière textile en filaments continus synthé-tiques noirs sur laquelle on a appliqué une pulvérisation de résine synthétique.
7. Capteur solaire selon la revendication 4, caracté-risé en ce que ledit panneau est composé, à la surface exposée au soleil, d'un nontissé non aiguilletée.
8. Capteur solaire selon la revendication 4, caractérisé
en ce qu'il comporte, de plus, une couche isolante disposée sous ledit panneau.
9. Capteur solaire selon la revendication 4, caractérisé
en ce que ledit panneau est constitué de filaments obtenus par extrusion.
10. Capteur solaire par ruissellement d'un liquide apte à absorber et à transmettre la chaleur solaire, capteur com-prenant:

a) un châssis ayant une alimentation et une évacuation dudit liquide;

b) un panneau capteur disposé dans ledit châssis et destiné à être exposé au soleil, le liquide en provenance de l'alimentation passant au travers dudit panneau pour être capté
à l'évacuation;
c) une gouttière disposée à la partie supérieure dudit châssis, cette gouttière comportant l'alimentation précitée à
un niveau plus élevé que ladite évacuation de façon à ce que ledit liquide, arrivant à l'alimentation, se déverse dans la gouttière, ruisselle par gravite au travers dudit panneau et sort par l'évacuation; un manchon textile étant disposé autour de ladite alimentation pour diffuser ledit liquide dans ladite gouttière, d) dans lequel ledit panneau est constitué de textile non tissé de filaments continus synthétiques, ledit panneau pré-sentant dans son épaisseur une densité variable, la densité du textile, à la surface du panneau devant être exposée au soleil étant moindre que la densité à la surface opposée du panneau afin de permettre le ruissellement du liquide le long de la surface de moindre densité exposée au soleil.
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