La présente invention a pour objet un appareil de captage et de stockage de l'énergie solaire pour le chauffage d'un fluide, caractérisé par le fait qu'il comporte, à l'intérieur d'une enceinte métallique fermée, divers éléments, dont une surface transparente frontale recevant le rayonnement solaire et s'appuyant sur un profil en bois, délimitant l'espace-zone où s'effectue l'effet de serre, une surface alvéolaire d'absorption noire mate et adhérant par l'une de ses faces à un réservoir muni de raccordements d'entrée et de sortie, véhiculant au travers du fluide qui le parcourt la chaleur collectée, l'autre face de ce réservoir adhérant à la face d'un réservoir d'eutectique stockant une partie de la chaleur emprisonnée et l'autre face du réservoir d'eutectique se trouvant en contact avec une feuille métallique brillante d'un matelas d'isolation thermique.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple l'exécution particulière de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue générale et en perspective du capteur solaire.
La fig. 2 est une coupe transversale suivant la ligne A-A de la fig. 1 avec le cadre métallique qui la clôture et forme l'enceinte.
Les fig. 3 et 4 sont une vue en plan et une coupe de l'élément particulier de l'absorbeur.
La fig. 5 est une vue de profil et schématique, montrant le dispositif mécanique azimutal.
Dans la forme d'exécution présentée aux fig. 1 à 5, I'appareil de captage et de stockage de l'énergie solaire (1) comporte six éléments différents, ayant chacun un but et une destination précis et se trouvant à l'intérieur de l'enceinte métallique (2) qui assure le maintien et l'assemblage du capteur-stockeur d'énergie solaire.
A l'intérieuf de cette enceinte métallique (2) fermée se trouve, comme face frontale, la surface en verre plat transparent, ou en forme légèrement arquée (3), faisant vitrage et devant capter l'énergie solaire. Cette surface intégrante de la structure technologique du capteur-stockeur (1), et ensemble avec le volume d'air (4) intercalaire, sert à capter l'énergie solaire et à la garder selon le phénomène appelé effet de serre. Le rayonnement solaire ainsi piégé produit l'échauffement de la surface d'absorption (6), dont la séparation d'avec la vitre (3) est facilitée par le profil en bois (5).
La surface d'absorption (6) est constituée d'une structure (18 et 19) alvéolaire et cellulaire et se trouve revêtue d'une couche de peinture noire mate. Cette structure alvéolaire a pour fonction d'assurer une absorption optimale de l'énergie solaire captée par effet de serre et de bloquer le rayonnement solaire qui pourrait être diffus par effet classique de réflexion. Cette structure permet de piéger le rayonnement produit en zone (4) situé sous la vitre (3), afin d'obtenir un rendement maximal du système et en tirant le meilleur parti possible de l'énergie collectée par élévation de la température dans l'appareil. Toute l'énergie solaire ainsi captée par l'absorbeur (6) est transmise dans sa presque totalité au réservoir du fluide en circulation (7), qui l'absorbe complètement grâce à toute sa surface de contact (12) et celle adhérente de l'absorbeur (11).
Le réservoir de fluide véhiculant l'énergie solaire collectée (7) est constitué d'un récipient métallique résistant à la corrosion et dûment essayé afin de résister au-delà des pressions de service. Ce récipient (7) comporte, aux extrémités opposées, des raccords (20 et 21) assurant le passage du fluide. En lieu et place de ce réservoir, on peut utiliser un agencement tubulaire en forme de serpentin au-dessus de toute la largeur de la surface (I I) de l'élément d'absorption (6). Ce dispositif tubulaire, non figuré dans le dessin, assure ici la même fonction que le réservoir (7).
Adhérant entièrement à l'autre face (13) du réservoir (7), se trouve la face (14) de l'accumulateur eutectique (8). Cet accumulateur de chaleur par l'eutectique (8) est un réservoir métallique scellé, résistant à la corrosion et dûment essayé au-delà des pressions de service. Il contient à l'intérieur une substance non corrosive et non toxique et a pour but d'absorber et de garder le maximum de chaleur sous un faible volume, pendant que cette chaleur est diffusée par le soleil, et de restituer cette même énergie lorsque le soleil est absent ou pendant la nuit. L'autre face (14) du réservoir de produit eutectique (8) adhère parfaitement à l'une des faces (13) du réservoir de fluide véhiculant l'énergie (7).
La chaleur captée par le réservoir d'eutectique (8) est transmise par le réservoir (7) et par conductivité par la chaleur régnante dans l'appareil, surtout dans la chambre (4). Après disparition du soleil, la chaleur diffusée par l'eutectique (8), permet d'assurer un stockage d'énergie et d'assurer ainsi une certaine continuité de fonctionnement du système, évitant par là des chutes brusques de la température du fluide véhiculé dans le réservoir (7), ou éventuellement dans le dispositif serpentin déjà mentionné plus haut.
L'autre face (15) de l'eutectique (8) est en contact avec un matelas d'isolation (9), afin d'éviter au mieux toute perte d'énergie et d'assurer le rendement optimal de l'eutectique (8). L'isolation (9) est constituée d'un matelas isolant en fibre de verre, ou toute autre substance similaire, d'épaisseur de 20 mm environ. La face de contact (16) avec le réservoir (8) est revêtue d'une mince feuille de métal brillant (16a) dont le rôle est d'assurer le renvoi au réservoir (8) de toute l'énergie qui tendrait à se dissiper vers l'extérieur du système, par rayonnement, limitant ainsi la perte calorifique à un minimum, afin d'assurer l'efficacité de l'eutectique (8),1'autre face (17) pouvant être imprégnée d'un produit imperméable.
Ainsi, par cet ensemble capteur d'énergie solaire, l'on obtient un rendement optimal du rayonnement solaire et de l'énergie ainsi collectée.
Le système décrit permet en plus le stockage d'une grande partie de cette énergie captée et l'équilibre de sa distribution aux divers postes de puisage.
En référence à la fig. 1, I'appareil comporte le long de ses quatre côtés latéraux des ailettes réceptrices et réfléchissantes en métal poli et brillant (22 et 23) situées selon des angles différents, pour capter et réfléchir un surplus d'énergie solaire sur la vitre (3) du collecteur.
La disposition ainsi que la qualité des ailettes permettent de réfléchir la chaleur reçue sur la vitre (3) du panneau solaire. On obtient de la sorte un accroissement maximal de la chaleur pour une surface réfléchissante donnée minimale, ce qui augmente considérablement l'effet de serre de la chambre (4) et du panneau absorbant (6).
Sur chacun des quatre côtés de l'appareil et sur chacun des quatre côtés des ailettes se trouvent installés deux dispositifs-charnières (24) pour pouvoir fixer et incliner à l'angle voulu, et de manière stable, les ailettes réceptrices (22 et 23). Dans certaines installations, les ailettes réceptrices (22 et 23) et les dispositifscharnières (24) font partie constitutive de l'appareil et, dans d'autres cas, ils seraient amovibles.
Selon la forme d'exécution présentée à la fig. 5, le capteur solaire doit toujours être disposé à un angle donné optimal pour capter le maximum d'énergie solaire: d'autre part, la déclinaison du soleil est variable avec la saison d'année correspondante et la latitude du lieu où viendrait à être installé le capteur-stockeur d'énergie solaire. Il est de ce fait nécessaire d'installer sur les deux côtés verticaux du capteur (26 et 27) un dispositif mécanique azimutal (28) gradué, constitué d'une tubulure en métal télescopique et coulissante, portant divers percements (29) et graduations (30) qui correspondent aux divers degrés d'inclinaison du capteur (1) et calculés en fonction de la latitude du lieu et de la déclinaison du soleil.
Ce dispositif (28) est supporté à son extrémité supérieure par une rotule tournante (31) fixée au cadre (26), respectivement (27), et complété à sa base, à l'extrémité inférieure, par une bride (32) qui fait partie de l'organe de réglage azimutal et qui servirait également à positionner et à fixer le capteur (1) au sol. Le dispositif azimutal (28) serait à régler suivant la graduation (30), en introduisant pour sa fixation dans les percements (29) la goupille (33) attenante.
The present invention relates to an apparatus for collecting and storing solar energy for heating a fluid, characterized in that it comprises, inside a closed metal enclosure, various elements, including a frontal transparent surface receiving solar radiation and resting on a wooden profile, delimiting the space-zone where the greenhouse effect takes place, a matt black alveolar absorption surface and adhering by one of its faces of a reservoir provided with inlet and outlet connections, conveying the collected heat through the fluid which passes through it, the other face of this reservoir adhering to the face of an eutectic reservoir storing part of the heat trapped and the other side of the eutectic reservoir being in contact with a shiny metal sheet of a thermal insulation blanket.
The appended drawing illustrates schematically and by way of example the particular execution of the object of the invention.
Fig. 1 is a general and perspective view of the solar collector.
Fig. 2 is a cross section taken along the line A-A of FIG. 1 with the metal frame which closes it and forms the enclosure.
Figs. 3 and 4 are a plan view and a section of the particular element of the absorber.
Fig. 5 is a side view and schematic, showing the azimuth mechanical device.
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the device for collecting and storing solar energy (1) comprises six different elements, each having a specific purpose and destination and located inside the metal enclosure (2) which ensures maintaining and assembling the solar energy collector-store.
Inside this closed metal enclosure (2) is, as the front face, the transparent flat glass surface, or in slightly arched shape (3), making glazing and having to capture solar energy. This integral surface of the technological structure of the collector-storer (1), and together with the volume of air (4) interposed, serves to capture solar energy and keep it according to the phenomenon called the greenhouse effect. The solar radiation thus trapped produces the heating of the absorption surface (6), the separation of which from the window (3) is facilitated by the wooden profile (5).
The absorption surface (6) consists of an alveolar and cellular structure (18 and 19) and is coated with a layer of matt black paint. The function of this alveolar structure is to ensure optimum absorption of solar energy captured by the greenhouse effect and to block solar radiation which could be diffused by the conventional reflection effect. This structure makes it possible to trap the radiation produced in zone (4) located under the glass (3), in order to obtain maximum efficiency of the system and making the best possible use of the energy collected by raising the temperature in the apparatus. Almost all of the solar energy thus captured by the absorber (6) is transmitted to the circulating fluid reservoir (7), which absorbs it completely thanks to its entire contact surface (12) and that adhering to the 'absorber (11).
The fluid reservoir conveying the collected solar energy (7) consists of a corrosion-resistant metal container duly tested in order to withstand above operating pressures. This container (7) comprises, at opposite ends, fittings (20 and 21) ensuring the passage of the fluid. Instead of this reservoir, a coil-shaped tubular arrangement can be used over the entire width of the surface (I I) of the absorption element (6). This tubular device, not shown in the drawing, here performs the same function as the reservoir (7).
Completely adhering to the other face (13) of the reservoir (7), is the face (14) of the eutectic accumulator (8). This eutectic heat accumulator (8) is a sealed metallic tank, resistant to corrosion and duly tested above operating pressures. It contains inside a non-corrosive and non-toxic substance and its purpose is to absorb and keep the maximum heat in a small volume, while this heat is diffused by the sun, and to restore this same energy when the sun is absent or at night. The other face (14) of the eutectic product reservoir (8) adheres perfectly to one of the faces (13) of the energy-conveying fluid reservoir (7).
The heat captured by the eutectic tank (8) is transmitted by the tank (7) and by conductivity by the heat prevailing in the device, especially in the chamber (4). After the sun has disappeared, the heat diffused by the eutectic (8) ensures energy storage and thus ensures a certain operating continuity of the system, thereby avoiding sudden drops in the temperature of the fluid conveyed in the reservoir (7), or possibly in the coil device already mentioned above.
The other face (15) of the eutectic (8) is in contact with an insulation blanket (9), in order to avoid any loss of energy as much as possible and to ensure the optimum performance of the eutectic ( 8). The insulation (9) consists of an insulating mat made of fiberglass, or any other similar substance, approximately 20 mm thick. The contact face (16) with the reservoir (8) is coated with a thin sheet of shiny metal (16a) whose role is to ensure the return to the reservoir (8) of all the energy which would tend to dissipate towards the outside of the system, by radiation, thus limiting the heat loss to a minimum, in order to ensure the effectiveness of the eutectic (8), the other face (17) being able to be impregnated with an impermeable product.
Thus, by this solar energy collector assembly, optimum efficiency of solar radiation and of the energy thus collected is obtained.
The system described also allows the storage of a large part of this captured energy and the balance of its distribution to the various drawing stations.
With reference to FIG. 1, the apparatus comprises along its four lateral sides receiving and reflecting fins in polished and shiny metal (22 and 23) located at different angles, to capture and reflect a surplus of solar energy on the window (3) of the collector.
The arrangement as well as the quality of the fins make it possible to reflect the heat received on the window (3) of the solar panel. In this way, a maximum increase in heat is obtained for a given minimum reflecting surface, which considerably increases the greenhouse effect of the chamber (4) and of the absorbent panel (6).
On each of the four sides of the apparatus and on each of the four sides of the fins are installed two hinge devices (24) to be able to fix and tilt at the desired angle, and in a stable manner, the receiving fins (22 and 23 ). In some installations, the receiving fins (22 and 23) and the hinge devices (24) form an integral part of the apparatus and, in other cases, they would be removable.
According to the embodiment presented in FIG. 5, the solar collector must always be placed at a given optimum angle to capture the maximum amount of solar energy: on the other hand, the declination of the sun is variable with the corresponding year season and the latitude of the place where it would come to be. installed the solar energy collector-store. It is therefore necessary to install on the two vertical sides of the sensor (26 and 27) a graduated azimuth mechanical device (28), consisting of a telescopic and sliding metal tube, carrying various openings (29) and graduations ( 30) which correspond to the various degrees of inclination of the sensor (1) and calculated according to the latitude of the place and the declination of the sun.
This device (28) is supported at its upper end by a rotating ball joint (31) fixed to the frame (26), respectively (27), and completed at its base, at the lower end, by a flange (32) which forms part of the azimuth adjustment member and which would also serve to position and fix the sensor (1) to the ground. The azimuth device (28) should be adjusted according to the graduation (30), by inserting for its fixing in the openings (29) the adjoining pin (33).