CH622606A5 - Solar collector - Google Patents

Description

  
 

**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.

 



   REVENDICATIONS
   Capteur    solaire comprenant un panneau et des moyens absorbant les radiations solaires et chauffant un fluide, caractérisé en ce que les moyens sont constitués d'une lame de métal qui couvre pratiquement tout le panneau et qui présente au moins une première face exposée directement aux radiations solaires, noircie et munie d'irrégularités de surface pour capter les radiations solaires et une seconde face opposée à la   premiére,    en contact direct pratiquement sur toute sa surface avec le fluide, la lame transmettant à travers son épaisseur la chaleur captée au fluide.



   2. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame est en cuivre et qu'au moins sur la premiére face, elle est rendue dentelée au moyen d'apport de métal ou par enrichissement d'un autre métal électrodéposé, pour être en mesure de pouvoir intercepter et absorber au moins partiellement ainsi les rayons qu'elle a initialement réfléchis.



   3. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame est en cuivre et que, sur au moins une face, elle présente des dentelures modulaires et/ou dendritiques.



   4. Capteur solaire selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la lame en cuivre, par suite de sa dentelure, présente une surface d'absorption plus élevée que sa projection le long de son propre plan de développement.



   5. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première face de la lame est tournée vers au moins un premier recouvrement transparent capable de former un effet de serre.



   6. Capteur solaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lame flotte sur le fluide.



   7. Capteur solaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que la lame est solidaire de et parallèle au moins au premier recouvrement transparent et flotte ensemble avec elle sur le fluide en formant entre la lame et le premier recouvrement transparent un espace étanche.



   8. Capteur solaire selon les revendications 2, 3 et 5 à 7, caractérisé en ce que la lame en cuivre est appliquée à un support transparent sur la face superficiellement dentelée et que la lame en cuivre flotte ensemble avec le premier recouvrement transparent et avec ce support transparent sur le fluide.



   La présente invention se rapporte à un capteur solaire.



   Il est bien connu que les besoins énergétiques actuels rendent toujours plus nécessaire d'utiliser l'énergie solaire et en particulier des capteurs solaires à panneau pour le chauffage des habitations et la fourniture d'eau chaude.



   Actuellement, les capteurs solaires se composent principalement d'un faisceau de tuyaux dans lequel circule un fluide, normalement de l'eau, une plaque métallique reliée thermiquement au faisceau de tuyaux et noircie et un panneau avec fond et parois isolés englobant le faisceau et la plaque métallique thermiquement reliés. Le panneau est fermé.dans la partie supérieure par une feuille de verre peu perméable aux radiations de longueur d'onde élevée émises par la plaque noire, en créant par conséquent un effet de serre.



   Sur ces capteurs, I'irradiation solaire est d'autant plus forte que les rayons tombent perpendiculairement sur la surface du capteur qui doit les recevoir. Il en résulte que, si le capteur doit fonctionner toute l'année, il convient de l'installer avec une inclinaison par rapport au sol qui est égale à la latitude. En revanche, si le capteur doit fonctionner seulement pendant une brève période saisonnière, il y a lieu de l'orienter avec l'inclinaison égale à la latitude corrigée de la déclinaison solaire moyenne de la période considérée. L'adaptation à la position saisonnière du soleil reste toutefois toujours approximative et est exécutée en faisant une moyenne entre les positions que le capteur devrait prendre au fur et à mesure pour être parfaitement tourné vers le soleil.

   En outre, et c'est un fait encore plus important, les capteurs restent de toute façon tournés vers le soleil avec une certaine exactitude, m is seulement pour quelques heures chaque jour, par suite du mouvement rotatoire de la terre, à moins de vouloir installer des capteurs mobiles capables de suivre le mouvement solaire, ce qui entraînerait naturellement des complications considérables de structure ainsi qu'une forte majoration du prix de ces capteurs. En plus de ce qui vient d'être dit, il y a lieu de souligner qu'une des raisons de l'efficacité réduite des capteurs solaires connus réside dans la propriété d'absorption relativement limitée de la plaque métallique sur laquelle se dirige la radiation solaire.



  En effet, cette plaque, bien que noircie, réfléchit en partie la radiation solaire incidente et le manque d'absorption de celle-ci, au moins partielle, réduit la quantité de chaleur transmise au fluide qui circule dans les faisceaux de tuyaux. De ce point de vue, le rendement ou la capacité de la surface noircie d'absorber des radiations solaires, sans réfléchir ou en réfléchissant seulement une partie minime, conditionne le rendement de tout le capteur solaire.



   Il résulte de ce qui précède que les capteurs solaires actuellement connus, bien qu'exécutant dans une certaine mesure leur tâche, restent toujours, même dans leur version la plus simple, relativement lourds, encombrants et coûteux, en raison de la présence des éléments comme le panneau, le faisceau de tuyaux et la plaque métallique et sont aussi souvent d'une efficacité réduite, en particulier pour ce qui concerne le rendement de la surface absorbante reliée   therrniquement    au faisceau de tuyaux.



   La présente invention vise par conséquent à remédier, au moins partiellement, aux inconvénients cités, pour augmenter l'efficacité des capteurs solaires en général et fournir ainsi une source énergétique utilisable.



   Ce but est obtenu par le capteur solaire selon l'invention qui comprend un panneau et des moyens absorbant les radiations solaires et chauffant un fluide, et qui est caractérisé en ce que les moyens sont constitués d'une lame de métal qui couvre pratiquement tout le panneau et qui présente au moins une première face exposée directement aux radiations solaires, noircie et munie d'irrégularités de surface pour capter les radiations solaires et une seconde face opposée à la première, en contact direct pratiquement sur toute sa surface avec le fluide, la lame transmettant à travers son épaisseur la chaleur captée au fluide.



   Les caractéristiques et avantages apparaîtront plus en détail dans la description qui suit de quelques formes d'exécution préférées données à titre d'exemples, en référence aux dessins ci-joints.



   Ceux-ci représentent:
 La fig. 1, une section fortement agrandie d'un détail du capteur selon l'invention.



   Les fig. 2 à 4, quelques formes d'exécution du capteur dans son ensemble, vues en section, et
 la fig. 5, une application possible du capteur.



   En se référant aux dessins, le capteur solaire comporte, comme élément caractéristique, une lame métallique mince, de préférence en cuivre, munie d'irrégularités de surface et noircie et qui est, sur une face, exposée directement à la radiation solaire et, de l'autre face, en contact sur pratiquement toute sa surface avec un fluide à chauffer, par exemple de l'eau.

   La feuille mince en cuivre, indiquée par le repère 1, est montrée en section transversale et partielle fortement agrandie dans la fig. 1, où   l'on    peut constater que cette feuille 1 présente, sur la première face la exposée au soleil et noircie, une surface absorbante fortement dentelée formée par une pluralité de reliefs primaires 2 desquels émergent d'autres reliefs secondaires 3 qui, dans l'ensemble, rendent la surface absorbante de la lame de cuivre 1 très contournée et irrégulière, ainsi que de rapport très élevé de sa surface d'absorption réelle comparée à la surface de sa projection le long de son propre plan de développement.  



   Ces dentelures ou dendrites sont obtenues au moyen de métal



  électrodéposé ou par apport, ou par traitement mécanique. ou éventuellement par un arrachement chimique. notamment par corrosion.



   Par exemple, le cuivre électrodéposé peut être enrichi sur la surface avec du cuivre complémentaire ou encore du zinc, du nickel ou du chrome en plusieurs phases successives, de façon à obtenir soit des reliefs primaires 2, soit des reliefs secondaires 3 croissant sur les reliefs primaires. Tous les deux peuvent être ensuite encapsulés d'une couche protective, elle aussi métallique, ce qui, sans varier la structure, en empêche la rupture et, enfin, couverts au moyen d'une opération de métallochromie d'une couche mince noire.



   Il est toutefois préférable d'employer les rubans en cuivre obtenus au moyen de   l'electrodéposition    qui présentent déjà une structure dendritique et dentelée. Cette dentelure peut être plus ou moins accentuée au cours de la phase de production du cuivre luimême.



   La surface absorbante réalisée de cette manière sur la première face de la lame 1 présente des particularités tout à fait spécifiques et d'une importance fondamentale en ce qui concerne l'absorption de la radiation solaire: le noircissement uni à l'irrégularité extrême de la surface et le fait que les modules, les dendrites et les couches métalliques superposées au cuivre, avec des reliefs primaires 2 et secondaires 3 déjà mentionnés, augmentent d'une manière exceptionnelle la surface captante disponible et ont pour résultat que les rayons solaires incidents sont entièrement absorbés parce que, même si initialement ils sont réfléchis, ils subissent une nouvelle réflexion, et cela plusieurs fois successivement, entre les dentelures de la lame elle-même jusqu'à absorption totale.



  Cette capacité de la lame 1 de pouvoir absorber ainsi les rayons qu'elle-même a déjà initialement réfléchis s'exerce, et c'est un avantage supplémentaire, pratiquement pour n'importe quelle inclinaison des rayons incidents.



   Cette lame de cuivre avec les dendrites noircies représente pratiquement le maximum du corps noir, non seulement pour les caractéristiques géométriques de sa surface, mais aussi pour la conductibilité thermique très élevée du cuivre, ou de préférence du cuivre électrodéposé, et transmet immédiatement la chaleur reçue au fluide qui se trouve en dessous, évitant ainsi de se réchauffer et de diminuer sa capacité d'absorption.



   Sur le côté à la première face la, la lame 1 présente une seconde face lb qui peut être aussi substantiellement lisse et qui est posée de manière avantageuse en contact direct et continu avec la couche du fluide à chauffer. Il est possible, vu l'extrême légèreté de la lame 1, de réaliser un positionnement particulièrement original de la lame par rapport au fluide à chauffer en laissant flotter la lame 1 directement sur le fluide.



   Quelques exemples non limitatifs de capteurs avec une lame 1 directement flottante sur le fluide à chauffer sont illustrés dans les fig. 2 à 4 des dessins annexés. Dans celles-ci, les capteurs sont montrés schématiquement en section transversale. En particulier, la fig. 2 montre un capteur qui comprend extérieurement un panneau ou un corps en forme de boîte 4 pourvu, en correspondance d'une face principale, d'un premier recouvrement transparent, tel qu'une vitre ou une matière plastique transparente 5 capable de créer un effet de serre entre lui et la lame 1 et un second recouvrement de même nature 6 posé extérieurement au premier recouvrement 5 pour augmenter cet effet de serre.



   La lame 1 est appuyée directement sur le fluide à chauffer et a été pliée et soulevée aux bords pour former une sorte de petite cuvette et augmenter sa flottabilité. L'eau (ou un autre fluide) dans le panneau 4 est introduite sous la lame 1 par un conduit d'admission 7 et est ensuite évacuée au moyen d'un conduit d'écoulement 8. Ces conduits se trouvent respectivement à proximité du fond de la couche de fluide et de la surface supérieure de la même lame, afin de faciliter la stratification du fluide qui est froid au fond et chaud en haut sous la lame 1 et au niveau de la conduite d'écoulement 8. Il est ainsi possible de retirer du panneau 4 de l'eau à une température très élevée, ou tout au moins à une température supérieure à celle qui résulterait autrement d'un brassage de l'eau à l'intérieur du panneau.



   Evidemment, la lame 1 peut toujours être insérée à l'intérieur du panneau 4, aussi en contact avec un appui transparent capable d'empêcher les infiltrations du fluide à chauffer, à la hauteur de la surface absorbante du côté de la dentelure, ou bien reliée directement par exemple au premier recouvrement transparent 5.



   Dans la fig. 3, on a montré un autre panneau 4, semblable à celui de la fig. 2, dans lequel toutefois le premier recouvrement transparent 5 est disposé solidairement avec la lame 1, de manière à former avec elle un espace 9 étanche. Cela est obtenu en disposant, sur les bords du premier recouvrement 5, un cadre 12 en bois, en plastique ou en verre ou en une autre matière, par exemple plastique, de préférence transparent, mais pouvant être aussi opaque et en fixant ce petit cadre par un moyen convenable, sur les parties opposées du premier recouvrement 5, ainsi que sur la lame 1.



   Sur le petit cadre 12, on peut fixer avantageusement, sur les bords extérieurs, des rebords en saillie et déformables. En pratique, ces rebords assurent la couverture complète du fluide chauffé, du fait qu'ils compensent les petites fluctuations de la lame I flottante et évitent la dispersion de la vapeur et de la chaleur qui se forme à la hauteur des zones où le fluide se trouve à ciel ouvert.



   Dans la fig. 4 est illustré un panneau 4, 4a, qui est privé des moyens propres de couverture, comme le deuxième recouvrement transparent 6 de la fig. 3 et qui est formé uniquement d'une sorte de cuve où s'introduisent les conduites d'admission 7 et d'écoulement 8. Dans ce panneau à cuve 4a est introduite une plaque flottante 10 qui peut prendre les formes déjà montrées dans la fig. 3, ou qui peut présenter un support transparent   1 1    en contact direct avec la lame 1 et aussi un deuxième recouvrement transparent superposé, solidaire et séparé du premier recouvrement transparent 5. Le support transparent 11, qui forme l'espace étanche 9 avec le premier recouvrement 5, peut être, par exemple, constitué d'un recouvrement transparent supplémentaire.

   La lame 1 est fixée de manière adhérente de n'importe quelle façon à la partie externe du support transparent 11.



   Le panneau à cuve 4a est montré dans la fig. 4 avec un encombrement en plan approximativement semblable à l'encombrement en plan de la plaque 10 mais, en réalité, le panneau 4a peut avoir n'importe quelles dimensions, même plus grandes que la plaque 10, comme cela est par exemple illustré dans la fig. 5, où le panneau à cuve 4a a été agrandi jusqu'à former une sorte de bassin dans lequel ont été introduites plusieurs plaques 10, lesquelles, en grande partie, recouvrent la surface libre de l'eau dans le bassin. Les conduits d'introduction 7 et d'écoulement 8 peuvent être formés de canaux dans lesquels l'eau ou un autre fluide circule.

   Un avantage lié aux capteurs solaires montrés, que fait ressortir particulièrement la fig. 5, est le fait que l'eau peut circuler du conduit d'admission 7 au conduit d'écoulement 8 non seulement par l'action de pompes de n'importe quel genre, mais aussi simplement par la présence d'une dénivellation qui fait circuler le fluide par écoulement naturel, simplifiant ainsi nettement la structure du capteur.



   Le problème technique décrit dans l'introduction est résolu de manière efficace par le capteur. En effet, la lame I ne présente pas seulement une surface d'absorption par rapport au premier côté la, en mesure d'intercepter pratiquement d'une manière totale la radiation solaire incidente, à n'importe quelle inclinaison, mais aussi, par sa conformation qui donne légèreté et continuité, peut flotter sur le fluide à chauffer, ayant comme conséquence des simplifications de structure importantes dans le capteur solaire et l'adaptabilité de celui-ci à de nombreux nouveaux usages, précédemment non prévus pour les capteurs solaires courants.

   Par exemple, il est possible de réaliser des bassins (ou  cuves) chauffés comme il est indiqué dans la fig. 5, ou bien couvrir de simples canaux d'asphalte avec des plaques 10, disposées d'une manière indépendante entre elles, ou bien rassemblées non attachées pour une plus grande facilité d'introduction ou d'enlèvement. Les plaques 10, qui ne sont autre chose qu'une portion du capteur, dans lequel le panneau 4a est formé du bassin qui contient lesdites plaques, sont des éléments extrêmement légers, simples et solides à l'usage. La possibilité de faire circuler de l'eau ou un autre fluide dans le bassin par simple écoulement naturel rend possible que ce capteur puisse être placé dans des endroits totalement privés d'infrastructures technologiques ou auxiliaires.



   Les recouvrements transparents employés peuvent être de n'importe quelle forme, notamment bombée comme une loupe.



  En plus, on peut prévoir aussi des miroirs auxiliaires qui provoquent une réverbération des rayons solaires sur le capteur solaire, qui assurerait ainsi les fonctions d'une chaudière.



   En particulier, le capteur solaire peut être transparent aussi par rapport au fond du panneau 4, qui contient le fluide à chauffer et être disposé au-dessus d'une surface brillante qui réfléchit la radiation solaire sur ledit fond. Les flancs du panneau 4 qui ne sont pas traversés directement par la lumière pourraient être par contre entièrement spéculaires pour éviter les dispersions.



   Selon une autre variante avantageuse, la feuille de cuivre peut être pliée et ridée dans la direction du fluide à chauffer pour augmenter la surface de contact entre la feuille et le fluide. Par exemple, la feuille de cuivre peut être pliée à intervalles réguliers, de manière à former des ailettes inclinées qui descendent dans le fluide, ailettes inclinées de préférence dans le sens de la direction du mouvement du fluide afin de ne pas entraver ce mouvement.



   En outre, tous les éléments décrits peuvent être remplacés par des éléments techniquement équivalents, notamment en une autre matière que celle précisée.



   Pratiquement, les dimensions peuvent être variables en fonction des nécessités. 

Claims (8)

1. REVENDICATIONS Capteur solaire comprenant un panneau et des moyens absorbant les radiations solaires et chauffant un fluide, caractérisé en ce que les moyens sont constitués d'une lame de métal qui couvre pratiquement tout le panneau et qui présente au moins une première face exposée directement aux radiations solaires, noircie et munie d'irrégularités de surface pour capter les radiations solaires et une seconde face opposée à la premiére, en contact direct pratiquement sur toute sa surface avec le fluide, la lame transmettant à travers son épaisseur la chaleur captée au fluide.
2. 2. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame est en cuivre et qu'au moins sur la premiére face, elle est rendue dentelée au moyen d'apport de métal ou par enrichissement d'un autre métal électrodéposé, pour être en mesure de pouvoir intercepter et absorber au moins partiellement ainsi les rayons qu'elle a initialement réfléchis.
3. 3. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame est en cuivre et que, sur au moins une face, elle présente des dentelures modulaires et/ou dendritiques.
4. 4. Capteur solaire selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la lame en cuivre, par suite de sa dentelure, présente une surface d'absorption plus élevée que sa projection le long de son propre plan de développement.
5. 5. Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première face de la lame est tournée vers au moins un premier recouvrement transparent capable de former un effet de serre.
6. 6. Capteur solaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lame flotte sur le fluide.
7. 7. Capteur solaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que la lame est solidaire de et parallèle au moins au premier recouvrement transparent et flotte ensemble avec elle sur le fluide en formant entre la lame et le premier recouvrement transparent un espace étanche.
8. 8. Capteur solaire selon les revendications 2, 3 et 5 à 7, caractérisé en ce que la lame en cuivre est appliquée à un support transparent sur la face superficiellement dentelée et que la lame en cuivre flotte ensemble avec le premier recouvrement transparent et avec ce support transparent sur le fluide.

   La présente invention se rapporte à un capteur solaire.

   Il est bien connu que les besoins énergétiques actuels rendent toujours plus nécessaire d'utiliser l'énergie solaire et en particulier des capteurs solaires à panneau pour le chauffage des habitations et la fourniture d'eau chaude.

   Actuellement, les capteurs solaires se composent principalement d'un faisceau de tuyaux dans lequel circule un fluide, normalement de l'eau, une plaque métallique reliée thermiquement au faisceau de tuyaux et noircie et un panneau avec fond et parois isolés englobant le faisceau et la plaque métallique thermiquement reliés. Le panneau est fermé.dans la partie supérieure par une feuille de verre peu perméable aux radiations de longueur d'onde élevée émises par la plaque noire, en créant par conséquent un effet de serre.

   Sur ces capteurs, I'irradiation solaire est d'autant plus forte que les rayons tombent perpendiculairement sur la surface du capteur qui doit les recevoir. Il en résulte que, si le capteur doit fonctionner toute l'année, il convient de l'installer avec une inclinaison par rapport au sol qui est égale à la latitude. En revanche, si le capteur doit fonctionner seulement pendant une brève période saisonnière, il y a lieu de l'orienter avec l'inclinaison égale à la latitude corrigée de la déclinaison solaire moyenne de la période considérée. L'adaptation à la position saisonnière du soleil reste toutefois toujours approximative et est exécutée en faisant une moyenne entre les positions que le capteur devrait prendre au fur et à mesure pour être parfaitement tourné vers le soleil.

   En outre, et c'est un fait encore plus important, les capteurs restent de toute façon tournés vers le soleil avec une certaine exactitude, m is seulement pour quelques heures chaque jour, par suite du mouvement rotatoire de la terre, à moins de vouloir installer des capteurs mobiles capables de suivre le mouvement solaire, ce qui entraînerait naturellement des complications considérables de structure ainsi qu'une forte majoration du prix de ces capteurs. En plus de ce qui vient d'être dit, il y a lieu de souligner qu'une des raisons de l'efficacité réduite des capteurs solaires connus réside dans la propriété d'absorption relativement limitée de la plaque métallique sur laquelle se dirige la radiation solaire.

   En effet, cette plaque, bien que noircie, réfléchit en partie la radiation solaire incidente et le manque d'absorption de celle-ci, au moins partielle, réduit la quantité de chaleur transmise au fluide qui circule dans les faisceaux de tuyaux. De ce point de vue, le rendement ou la capacité de la surface noircie d'absorber des radiations solaires, sans réfléchir ou en réfléchissant seulement une partie minime, conditionne le rendement de tout le capteur solaire.

   Il résulte de ce qui précède que les capteurs solaires actuellement connus, bien qu'exécutant dans une certaine mesure leur tâche, restent toujours, même dans leur version la plus simple, relativement lourds, encombrants et coûteux, en raison de la présence des éléments comme le panneau, le faisceau de tuyaux et la plaque métallique et sont aussi souvent d'une efficacité réduite, en particulier pour ce qui concerne le rendement de la surface absorbante reliée therrniquement au faisceau de tuyaux.

   La présente invention vise par conséquent à remédier, au moins partiellement, aux inconvénients cités, pour augmenter l'efficacité des capteurs solaires en général et fournir ainsi une source énergétique utilisable.

   Ce but est obtenu par le capteur solaire selon l'invention qui comprend un panneau et des moyens absorbant les radiations solaires et chauffant un fluide, et qui est caractérisé en ce que les moyens sont constitués d'une lame de métal qui couvre pratiquement tout le panneau et qui présente au moins une première face exposée directement aux radiations solaires, noircie et munie d'irrégularités de surface pour capter les radiations solaires et une seconde face opposée à la première, en contact direct pratiquement sur toute sa surface avec le fluide, la lame transmettant à travers son épaisseur la chaleur captée au fluide.

   Les caractéristiques et avantages apparaîtront plus en détail dans la description qui suit de quelques formes d'exécution préférées données à titre d'exemples, en référence aux dessins ci-joints.

   Ceux-ci représentent: La fig. 1, une section fortement agrandie d'un détail du capteur selon l'invention.

   Les fig. 2 à 4, quelques formes d'exécution du capteur dans son ensemble, vues en section, et la fig. 5, une application possible du capteur.

   En se référant aux dessins, le capteur solaire comporte, comme élément caractéristique, une lame métallique mince, de préférence en cuivre, munie d'irrégularités de surface et noircie et qui est, sur une face, exposée directement à la radiation solaire et, de l'autre face, en contact sur pratiquement toute sa surface avec un fluide à chauffer, par exemple de l'eau.

   La feuille mince en cuivre, indiquée par le repère 1, est montrée en section transversale et partielle fortement agrandie dans la fig. 1, où l'on peut constater que cette feuille 1 présente, sur la première face la exposée au soleil et noircie, une surface absorbante fortement dentelée formée par une pluralité de reliefs primaires 2 desquels émergent d'autres reliefs secondaires 3 qui, dans l'ensemble, rendent la surface absorbante de la lame de cuivre 1 très contournée et irrégulière, ainsi que de rapport très élevé de sa surface d'absorption réelle comparée à la surface de sa projection le long de son propre plan de développement. **ATTENTION** fin du champ CLMS peut contenir debut de DESC **.