CH632833A5 - Element which absorbs solar radiation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un élément absorbeur des radiations solaires, destiné à équiper des capteurs de l'énergie solaire. The present invention relates to a solar radiation absorbing element, intended to equip solar energy collectors.
Il existe de nombreux modes de réalisation de capteurs de l'énergie solaire basés sur l'effet de serre associé à l'effet de corps noir. Ces capteurs comportent généralement des plaques creuses ou des tubes absorbant les radiations solaires, placés à l'intérieur d'enceintes transparentes assurant l'effet de serre. A l'intérieur des plaques ou des tubes circulent des fluides caloporteurs destinés à transporter la chaleur due aux radiations solaires vers des zones plus froides. There are many embodiments of solar energy collectors based on the greenhouse effect associated with the black body effect. These collectors generally include hollow plates or tubes absorbing solar radiation, placed inside transparent enclosures ensuring the greenhouse effect. Inside the plates or tubes circulate heat transfer fluids intended to transport the heat due to solar radiations towards colder zones.
De tels capteurs de l'énergie solaire sont décrits par exemple dans la demande de brevet français publiée sous le numéro 2298066. Le capteur décrit dans cette demande comporte, à l'intérieur d'une enceinte, un élément absorbeur constitué d'une plaque métallique à surface rugueuse ou peinte en noir; sur la face non exposée au soleil est fixé un serpentin tubulaire en métal. Bien qu'un tel élément absorbeur convienne généralement bien, il présente des inconvénients. En effet, il est lourd et rigide et, de ce fait, encombrant, ce qui le rend malaisé à installer et à transporter. Such solar energy collectors are described for example in the French patent application published under the number 2298066. The collector described in this application comprises, inside an enclosure, an absorbing element consisting of a metal plate with rough surface or painted black; on the side not exposed to the sun is fixed a tubular metal coil. Although such an absorbent element is generally suitable, it has drawbacks. Indeed, it is heavy and rigid and, therefore, bulky, which makes it difficult to install and transport.
On a alors envisagé de réaliser des éléments absorbeurs qui ne soient pas rigides et qui peuvent être enroulés afin de faciliter le transport. De tels éléments absorbeurs sont décrits dans la demande de brevet français publiée sous le numéro 2307233. L'élément absorbeur décrit dans cette demande de brevet consiste en une matière flexible, façonnée de manière à constituer un circuit de canaux pour la circulation du fluide caloporteur. Un tel élément absorbeur est facilement transportable puisqu'il peut être enroulé, mais il présente l'inconvénient de mal résister au gel ou à une pression du fluide caloporteur supérieure à la pression atmosphérique; de plus, la circulation du fluide caloporteur subit des changements de direction de 180° qui créent des pertes de charges importantes. It was then envisaged to produce absorbent elements which are not rigid and which can be rolled up in order to facilitate transport. Such absorbing elements are described in the French patent application published under the number 2307233. The absorbing element described in this patent application consists of a flexible material, shaped so as to constitute a circuit of channels for the circulation of the heat transfer fluid. Such an absorbent element is easily transportable since it can be rolled up, but it has the drawback of poorly withstanding the frost or a pressure of the heat transfer fluid greater than atmospheric pressure; in addition, the circulation of the heat transfer fluid undergoes 180 ° changes of direction which create significant pressure drops.
Le but de l'invention est de créer un élément absorbeur de radiations solaires qui soit facilement transportable tout en assurant une bonne absorption des radiations solaires et qui soit de faible prix de revient et de mise en place aisée. The object of the invention is to create a solar radiation absorbing element which is easily transportable while ensuring good absorption of solar radiation and which is low cost and easy to install.
L'élément absorbeur des radiations solaires selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube ayant au moins une zone rectiligne, tube servant à la circulation du fluide caloporteur et étant réalisé en un matériau choisi parmi les caoutchoucs organiques ou organosiliciques ou les produits thermoplastiques organiques, et au moins deux feuilles thermoconductrices flexibles de structure continue ou discontinue fixées deux à deux, face contre face, en enserrant entre elles au moins une zone rectiligne de tube. The solar radiation absorbing element according to the invention is characterized in that it comprises at least one tube having at least one rectilinear zone, tube serving for the circulation of the heat transfer fluid and being made of a material chosen from organic rubbers or organosilicon or organic thermoplastic products, and at least two flexible thermally conductive sheets of continuous or discontinuous structure fixed in pairs, face to face, by enclosing between them at least one rectilinear zone of tube.
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Le tube servant à la circulation du fluide caloporteur doit être en un matériau présentant une bonne résistance au vieillissement thermique et à la corrosion tout en ayant une conductibilité thermique suffisante. De plus, si le tube est utilisé pour véhiculer de l'eau sanitaire, le matériau doit être de qualité alimentaire et résistant à l'entartrage. The tube used for the circulation of the heat transfer fluid must be made of a material having good resistance to thermal aging and to corrosion while having sufficient thermal conductivity. In addition, if the tube is used to convey sanitary water, the material must be of food grade and resistant to scaling.
Le tube peut, par exemple, être réalisé en un matériau choisi parmi : The tube can, for example, be made of a material chosen from:
— les matériaux thermoplastiques organiques, comme le poly-éthylène basse densité, le polychlorure de vinyle, les polyamides et les polyesters, et - organic thermoplastic materials, such as low density polyethylene, polyvinyl chloride, polyamides and polyesters, and
— les matériaux en élastomères, comme les caoutchoucs organiques naturels ou synthétiques et les caoutchoucs organosiliciques. - elastomer materials, such as natural or synthetic organic rubbers and organosilicon rubbers.
Les caoutchoucs organiques sont, de préférence, choisis dans le groupe de ceux résistant à la chaleur, tels que les caoutchoucs butyles, éthylènes/propylènes et polyuréthannes. The organic rubbers are preferably chosen from the group of those resistant to heat, such as butyl rubbers, ethylene / propylene and polyurethane.
Les caoutchoucs organosiliciques ont tous une bonne résistance à la chaleur; ils peuvent donc être choisis dans le groupe de ceux facilement extrudables et durcissables. Préférentiellement, on utilise les élastomères obtenus par durcissement à chaud, au-dessus de 100 C, de compositions renfermant principalement des gommes diorganopolysiloxaniques, des charges minérales et des peroxydes organiques. Organosilicon rubbers all have good heat resistance; they can therefore be chosen from the group of easily extrudable and hardenable ones. Preferably, use is made of the elastomers obtained by hot curing, above 100 ° C., of compositions mainly comprising diorganopolysiloxane gums, mineral fillers and organic peroxides.
De telles compositions sont décrites dans les brevets français publiés sous les numéros 1142443,1382285,1486530 et 2017663. Such compositions are described in French patents published under the numbers 1142443,1382285,1486530 and 2017663.
On peut également utiliser les élastomères obtenus par durcissement à chaud, au-dessus de 60° C, de compositions renfermant principalement-des polymères diorganopolysiloxaniques portant une faible quantité de radicaux vinyles ou allyles (environ 0,1 à 1 % par rapport à l'ensemble des radicaux liés aux atomes de silicium), éventuellement des charges minérales, des hydrogéno-organopoly-siloxanes et un catalyseur au platine. It is also possible to use the elastomers obtained by hot curing, above 60 ° C., of compositions containing mainly-diorganopolysiloxane polymers carrying a small amount of vinyl or allyl radicals (approximately 0.1 to 1% relative to the all the radicals linked to the silicon atoms), possibly mineral charges, hydrogen-organopoly-siloxanes and a platinum catalyst.
De telles compositions sont décrites dans les brevets français publiés sous les numéros 1314679,1360908,1511598,2016914 et 2202915. Such compositions are described in French patents published under the numbers 1314679,1360908,1511598,2016914 and 2202915.
La section du tube peut être de forme géométrique simple, par exemple ovale, elliptique, carrée; de préférence, la section du tube est circulaire. The section of the tube can be of simple geometric shape, for example oval, elliptical, square; preferably, the section of the tube is circular.
Le diamètre des tubes (le terme diamètre utilisé ici s'applique au diamètre externe) peut varier dans un grand intervalle de valeurs. Si l'on veut toutefois fabriquer des absorbeurs manipulables et faciles à installer, il est avantageux de choisir des tubes dont le diamètre est compris entre 5 et 50 mm, de préférence entre 7 et 40 mm; l'épaisseur de la paroi des tubes, liée à ce diamètre, est comprise habituellement entre 0,2 et 4 mm, de préférence entre 0,3 et 3 mm. The diameter of the tubes (the term diameter used here applies to the external diameter) can vary within a large range of values. If, however, it is desired to manufacture absorbers which are easy to handle and easy to install, it is advantageous to choose tubes whose diameter is between 5 and 50 mm, preferably between 7 and 40 mm; the thickness of the wall of the tubes, linked to this diameter, is usually between 0.2 and 4 mm, preferably between 0.3 and 3 mm.
Si le fluide caloporteur, qui peut être un gaz, par exemple de l'air, ou un liquide, par exemple de l'eau, circule dans le tube à une pression supérieure à la pression atmosphérique, ou si le liquide peut geler, le tube sera de préférence renforcé par un gainage extérieur constitué d'un réseau de fils ou fibres. Ce réseau peut être constitué de fils ou fibres synthétiques, par exemple en polyamide ou en polyester, ou de fibres de verre ou encore de fils métalliques. Le réseau peut être constitué soit à partir de fils uniques, tels que des crins, ou de fils ou de fibres mis préalablement sous forme de toron. Afin de constituer le réseau externe, les fils ou fibres peuvent être enroulés en hélice à l'extérieur du tube; ils seront de préférence tressés, tricotés ou tissés. If the heat transfer fluid, which can be a gas, for example air, or a liquid, for example water, circulates in the tube at a pressure higher than atmospheric pressure, or if the liquid can freeze, the tube will preferably be reinforced by an external sheathing consisting of a network of wires or fibers. This network may consist of synthetic threads or fibers, for example made of polyamide or polyester, or of glass fibers or of metallic threads. The network can be formed either from single wires, such as horsehair, or from wires or fibers previously put in the form of a strand. In order to constitute the external network, the wires or fibers can be wound in a helix outside the tube; they will preferably be braided, knitted or woven.
Un gainage extérieur formé par un réseau de fils métalliques couvre avantageusement, à l'aide de ses fils, de 25 à 85% de la surface du tube, de préférence de 30 à 75%. Les fils métalliques peuvent être en cuivre, en aluminium ou en acier, et leur diamètre peut être compris entre 0,05 et 0,4 mm, de préférence entre 0,08 et 0,35 mm. An outer sheath formed by a network of metal wires advantageously covers, with the aid of its wires, from 25 to 85% of the surface of the tube, preferably from 30 to 75%. The metal wires can be made of copper, aluminum or steel, and their diameter can be between 0.05 and 0.4 mm, preferably between 0.08 and 0.35 mm.
Le gainage extérieur peut être simultanément fabriqué et déposé à la surface externe du tube, directement à la sortie des extrudeuses ayant servi à fabriquer les tubes. Il assure aux tubes une résistance à des pressions de circulation des fluides supérieures à 10 bar. The outer sheathing can be simultaneously manufactured and deposited on the external surface of the tube, directly at the outlet of the extruders used to manufacture the tubes. It provides the tubes with resistance to fluid circulation pressures greater than 10 bar.
■ Dans la présente description, on se référera, par commodité, seulement au tube. Il est bien entendu que ledit tube peut être gainé ou non et est destiné à véhiculer le fluide caloporteur. ■ In the present description, reference will be made, for convenience, only to the tube. It is understood that said tube can be sheathed or not and is intended to convey the heat transfer fluid.
Les feuilles thermoconductrices sont réalisées en un matériau bon conducteur de la chaleur. Elles peuvent être réalisées en matière plastique chargée, par exemple, de noir de carbone ou de particules métalliques. De préférence, elles sont réalisées en métal ; les métaux tels que le cuivre, l'acier et l'aluminium conviennent bien. The thermally conductive sheets are made of a material which is a good conductor of heat. They can be made of plastic loaded, for example, with carbon black or metallic particles. Preferably, they are made of metal; metals such as copper, steel and aluminum are well suited.
On utilise de préférence l'aluminium. Aluminum is preferably used.
Par structure continue des feuilles thermoconductrices, on entend que la structure des feuilles ne comporte pas de trous; ainsi, des feuilles de structure continue sont semblables à des films épais ou à des tôles minces. By continuous structure of thermally conductive sheets is meant that the structure of the sheets has no holes; thus, sheets of continuous structure are similar to thick films or thin sheets.
L'épaisseur des feuilles thermoconductrices de structure continue doit être suffisante pour absorber et transmettre des flux importants de chaleur ainsi que pour résister aux tensions exercées sur les éléments absorbeurs lors de leur fabrication et pendant leur conditionnement et leur pose. Des épaisseurs comprises entre 0,02 et 0,3 mm conviennent généralement bien. The thickness of the thermally conductive sheets of continuous structure must be sufficient to absorb and transmit significant flows of heat as well as to resist the stresses exerted on the absorbent elements during their manufacture and during their conditioning and installation. Thicknesses between 0.02 and 0.3 mm are generally suitable.
Par structure discontinue des feuilles thermoconductrices, on entend que la structure des feuilles comporte des trous; ainsi, des feuilles de structure discontinue peuvent être constituées par exemple de tissus obtenus par tissage, tricotage, tressage ou torsadage. By discontinuous structure of the thermally conductive sheets is meant that the structure of the sheets has holes; thus, sheets of discontinuous structure can be made for example of fabrics obtained by weaving, knitting, braiding or twisting.
Le tissu peut être réalisé avec des fils métalliques, par exemple de cuivre, d'acier et d'aluminium, dont le diamètre est compris entre 0,1 et 0,4 mm, de préférence entre 0,15 et 0,35 mm. Avantageusement, le tissu présente une texture serrée, de manière que la surface des trous représente au plus 60% de la surface totale de la feuille. The fabric can be produced with metallic wires, for example copper, steel and aluminum, the diameter of which is between 0.1 and 0.4 mm, preferably between 0.15 and 0.35 mm. Advantageously, the fabric has a tight texture, so that the surface of the holes represents at most 60% of the total surface of the sheet.
L'épaisseur des feuilles thermoconductrices de structure discontinue est plus élevée que celle des feuilles thermoconductrices de structure continue; elle peut atteindre, dans les zones où les fils se croisent, de 0,2 à 0,8 mm. The thickness of the thermally conductive sheets of discontinuous structure is greater than that of the thermally conductive sheets of continuous structure; it can reach, in areas where the wires cross, from 0.2 to 0.8 mm.
Les feuilles thermoconductrices sont fixées deux à deux, face contre face, en enserrant le tube de façon telle que, dans un plan sensiblement diamétral du tube, elles dépassent de part et d'autre de celui-ci. The thermally conductive sheets are fixed two by two, face to face, by enclosing the tube so that, in a substantially diametral plane of the tube, they protrude on either side of it.
Par largeur de feuille thermoconductrice associée au tube, on entend la largeur ou la part de largeur de la feuille thermoconductrice comptée perpendiculairement à l'axe du tube et qui participe aux échanges de chaleur avec la zone rectiligne dudit tube de part et d'autre de laquelle elle est située. Ci-après, lors de la description des divers modes de réalisation de l'élément absorbeur, on précisera cette notion. By width of thermally conductive sheet associated with the tube, is meant the width or the portion of width of the thermally conductive sheet counted perpendicular to the axis of the tube and which participates in the heat exchanges with the rectilinear zone of said tube on either side of which it is located. Below, when describing the various embodiments of the absorbing element, this concept will be clarified.
L'homme de l'art pourra déterminer en fonction de l'épaisseur des feuilles thermoconductrices, du diamètre du tube, des quantités de chaleur à véhiculer, le rapport de la largeur de la feuille thermoconductrice associée au tube, au diamètre extérieur du tube. Généralement, le rapport de la largeur de feuille thermoconductrice associée au tube au diamètre du tube est compris entre 2,5 et 10, de préférence entre 3,5 et 8. Those skilled in the art will be able to determine, as a function of the thickness of the thermally conductive sheets, the diameter of the tube, the quantities of heat to be conveyed, the ratio of the width of the thermally conductive sheet associated with the tube, to the outside diameter of the tube. Generally, the ratio of the width of the thermally conductive sheet associated with the tube to the diameter of the tube is between 2.5 and 10, preferably between 3.5 and 8.
La fixation face contre face des feuilles thermoconductrices de structure continue peut, par exemple, être réalisée par collage à chaud. Cette technique implique l'utilisation de feuilles préalablement revêtues, sur une face, d'un vernis thermocollant à base de composés organiques usuels tels que du polyéthylène, des résines époxy ou acryliques ou polyimides, ou polyamides imides, ou encore du silicone. The face to face fixing of the thermally conductive sheets of continuous structure can, for example, be carried out by hot gluing. This technique involves the use of sheets previously coated, on one side, with a fusible varnish based on usual organic compounds such as polyethylene, epoxy or acrylic resins or polyimides, or polyamide imides, or else silicone.
Les faces enduites des feuilles sont placées l'une contre l'autre, et le collage a lieu par application, de part et d'autre de la zone où se trouve logé le tube, par exemple d'une roulette portée à la température de thermocollage du vernis. Généralement, cette température se situe entre 100 et 220°C. The coated faces of the sheets are placed one against the other, and bonding takes place by application, on either side of the area where the tube is housed, for example a roller brought to the temperature of heat sealing the varnish. Generally, this temperature is between 100 and 220 ° C.
La fixation des deux feuilles peut être assurée par d'autres procédés de même efficacité que le thermocollage. The fixing of the two sheets can be ensured by other methods of the same efficiency as the fusing.
On peut, par exemple, fixer les feuilles par rivetage ou encore par soudure. One can, for example, fix the sheets by riveting or even by welding.
La fixation face contre face des feuilles thermoconductrices de structure discontinue est de préférence réalisée par soudure. The face to face fixing of the thermally conductive sheets of discontinuous structure is preferably carried out by welding.
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Ainsi, en employant des feuilles thermoconductrices formées de fils de cuivre, d'aluminium ou d'acier étamé, il est aisé, par passage de l'assemblage tube-feuilles entre deux rouleaux chauffés à environ 200-400 C, à gorges circulaires, de fixer efficacement les deux feuilles par soudure de part et d'autre du tube, ce dernier se trouvant, avec la partie de feuille qui l'entoure, dans les gorges circulaires des rouleaux. Si les fils de cuivre, d'aluminium ou d'acier ne sont pas étamés, on peut souder les feuilles par points à l'aide d'un poste de soudage électrique. Thus, by using thermally conductive sheets formed from copper, aluminum or tinned steel wires, it is easy, by passing the tube-sheet assembly between two rollers heated to about 200-400 C, with circular grooves, effectively fix the two sheets by welding on either side of the tube, the latter being, with the part of the sheet which surrounds it, in the circular grooves of the rollers. If the copper, aluminum or steel wires are not tinned, the sheets can be spot welded using an electric welding machine.
Pour réaliser un élément absorbeur selon l'invention comportant une zone rectiligne de tube enserrée entre deux feuilles thermoconductrices en tissu tressé, il est préférable, au lieu d'introduire le tube entre les deux feuilles thermoconductrices, de fabriquer autour du tube une tresse circulaire dont le diamètre est nettement plus grand que celui du tube, par exemple de 1,6 à 6,4 fois plus grand. Pour la réalisation en marche continue de cette fabrication, on peut utiliser une bobineuse multifil qui fabriquera et déposera la tresse au fur et à mesure du défilement du tube. To make an absorbent element according to the invention comprising a rectilinear zone of a tube sandwiched between two thermally conductive sheets of braided fabric, it is preferable, instead of introducing the tube between the two thermally conductive sheets, to manufacture around the tube a circular braid whose the diameter is significantly larger than that of the tube, for example 1.6 to 6.4 times larger. For the continuous operation of this manufacture, one can use a multi-thread winder which will manufacture and deposit the braid as the tube travels.
Cette bobineuse peut comporter plusieurs dizaines de bobines, lesquelles dévident généralement des fuseaux groupant plusieurs fils. This winder can comprise several tens of coils, which generally unwind spindles grouping several wires.
L'assemblage tube/tresse circulaire peut ensuite être introduit entre les rouleaux chauffés, à gorges circulaires, utilisés précédemment. Ces rouleaux écrasent la tresse et l'étaient, sous une forme analogue à celle des feuilles, de part et d'autre du tube. Si les fils de cuivre, d'aluminium ou d'acier de la tresse sont étamés, les rouleaux effectuent conjointement l'écrasement de la tresse et la fixation par soudure, face à face, des feuilles en résultant. Si les fils ne sont pas étamés, les rouleaux effectuent seulement l'écrasement de la tresse, et il est nécessaire, comme précédemment, de souder ultérieurement les feuilles à l'aide, par exemple, d'un poste de soudage électrique. The tube / circular braid assembly can then be introduced between the heated rollers, with circular grooves, used previously. These rollers crush the braid and were, in a form analogous to that of the leaves, on either side of the tube. If the copper, aluminum or steel wires of the braid are tinned, the rollers jointly perform the crushing of the braid and the fixing by welding, face to face, of the resulting sheets. If the wires are not tinned, the rollers only crush the braid, and it is necessary, as before, to later weld the sheets using, for example, an electric welding station.
De préférence, la face extérieure de la feuille thermoconductrice exposée aux rayons solaires est de couleur foncée et d'aspect mat. Pour cela, elle peut être enduite d'une peinture, par exemple noire, grise, verte, rouge ou bleue, destinée à absorber les rayons solaires. Preferably, the outer face of the thermally conductive sheet exposed to the sun's rays is dark in color and of matt appearance. For this, it can be coated with a paint, for example black, gray, green, red or blue, intended to absorb the sun's rays.
La face de l'élément absorbeur non exposée au soleil peut être recouverte d'une couche d'un matériau cellulaire. Cette couche a pour rôle d'assurer un bon isolement thermique vis-à-vis de la surface sur laquelle cette face sera en contact après l'installation de l'élément absorbeur. The face of the absorbent element not exposed to the sun can be covered with a layer of cellular material. The role of this layer is to ensure good thermal insulation with respect to the surface on which this face will be in contact after the installation of the absorbing element.
L'épaisseur du matériau cellulaire n'est pas critique; il est cependant judicieux, pour éviter d'augmenter sensiblement le coût de l'élément absorbeur, d'utiliser une épaisseur comprise entre 0,3 et 40 mm. The thickness of the cellular material is not critical; it is however advisable, to avoid significantly increasing the cost of the absorbing element, to use a thickness of between 0.3 and 40 mm.
A titre indicatif, le matériau cellulaire peut être choisi parmi les mousses phénoliques, les mousses en polychlorure de vinyle ou les mousses en polyuréthanne, ou encore être en laine de verre ou de roche. As an indication, the cellular material can be chosen from phenolic foams, polyvinyl chloride foams or polyurethane foams, or even be made of glass or rock wool.
On s'est référé ci-avant à deux feuilles thermoconductrices par commodité, mais il est bien entendu que des éléments absorbeurs comportant une feuille thermoconductrice exposée au soleil et une feuille thermoconductrice non exposée au soleil, obtenue par exemple par pliage d'une seule feuille thermoconductrice de surface égale à la somme des surfaces des deux feuilles thermoconductrices, font partie de l'invention et que, même dans ce cas, on se référera à deux feuilles thermoconductrices. Reference has been made above to two thermally conductive sheets for convenience, but it is understood that absorbent elements comprising a thermally conductive sheet exposed to the sun and a thermally conductive sheet not exposed to the sun, obtained for example by folding a single sheet thermally conductive surface equal to the sum of the surfaces of the two thermally conductive sheets, are part of the invention and that, even in this case, reference will be made to two thermally conductive sheets.
La forme géométrique des feuilles thermoconductrices n'est pas critique; on choisit de préférence des feuilles thermoconductrices de forme géométrique simple, par exemple carrée ou rectangulaire. The geometric shape of the thermally conductive sheets is not critical; preferably, thermally conductive sheets of simple geometric shape, for example square or rectangular, are chosen.
La compréhension de l'invention sera facilitée par les figures ci-jointes, qui illustrent à titre d'exemples, schématiquement et sans échelle déterminée, divers modes de réalisations d'éléments absorbeurs selon la présente invention. The understanding of the invention will be facilitated by the attached figures, which illustrate by way of examples, schematically and without a determined scale, various embodiments of absorber elements according to the present invention.
La fìg. 1 est une vue de dessus d'un premier mode de réalisation d'un élément absorbeur selon la présente invention. The fìg. 1 is a top view of a first embodiment of an absorbing element according to the present invention.
La fig. 2 est une vue en coupe, par un plan A A perpendiculaire aux feuilles thermoconductrices et à l'axe, du tube de l'élément absorbeur selon la fig. 1. Fig. 2 is a sectional view, through a plane A A perpendicular to the thermally conductive sheets and to the axis, of the tube of the absorber element according to FIG. 1.
La fig. 3 est une vue de dessus d'un second mode de réalisation de l'élément absorbeur selon la fig. 1. Fig. 3 is a top view of a second embodiment of the absorber element according to FIG. 1.
La fig. 4 est une vue de dessus d'un troisième mode de réalisation d'un élément absorbeur selon l'invention. Fig. 4 is a top view of a third embodiment of an absorbing element according to the invention.
La fig. 5 est une vue de dessus d'un quatrième mode de réalisation d'un élément absorbeur selon l'invention. Fig. 5 is a top view of a fourth embodiment of an absorbing element according to the invention.
La fig. 6 est une vue en coupe, par un plan BB perpendiculaire aux feuilles thermoconductrices et aux axes, des zones rectilignes du tube d'un élément absorbeur selon les troisième ou quatrième-modes de réalisation et comportant une couche de matériau cellulaire sur la face extérieure de la feuille thermoconductrice non exposée au soleil. Fig. 6 is a sectional view, through a plane BB perpendicular to the thermally conductive sheets and to the axes, of the rectilinear zones of the tube of an absorbent element according to the third or fourth embodiments and comprising a layer of cellular material on the external face of the thermally conductive sheet not exposed to the sun.
La fig. 7 est une vue de dessus d'un cinquième mode de réalisation d'un élément absorbeur selon l'invention. Fig. 7 is a top view of a fifth embodiment of an absorber element according to the invention.
Les fig. 8 et 9 sont des vues de dessus d'un sixième et d'un septième mode de réalisation de l'élément absorbeur selon l'invention. Figs. 8 and 9 are top views of a sixth and a seventh embodiment of the absorber element according to the invention.
L'élément absorbeur selon l'invention, dont un premier mode de réalisation est représenté aux fig. 1 et 2, comporte un tube 1 sensiblement rectiligne et deux feuilles thermoconductrices 2, 3 fixées face contre face en enserrant le tube de façon telle que, de préférence dans un plan sensiblement diamétral du tube, elles dépassent de part et d'autre du tube. The absorber element according to the invention, a first embodiment of which is shown in FIGS. 1 and 2, comprises a substantially straight tube 1 and two thermally conductive sheets 2, 3 fixed face to face by enclosing the tube so that, preferably in a substantially diametral plane of the tube, they protrude on either side of the tube .
La largeur des feuilles thermoconductrices associées au tube n'est pas quelconque; elle est choisie pour que le rapport de la largeur de feuille thermoconductrice associée au tube au diamètre extérieur du tube soit compris entre 2,5 et 10, de préférence entre 3,5 et 8. Ainsi, à un tube de 20 mm de diamètre extérieur est associée une largeur de feuille thermoconductrice comprise entre 50 et 200 mm. The width of the thermally conductive sheets associated with the tube is not arbitrary; it is chosen so that the ratio of the width of the thermally conductive sheet associated with the tube to the outside diameter of the tube is between 2.5 and 10, preferably between 3.5 and 8. Thus, to a tube with an outside diameter of 20 mm is associated with a width of thermally conductive sheet of between 50 and 200 mm.
Les feuilles thermoconductrices de l'élément absorbeur sont généralement étalées à plat sur le plancher des enceintes transparentes assurant l'effet de serre. Elles peuvent cependant prendre aisément une forme différente (par exemple parabolique, semi-cylindrique) The thermally conductive sheets of the absorbent element are generally spread out flat on the floor of the transparent enclosures ensuring the greenhouse effect. They can however easily take a different form (for example parabolic, semi-cylindrical)
afin d'assurer une meilleure concentration du flux de chaleur dans la direction du tube caloporteur. in order to ensure a better concentration of the heat flow in the direction of the heat transfer tube.
Les feuilles thermoconductrices peuvent aussi être maintenues inclinées par rapport au plancher de l'enceinte par tout moyen approprié si le plancher de l'enceinte est horizontal. Cette disposition favorise l'absorption des radiations solaires. The thermally conductive sheets can also be kept inclined relative to the floor of the enclosure by any suitable means if the floor of the enclosure is horizontal. This arrangement promotes the absorption of solar radiation.
L'élément absorbeur représenté à la fig. 1 a été réalisé en enserrant le tube 1 entre deux feuilles thermoconductrices de longueur telle que l'élément absorbeur obtenu soit directement utilisable dans une enceinte transparente. Lors de la mise en place, plusieurs éléments absorbeurs sont reliés avantageusement en série au moyen de raccords appropriés, montés aux extrémités du tube 1 et disposés en zigzag de façon analogue au mode représenté à la fig. 3. The absorber element shown in FIG. 1 was produced by enclosing the tube 1 between two thermally conductive sheets of length such that the absorbing element obtained is directly usable in a transparent enclosure. During installation, several absorbing elements are advantageously connected in series by means of appropriate fittings, mounted at the ends of the tube 1 and arranged in a zigzag manner analogously to the mode shown in FIG. 3.
Les feuilles thermoconductrices des éléments absorbeurs sont généralement situées dans le même plan ou dans des plans parallèles. The thermally conductive sheets of the absorbent elements are generally located in the same plane or in parallel planes.
Plusieurs éléments absorbeurs reliés en série sont avantageusement réalisés à partir d'un tube unique, enserré à intervalles de préférence réguliers entre deux feuilles thermoconductrices, ce mode de réalisation évitant l'emploi de moyens de raccord entre deux éléments absorbeurs contigus. Several absorbing elements connected in series are advantageously produced from a single tube, clamped at preferably regular intervals between two thermally conductive sheets, this embodiment avoiding the use of connection means between two contiguous absorbing elements.
Le mode de réalisation selon la fig. 3 peut aussi être effectué à partir d'un élément absorbeur de grande longueur, constitué d'un tube enserré entre deux feuilles thermoconductrices en forme de rubans, sensiblement selon l'axe médian desdits rubans. L'arrangement particulier représenté à la fig. 3 comporte alors une juxtaposition de segments d'éléments absorbeurs reliés entre eux en série par des coudes 6 qui sont des parties dénudées du tube. The embodiment according to FIG. 3 can also be carried out using a very long absorbing element, consisting of a tube sandwiched between two thermally conductive sheets in the form of ribbons, substantially along the median axis of said ribbons. The particular arrangement shown in fig. 3 then comprises a juxtaposition of segments of absorber elements connected together in series by elbows 6 which are stripped parts of the tube.
Un élément absorbeur de grande longueur peut, par exemple, être réalisé en dirigeant le tube, fabriqué par extrusion, dès la sortie de l'extrudeuse et après gainage éventuel, entre les deux feuilles thermoconductrices qui se déroulent à la même vitesse que celle de l'avancement du tube. Un dispositif guideur à galets permet d'appliquer correctement les deux feuilles l'une sur l'autre, l'une étant placée au-dessus du tube et l'autre au-dessous. A very long absorbing element can, for example, be produced by directing the tube, manufactured by extrusion, as soon as it leaves the extruder and after any sheathing, between the two thermally conductive sheets which take place at the same speed as that of the advancement of the tube. A roller guide device allows the two sheets to be applied correctly one on top of the other, one being placed above the tube and the other below.
Le mode représenté à la fig. 3 peut être ensuite obtenu selon le processus décrit ci-après. The mode shown in fig. 3 can then be obtained according to the process described below.
5 5
10 10
15 15
20 20
75 75
30 30
35 35
.40 .40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
5 5
632 833 632 833
On dénude, à des intervalles choisis, identiques ou différents, le long de l'élément absorbeur, des parties du tube par élimination (par exemple par découpage) des feuilles thermoconductrices jusqu'à mise à nu du tube. La longueur de chaque partie dénudée du tube a pour longueur au moins la largeur des feuilles thermoconductrices. Parts of the tube are stripped, at identical or different intervals, along the absorbing element, by elimination (for example by cutting) of the thermally conductive sheets until the tube is exposed. The length of each stripped part of the tube is at least as long as the width of the thermally conductive sheets.
La limite supérieure de la longueur de chaque partie dénudée du tube est fonction de la géométrie recherchée de l'arrangement; il est toutefois préférable, pour réduire les surfaces à éliminer des feuilles thermoconductrices, de ne pas dépasser cinq fois la largeur de ces feuilles. Les parties dénudées du tube sont ensuite enduites de préférence, par exemple, d'une peinture de couleur foncée et mate. The upper limit of the length of each stripped part of the tube is a function of the desired geometry of the arrangement; it is however preferable, in order to reduce the areas to be eliminated from the thermally conductive sheets, not to exceed five times the width of these sheets. The stripped parts of the tube are then preferably coated, for example, with a dark matte paint.
On obtient donc dans cette première étape un ensemble formé de plusieurs segments d'éléments absorbeurs (analogues à des éléments absorbeurs tels que représentés à la fig. 1), reliés les uns aux autres par les parties dénudées du tube. La longueur de chaque segment et le nombre de segments dépend également de la géométrie recherchée pour l'arrangement. One thus obtains in this first stage an assembly formed by several segments of absorbing elements (analogous to absorbing elements such as represented in fig. 1), connected to each other by the stripped parts of the tube. The length of each segment and the number of segments also depends on the geometry sought for the arrangement.
Dans la deuxième étape, on plie cet ensemble en zigzag aux endroits des parties dénudées du tube pour former des coudes, tout en disposant les segments côte à côte de façon telle que les feuilles thermoconductrices des segments d'éléments absorbeurs soient sensiblement dans le même plan ou dans des plans parallèles, inclinés par rapport au plancher de l'enceinte transparente. In the second step, this assembly is bent in a zigzag at the locations of the stripped parts of the tube to form elbows, while arranging the segments side by side so that the thermally conductive sheets of the segments of absorbent elements are substantially in the same plane or in parallel planes, inclined with respect to the floor of the transparent enclosure.
Les tubulures 4 et 5 d'entrée et de sortie du fluide caloporteur peuvent être des morceaux de tubes rapportés par exemple par soudage ou collage au tube 1 ; de préférence, ce sont des parties dénudées du tube 1. The inlet and outlet pipes 4 and 5 of the heat transfer fluid may be pieces of tubes added for example by welding or gluing to the tube 1; preferably, they are stripped parts of the tube 1.
L'élément absorbeur selon le troisième mode de réalisation représenté à la flg. 4 comporte entre deux feuilles thermoconductrices plusieurs zones rectilignes du tube 1 reliées en série et en zigzag par des coudes 6 qui ne sont pas enserrés entre les deux feuilles thermoconductrices. Des tubulures de raccordement 4 et 5 sont prévues pour la circulation du fluide caloporteur. The absorbing element according to the third embodiment shown in FIG. 4 comprises between two thermally conductive sheets several rectilinear zones of the tube 1 connected in series and in a zigzag by elbows 6 which are not sandwiched between the two thermally conductive sheets. Connection pipes 4 and 5 are provided for the circulation of the heat transfer fluid.
L'élément absorbeur selon le quatrième mode de réalisation représenté à la fig. 5 est analogue à l'élément absorbeur représenté à la fig. 4, mais les coudes 6 sont recouverts par la feuille thermoconductrice 2 exposée au soleil et non recouverts par la feuille thermoconductrice 3 non exposée au soleil. Les tubulures de raccordement peuvent être formées en dénudant le tube 1 par découpage, en 7 et 8, des feuilles thermoconductrices. The absorber element according to the fourth embodiment shown in FIG. 5 is similar to the absorber element shown in FIG. 4, but the elbows 6 are covered by the thermally conductive sheet 2 exposed to the sun and not covered by the thermally conductive sheet 3 not exposed to the sun. The connection pipes can be formed by stripping the tube 1 by cutting, at 7 and 8, the thermally conductive sheets.
La fig. 6 est une vue en coupe, par un plan BB perpendiculaire aux feuilles thermoconductrices, d'un élément absorbeur selon les troisième et quatrième modes de réalisation pourvu, sur la face non exposée au soleil, d'une couche de matériau cellulaire 9. Fig. 6 is a sectional view, through a plane BB perpendicular to the thermally conductive sheets, of an absorbing element according to the third and fourth embodiments provided, on the face not exposed to the sun, with a layer of cellular material 9.
Dans les troisième et quatrième modes de réalisation de l'élément absorbeur selon l'invention, les zones rectilignes du tube sont de préférence parallèles entre elles et régulièrement réparties entre les feuilles thermoconductrices. In the third and fourth embodiments of the absorber element according to the invention, the rectilinear regions of the tube are preferably parallel to one another and regularly distributed between the thermally conductive sheets.
La zone de feuille thermoconductrice délimitée par deux zones rectilignes contiguës du tube est associée par moitié aux deux zones rectilignes du tube qui la délimitent. The zone of thermally conductive sheet delimited by two contiguous rectilinear zones of the tube is associated by half with the two rectilinear zones of the tube which delimit it.
La distance entre deux zones rectilignes contiguës du tube est choisie de façon telle que le rapport de la part de largeur de la feuille thermoconductrice, qui participe aux échanges de chaleur avec une zone rectiligne dudit tube au diamètre extérieur dudit tube, soit compris entre 2,5 et 10, de préférence entre 3,5 et 8. The distance between two contiguous rectilinear zones of the tube is chosen such that the ratio of the width share of the thermally conductive sheet, which participates in heat exchanges with a rectilinear zone of said tube to the outside diameter of said tube, is between 2, 5 and 10, preferably between 3.5 and 8.
La description ci-avant se réfère aux zones rectilignes du tube; The above description refers to the straight areas of the tube;
cela n'exclut pas la réalisation d'éléments absorbeurs en utilisant des tubes comportant par exemple des ondulations transversales autour d'un axe rectiligne. Un élément absorbeur selon l'invention comportant un tel tube est représenté, en vue de dessus, à la fig. 7. this does not preclude the production of absorbing elements using tubes comprising for example transverse undulations around a rectilinear axis. An absorbing element according to the invention comprising such a tube is shown, in top view, in FIG. 7.
Bien entendu, deux zones rectilignes adjacentes peuvent appartenir à un même tube (fig. 4) ou à deux tubes différents (fig. 8). Of course, two adjacent rectilinear zones can belong to the same tube (fig. 4) or to two different tubes (fig. 8).
Les éléments absorbeurs selon l'invention peuvent également comporter plusieurs tubes enserrés entre les feuilles thermoconductrices. Deux modes de réalisation de tels éléments absorbeurs sont représentés fig. 8 et 9. The absorbent elements according to the invention can also comprise several tubes sandwiched between the thermally conductive sheets. Two embodiments of such absorber elements are shown in fig. 8 and 9.
L'élément absorbeur selon l'invention, dont un sixième mode de réalisation est représenté à la fig. 8, comporte une pluralité de tubes 1 sensiblement parallèles enserrés entre deux feuilles thermoconductrices, chaque tube comportant des tubulures de raccordement 4, 5. De tels éléments absorbeurs sont avantageusement reliés en série, les tubes homologues de deux éléments absorbeurs adjacents étant reliés eux-mêmes en série. The absorber element according to the invention, a sixth embodiment of which is shown in FIG. 8, comprises a plurality of substantially parallel tubes 1 sandwiched between two thermally conductive sheets, each tube comprising connection tubes 4, 5. Such absorbing elements are advantageously connected in series, the homologous tubes of two adjacent absorbing elements being connected themselves serial.
L'élément absorbeur selon l'invention, dont un septième mode de réalisation est représenté à la fig. 9, comporte deux tubes 1 enserrés entre deux feuilles thermoconductrices, les deux tubes étant disposés entre les feuilles thermoconductrices d'une façon analogue à celle du tube de l'élément absorbeur selon le troisième mode de réalisation. The absorber element according to the invention, a seventh embodiment of which is shown in FIG. 9, comprises two tubes 1 sandwiched between two thermally conductive sheets, the two tubes being arranged between the thermally conductive sheets in a manner similar to that of the tube of the absorbent element according to the third embodiment.
Bien entendu, les divers modes de réalisation de l'élément absorbeur selon l'invention décrits ci-avant ne sont nullement limitatifs, et d'autres modes de réalisation à la portée de l'homme de l'art font partie de la présente invention. Of course, the various embodiments of the absorber element according to the invention described above are in no way limiting, and other embodiments within the reach of ordinary skill in the art are part of the present invention. .
Par exemple, les zones rectilignes du tube peuvent être enserrées entre deux feuilles thermoconductrices telles que la feuille thermoconductrice non exposée au soleil se présente sous la forme d'une pluralité de segments de ruban, les zones rectilignes du tube étant enserrées sensiblement selon l'axe médian dudit ruban. La largeur de feuille thermoconductrice associée au tube sera, dans ce cas, la largeur de feuille thermoconductrice exposée au soleil associée au tube. For example, the rectilinear zones of the tube can be sandwiched between two thermally conductive sheets such that the thermoconductive film not exposed to the sun is in the form of a plurality of segments of tape, the rectilinear zones of the tube being sandwiched substantially along the axis median of said ribbon. The width of thermally conductive sheet associated with the tube will, in this case, the width of thermally conductive sheet exposed to the sun associated with the tube.
Les éléments absorbeurs selon la présente invention décrits ci-dessus sont principalement utilisés comme éléments absorbeurs de radiations solaires. Ils peuvent cependant également être utilisés comme échangeur de chaleur. Pour cela, il suffit d'envoyer dans le tube un fluide porté à une température supérieure d'au moins 20° C à celle de l'atmosphère que l'on désire chauffer. La puissance calorifique fournie par ces échangeurs est de l'ordre de celle des radiateurs usuels en fonte ou en tôle d'acier. Dans le cas de cette utilisation des éléments absorbeurs, il n'est pas indispensable, pour leur bon fonctionnement, de peindre d'une couleur mate et foncée la surface des feuilles thermoconductrices. The absorbers according to the present invention described above are mainly used as solar radiation absorbers. However, they can also be used as a heat exchanger. To do this, it suffices to send a fluid brought to the tube brought to a temperature at least 20 ° C higher than that of the atmosphere which one wishes to heat. The calorific power supplied by these exchangers is of the order of that of the usual cast iron or sheet steel radiators. In the case of this use of the absorbing elements, it is not essential, for their proper functioning, to paint a matt and dark color the surface of the thermally conductive sheets.
L'exemple 5 ci-après illustre l'utilisation d'un élément absorbeur selon l'invention comme échangeur de chaleur. Example 5 below illustrates the use of an absorber element according to the invention as a heat exchanger.
Les éléments absorbeurs de radiations solaires selon l'invention présentent de nombreux avantages. The solar radiation absorbing elements according to the invention have many advantages.
En effet, comme ils ne sont pas rigides, il est aisé de les transporter sur les lieux de mise en œuvre sous forme de rouleaux, de les dérouler et de les découper à la longueur désirée. Le raccordement du tube de l'élément absorbeur au circuit de fluide caloporteur est facile à faire, puisqu'il suffît de dénuder les extrémités du tube et de les pourvoir de raccords appropriés. Indeed, as they are not rigid, it is easy to transport them to the places of implementation in the form of rolls, to unwind and cut them to the desired length. Connecting the tube of the absorber element to the heat transfer fluid circuit is easy to do, since it suffices to strip the ends of the tube and provide them with suitable fittings.
De par le choix des matériaux utilisés pour leur construction, les éléments absorbeurs selon l'invention ne sont soumis qu'à de faibles contraintes thermiques et ils résistent bien au gel et à la corrosion. Le choix des matériaux utilisés pour le tube confère de plus à celui-ci une bonne résistance à l'entartrage et la qualité alimentaire. Due to the choice of materials used for their construction, the absorbent elements according to the invention are only subjected to low thermal stresses and they resist frost and corrosion well. The choice of materials used for the tube also gives it good resistance to scaling and food quality.
Les éléments absorbeurs selon l'invention peuvent ainsi être disposés facilement dans des enceintes transparentes assurant l'effet de serre. The absorber elements according to the invention can thus be easily arranged in transparent enclosures ensuring the greenhouse effect.
De plus, de tels éléments absorbeurs sont faciles à fabriquer et éventuellement à assembler, et le faible prix des matières premières entrant dans leur fabrication ainsi que leur facilité de pose procurent de grands avantages aux utilisateurs. In addition, such absorbing elements are easy to manufacture and possibly assemble, and the low price of the raw materials used in their manufacture as well as their ease of installation provide great advantages to users.
Les exemples ci-joints illustrent l'invention: The attached examples illustrate the invention:
Exemple 1 : Example 1:
L'exemple ci-après décrit la fabrication d'un élément absorbeur selon l'invention pourvu de feuilles thermoconductrices de structure continue. The example below describes the manufacture of an absorbent element according to the invention provided with thermally conductive sheets of continuous structure.
Un tube en élastomère silicone cru, de diamètre interne de 10 mm et de diamètre externe de 12 mm, est fabriqué par extrusion à la vitesse de 8 m/min. A tube of raw silicone elastomer, with an internal diameter of 10 mm and an external diameter of 12 mm, is produced by extrusion at a speed of 8 m / min.
L'élastomère silicone cru utilisé à la fabrication du tube est préparé par mélange des constituants suivant : The raw silicone elastomer used to manufacture the tube is prepared by mixing the following constituents:
5 5
10 10
15 15
20 20
25 25
30 30
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
632 833 632 833
6 6
— 100 parties d'une gomme a-co-bis(triméthylsiloxy)diméthyl-polysiloxanique, de viscosité de 45 000 000 cPo à 25° C, contenant 0,3% de motifs méthylvinylsiloxy, 100 parts of an a-co-bis (trimethylsiloxy) dimethyl-polysiloxane gum, with a viscosity of 45,000,000 cPo at 25 ° C., containing 0.3% of methylvinylsiloxy units,
— 60 parties d'une silice de combustion, de surface spécifique de 200 m2/g, traitée par de l'octamêthylcyclotétrasiloxane, - 60 parts of a combustion silica, with a specific surface of 200 m2 / g, treated with octamethylcyclotetrasiloxane,
— 3 parties d'une huile a-tu-dihydroxydiméthylpolysiloxanique de viscosité de 50 cPo à 25' C, - 3 parts of an a-tu-dihydroxydiméthylpolysiloxanique oil with a viscosity of 50 cPo at 25 ° C,
— 2 parties d'un empâtage à 50% en poids, dans une huile silicone, du peroxyde de dichloro-1,4-benzoyle. - 2 parts of a 50% by weight pasting, in a silicone oil, of 1,4-dichloro-benzoyl peroxide.
A la sortie de l'extrudeuse, il circule pendant 30 s dans un four chauffé à 280 C, ce qui a pour effet de réticuler l'élastomère, puis le tube passe dans une bobineuse multifil mettant en œuvre des fibres de verre formées chacune de 32 brins élémentaires. At the outlet of the extruder, it circulates for 30 s in an oven heated to 280 ° C., which has the effect of crosslinking the elastomer, then the tube passes through a multi-thread winder using glass fibers each formed from 32 elementary strands.
Le tube sort de la bobineuse muni d'une tresse en fibres de verre. Il est alors dirigé entre deux rubans d'aluminium recuit; chaque ruban a 6 cm de largeur, 0,012 cm d'épaisseur et présente une face enduite d'un vernis acrylique thermocollant, fondant vers 150°C. The tube comes out of the winder fitted with a glass fiber braid. It is then directed between two annealed aluminum strips; each ribbon is 6 cm wide, 0.012 cm thick and has one side coated with a thermo-adhesive acrylic varnish, melting around 150 ° C.
Les deux rubans sont ensuite appliqués à l'aide d'un dispositif guideur à galets, face contre face, tout en enserrant le tube gainé, les faces en contact étant celles qui sont enduites du vernis acrylique. The two ribbons are then applied using a guide device with rollers, face to face, while enclosing the sheathed tube, the faces in contact being those which are coated with acrylic varnish.
Le collage des rubans est réalisé par passage de l'élément absorbeur préformé sous deux roulettes métalliques chauffés à 180; C, espacées de 1,6 cm, qui s'appuient sur la zone des rubans située de part et d'autre du logement du tube gainé. The ribbons are glued by passing the preformed absorbing element under two metal rollers heated to 180; C, spaced 1.6 cm apart, which rest on the zone of the ribbons located on either side of the housing of the sheathed tube.
Finalement, l'une des deux faces de l'élément absorbeur est enduite d'une peinture noire, mate, résistant aux radiations solaires. Finally, one of the two faces of the absorber element is coated with a black, matt paint, resistant to solar radiation.
Exemple 2: Example 2:
Cet exemple décrit la préparation, à l'aide d'un élément absorbeur selon l'exemple 1, d'un arrangement selon la fig. 3 et l'emploi de cet arrangement pour le captage des radiations solaires. This example describes the preparation, using an absorbing element according to Example 1, of an arrangement according to FIG. 3 and the use of this arrangement for the capture of solar radiation.
Tout le long d'un élément absorbeur de grande longueur, et à intervalles réguliers, on met le tube gainé à nu sur une longueur de 14 cm par un découpage approprié des rubans en aluminium. On obtient de cette façon un ensemble comportant 12 segments d'élément absorbant, d'une longueur de 150 cm chacun, reliés les uns aux autres par les parties dénudées du tube gainé. Ces parties sont peintes avec la peinture précédemment utilisée. All along an absorbent element of great length, and at regular intervals, the sheathed tube is laid bare over a length of 14 cm by appropriate cutting of the aluminum tapes. In this way, an assembly is obtained comprising 12 segments of absorbent element, each 150 cm long, connected to each other by the stripped parts of the sheathed tube. These parts are painted with the paint previously used.
Les segments d'élément absorbeur sont disposés selon l'arrangement représenté à la fig. 3, puis installés dans le fond d'un caisson parallélépipédique en polyester stratifié de longueur 170 cm, de largeur 70 cm et de hauteur 3 cm; ce caisson est recouvert d'une plaque de verre de 5 mm d'épaisseur. The absorber element segments are arranged according to the arrangement shown in FIG. 3, then installed in the bottom of a parallelepipedic polyester laminate box 170 cm long, 70 cm wide and 3 cm high; this box is covered with a 5 mm thick glass plate.
On place le caisson sous une inclinaison de 45°, sur une terrasse exposée au sud, et on fait circuler dans le tube un courant d'eau sous une pression de 1 bar. The box is placed at an angle of 45 ° on a terrace facing south, and a current of water is circulated in the tube under a pressure of 1 bar.
Ce courant d'eau traverse et chauffe un réservoir de 701 d'eau. This stream of water passes through and heats a tank of 701 of water.
On mesure l'énergie solaire reçue à l'aide d'un solarimètre et l'énergie captée à l'aide d'un compteur de calories. The solar energy received is measured using a solarimeter and the energy captured using a calorie counter.
Les essais ont lieu chaque jour de 10 à 18 h. The tests take place every day from 10 a.m. to 6 p.m.
Les résultats des mesures indiquent que, pour un ensoleillement fournissant au capteur (formé de l'élément absorbeur et du caisson) une puissance moyenne journalière située entre 300 et 600 W/m2, le rendement du capteur varie de 40 à 60%. The results of the measurements indicate that, for sunshine supplying the sensor (formed of the absorbing element and the box) with an average daily power situated between 300 and 600 W / m2, the efficiency of the sensor varies from 40 to 60%.
Exemple 3: Example 3:
L'exemple ci-après décrit la fabrication d'un élément absorbeur selon l'invention, pourvu de feuilles thermoconductrices de structure discontinue. The example below describes the manufacture of an absorbent element according to the invention, provided with thermally conductive sheets of discontinuous structure.
Un tube en élastomère silicone de diamètre interne de 10 mm et de diamètre externe de 12 mm, identique au tube utilisé à l'exemple 1, est introduit à la vitesse de 8 m/min dans une première bobineuse multifil comportant 24 bobines qui dévident chacune un fuseau de quatre fils en cuivre étamé, le diamètre du fil étant de 0,2 mm. Le tube sort de la première bobineuse gainé d'une tresse d'un peu plus de 12 mm de diamètre, dont les fils couvrent environ 45% de la surface extérieure du tube. Le tube gainé est introduit, toujours à la vitesse de 8 m/min, dans une deuxième bobineuse multifil comportant 36 bobines qui dévident chacune un fuseau de 11 fils en cuivre étamé, le diamètre du fil étant de 0,3 mm. A silicone elastomer tube with an internal diameter of 10 mm and an external diameter of 12 mm, identical to the tube used in Example 1, is introduced at the speed of 8 m / min into a first multi-thread winder comprising 24 spools which each unwind a spindle of four tinned copper wires, the wire diameter being 0.2 mm. The tube comes out of the first winder sheathed with a braid of a little more than 12 mm in diameter, the wires of which cover around 45% of the external surface of the tube. The sheathed tube is introduced, still at a speed of 8 m / min, into a second multi-wire winder comprising 36 coils which each unwind a spindle of 11 tinned copper wires, the wire diameter being 0.3 mm.
Le tube sort de la deuxième bobineuse multifil gainé de la tresse de 12 mm de diamètre et entouré d'une tresse circulaire de 40 mm de diamètre. L'ensemble passe alors entre deux rouleaux métalliques, à gorges circulaires, placés l'un au-dessus de l'autre et chauffés à 300° C; ce dispositif aplatit la tresse circulaire de 40 mm de diamètre, de part et d'autre du tube. Il a ainsi été réalisé un élément absorbeur selon l'invention comprenant un tube en élastomère silicone gainé d'une tresse en fils de cuivre et pourvu de deux feuilles thermoconductrices de toile tressée ayant chacune sensiblement 6 cm de largeur, jointes sur leurs bords, le tube étant intercalé et centré entre les deux feuilles. The tube comes out of the second multi-thread winder sheathed with the braid of 12 mm in diameter and surrounded by a circular braid of 40 mm in diameter. The assembly then passes between two metal rollers, with circular grooves, placed one above the other and heated to 300 ° C; this device flattens the circular braid 40 mm in diameter on either side of the tube. An absorber element according to the invention has thus been produced comprising a silicone elastomer tube sheathed with a braid of copper wires and provided with two thermally conductive sheets of braided fabric each having approximately 6 cm in width, joined at their edges, the tube being inserted and centered between the two sheets.
Pour améliorer ses propriétés absorbantes, l'élément absorbeur est finalement enduit, sur une face, d'une peinture noire, mate, résistant aux radiations solaires. To improve its absorbent properties, the absorbent element is finally coated, on one side, with a black, matt paint, resistant to solar radiation.
Exemple 4: Example 4:
Cet exemple décrit la préparation, à l'aide d'un élément absorbeur selon l'exemple 3, d'un arrangement selon la fig. 3 et l'emploi de cet arrangement pour le captage des radiations solaires. This example describes the preparation, using an absorbing element according to example 3, of an arrangement according to FIG. 3 and the use of this arrangement for the capture of solar radiation.
On découpe, à intervalles réguliers tout le long d'un élément absorbeur de grande longueur, les feuilles thermoconductrices de toile tressée de manière à dégager, pour chaque intervalle, le tube gainé sur une longueur de 14 cm; on obtient un ensemble de 12 segments de 150 cm de longueur chacun, reliés les uns aux autres par les parties dégagées du tube gainé; ces parties sont peintes avec la peinture précédemment utilisée. The thermally conductive sheets of braided fabric are cut at regular intervals all along a long absorbing element so as to release, for each interval, the sheathed tube over a length of 14 cm; we obtain a set of 12 segments of 150 cm in length each, connected to each other by the exposed parts of the sheathed tube; these parts are painted with the paint previously used.
Ces 12 segments sont placés côte à côte, selon le mode d'arrangement représenté à la fig. 3, dans le fond d'un caisson de polyester stratifié de 170 x 70 x 3 cm de dimensions, la face peinte des segments étant tournée vers le haut du caisson. Le caisson est fermé à l'aide d'une plaque en polyester (polymaléophtalate de propylène) ayant sur sa surface externe une couche de polyfiuorure de vinylidène qui arrête les radiations ultraviolettes; le capteur ainsi obtenu est utilisé dans les conditions indiquées à l'exemple 1, pour chauffer un réservoir de 701 d'eau. Les résultats des mesures sont de l'ordre de ceux trouvés à l'exemple 2 avec un élément absorbeur pourvu de feuilles thermoconductrices de structure continue. These 12 segments are placed side by side, according to the arrangement shown in fig. 3, in the bottom of a laminated polyester box 170 x 70 x 3 cm in dimensions, the painted face of the segments facing the top of the box. The box is closed using a polyester plate (propylene polymaleophthalate) having on its outer surface a layer of polyvinylidene fluoride which stops ultraviolet radiation; the sensor thus obtained is used under the conditions indicated in example 1, to heat a tank of 701 of water. The measurement results are of the order of those found in Example 2 with an absorbing element provided with thermally conductive sheets of continuous structure.
Exemple 5: Example 5:
L'exemple ci-après décrit l'utilisation d'un arrangement selon l'exemple 2 comme échangeur de chaleur. Les feuilles thermoconductrices n'ont pas de face peinte en noir. The example below describes the use of an arrangement according to Example 2 as a heat exchanger. The thermally conductive sheets do not have a black painted side.
L'arrangement a une surface utile de 1 m2 environ et est disposé sur un châssis métallique de 155 x 75 cm de dimensions; l'ensemble est posé verticalement sur le sol d'un atelier de 25 x 15 x 5 m de dimensions, dont la température est de l'ordre de 20° C. On fait alors fonctionner l'arrangement d'élément absorbeur comme un échangeur de chaleur, en envoyant dans son tube en élastomère silicone un courant d'eau chaude à un débit de 1201/h et à une température d'entrée de 80° C. The arrangement has a useful surface of approximately 1 m2 and is placed on a metal frame of 155 x 75 cm in dimensions; the assembly is placed vertically on the floor of a 25 x 15 x 5 m workshop, the temperature of which is around 20 ° C. The arrangement of absorbing element is then operated as an exchanger of heat, by sending a stream of hot water at a flow rate of 1201 / h and an inlet temperature of 80 ° C into its silicone elastomer tube.
On constate, par mesure de la différence de température entre l'entrée et la sortie du courant d'eau, que l'échangeur de surface de 1 m2 fournit régulièrement à l'air de l'atelier une puissance calorifique de 450 W. It is noted, by measuring the temperature difference between the inlet and the outlet of the water stream, that the surface exchanger of 1 m2 regularly supplies the workshop air with a heat output of 450 W.
5 5
10 10
15 15
20 20
25 25
30 30
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
3 feuilles dessins 3 sheets of drawings
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