CH648403A5 - DEVICE WITH INFLATABLE HEAT EXCHANGE STRUCTURE. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un dispositif à structure gonflable d'échange thermique permettant à la fois la réception et l'émission de chaleur, pour assurer soit la production de chaleur, soit la production de froid. The present invention relates to a device with an inflatable heat exchange structure allowing both the reception and the emission of heat, to ensure either the production of heat or the production of cold.
La production de froid, par utilisation du rayonnement solaire, s'effectue en général par l'intermédiaire de machines à absorption dans lesquelles l'évaporation du fluide est entretenue par la chaleur solaire. A cause des difficultés qui se présentent dans les pays chauds pour i€froidir le condenseur, il est nécessaire d'avoir recours, pour chauffer l'évaporateur, à des capteurs solaires à concentration afin d'augmenter la température de l'évaporateur. The production of cold, by using solar radiation, is generally carried out by means of absorption machines in which the evaporation of the fluid is maintained by solar heat. Because of the difficulties which arise in hot countries to cool the condenser, it is necessary to have recourse, to heat the evaporator, with concentrated solar collectors in order to increase the temperature of the evaporator.
Toutefois, le rendement des installations serait encore notablement amélioré si l'on résolvait le problème de refroidissement du condenseur dans les pays chauds. However, the efficiency of the installations would be considerably improved if the problem of cooling the condenser were solved in hot countries.
Afin d'éviter le surdimensionnement des surfaces d'échange à l'intérieur des habitations, et afin d'obtenir un bon rendement dans l'obtention de froid par un groupe de réfrigération à absorption, il est nécessaire de disposer de températures se situant dans la fourchette des températures moyennes entre 150 et 300° C. Pour obtenir ces températures, on a recours à des dispositifs de captage associés à des dispositifs de concentration du rayonnement solaire, pouvant revêtir des formes paraboloïdales, cylindro-paraboloïdales, hémisphériques ou demi-cylindriques. Ces dispositifs doivent être constamment orientés face au soleil par un mécanisme d'orientation et d'entraînement approprié. In order to avoid oversizing of the exchange surfaces inside the dwellings, and in order to obtain a good efficiency in obtaining cold by an absorption refrigeration unit, it is necessary to have temperatures lying in the range of average temperatures between 150 and 300 ° C. To obtain these temperatures, recourse is had to collecting devices associated with devices for concentrating solar radiation, which can take paraboloidal, cylindro-paraboloidal, hemispherical or semi-cylindrical shapes. . These devices must be constantly oriented towards the sun by an appropriate orientation and drive mechanism.
Les dispositifs de concentration et de captage du rayonnement solaire de ce type actuellement présentés sur le marché ont de multiples inconvénients. Ils sont lourds, ont une prise au vent trop forte qui dérègle les mécanismes d'orientation; le nettoyage obligatoire des réflecteurs est fastidieux; le dispositif électronique et mécanique de poursuite solaire est complexe et onéreux, du fait du poids des appareils et de la prise au vent, et utilise des moteurs puissants qui consomment de l'énergie; les mécanismes de transmission se bloquent fréquemment, notamment en cas de vents de sable. The devices for concentrating and capturing solar radiation of this type currently presented on the market have multiple drawbacks. They are heavy, have too strong a wind resistance which disrupts the orientation mechanisms; mandatory cleaning of reflectors is tedious; the electronic and mechanical solar tracking device is complex and expensive, due to the weight of the devices and the wind resistance, and uses powerful motors which consume energy; the transmission mechanisms frequently block, especially in the event of sand winds.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des installations connues et de créer un dispositif de concentration et de captage du rayonnement solaire qui donne une grande souplesse d'utilisation, qui se module aux dimensions de l'emplacement d'application, qui se prête aisément à l'installation de très grandes surfaces de concentration et de captage, qui offre une faible prise au vent, une grande fiabilité, une grande légèreté et une grande facilité de transport, avec cependant un prix de revient très inférieur à celui des installations connues, qui permette à la fois de créer du froid et de la chaleur avec des moyens simples, légers, faciles à transporter sur le lieu de leur mise en place, qui soit relativement peu encombrant, très facile à entretenir et ne nécessite pas beaucoup de puissance de fonctionnement, qui assure à la fois un fonctionnement diurne, surtout pour la récupération de chaleur, et nocturne pour la récupération de froid, par émision de chaleur. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of known installations and to create a device for concentrating and capturing solar radiation which gives great flexibility of use, which is modulated to the dimensions of the application location, which is easily lends itself to the installation of very large areas of concentration and collection, which offers a low wind resistance, a great reliability, a great lightness and a great ease of transport, with however a cost price much lower than that of the installations known, which allows both to create cold and heat with simple, light means, easy to transport to the place of their establishment, which is relatively compact, very easy to maintain and does not require much operating power, which ensures both daytime operation, especially for heat recovery, and nighttime operation for cold recovery, by heat emission.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif précisé dans la revendication 1. To this end, the invention relates to a device specified in claim 1.
Le fluide caloporteur refroidi pendant la nuit en utilisant le dispositif défini ci-dessus peut être stocké dans un réservoir tampon, et il est utilisé pendant le jour pour refroidir le condenseur des installations, par exemple des installations de production de froid, utilisant l'énergie solaire. The coolant cooled during the night using the device defined above can be stored in a buffer tank, and it is used during the day to cool the condenser of installations, for example cold production installations, using energy. solar.
L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels: The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings, in which:
la fig. 1 est une représentation schématique en coupe transversale du dispositif, fig. 1 is a schematic representation in cross section of the device,
la fig. 2 est une représentation schématique en coupe transversale d'une première variante du dispositif, fig. 2 is a schematic representation in cross section of a first variant of the device,
la fig. 3 est une représentation schématique en coupe transversale d'une seconde variante du dispositif, fig. 3 is a schematic representation in cross section of a second variant of the device,
la fig. 4 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un dispositif à structure gonflable de concentration et de captage du rayonnement solaire, fig. 4 is a view in partial longitudinal section of a device with an inflatable structure for concentrating and capturing solar radiation,
la fig. 5 est une vue en coupe transversale du dispositif selon la fig. 4. fig. 5 is a cross-sectional view of the device according to FIG. 4.
Le dispositif d'échange thermique conforme à l'invention comporte une enveloppe externe cylindrique souple 1 en matière plastique transparente aux rayons infrarouges, telle que du polyéthylène haute densité; cette enveloppe est maintenue dans sa forme cylindri5 The heat exchange device according to the invention comprises a flexible cylindrical outer casing 1 made of plastic material transparent to infrared rays, such as high density polyethylene; this envelope is kept in its cylindrical shape
10 10
15 15
20 20
25 25
30 30
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3
648 403 648,403
que par une surpression interne Pj. Coaxialement et à l'intérieur de cette enveloppe 1 est disposée une enveloppe cylindrique souple en matière plastique 2, sur la face interne de la paroi de laquelle est placé un revêtement, par exemple un dépôt d'aluminium, réfléchissant les rayons infrarouges par rapport à l'enveloppe externe 1. 5 Cette seconde enveloppe cylindrique souple 2 est maintenue à la surpression P1. Des canalisations d'alimentation 4 permettent d'amener, au voisinage de la génératrice supérieure de l'enveloppe externe 1, un fluide caloporteur (fournissant de la chaleur ou en absorbant) qui ruisselle alors sur l'enveloppe cylindrique interne 2, et qui subit 10 un échange thermique au cours de ce ruissellement par rayonnement avec l'atmosphère à travers l'enveloppe externe 1, ainsi que pour échanger des rayons infrarouges avec l'enveloppe 1, soit en récepteur, soit en émetteur. Le fluide caloporteur, après cet échange, se rassemble au voisinage de la génératrice inférieure de l'enveloppe 15 externe 1 pour être évacué par l'intermédiaire d'une canalisation d'évacuation 5, passe dans un réservoir tampon 7 et est recyclé par une pompe 6 dans la canalisation 4. only by an internal overpressure Pj. Coaxially and inside this envelope 1 is disposed a flexible cylindrical plastic envelope 2, on the internal face of the wall of which is placed a coating, for example an aluminum deposit, reflecting the infrared rays with respect to the outer casing 1. 5 This second flexible cylindrical casing 2 is maintained at the overpressure P1. Supply lines 4 make it possible to bring, in the vicinity of the upper generator of the external envelope 1, a heat transfer fluid (providing heat or by absorbing) which then flows onto the internal cylindrical envelope 2, and which undergoes 10 a heat exchange during this runoff by radiation with the atmosphere through the outer envelope 1, as well as for exchanging infrared rays with the envelope 1, either as a receiver or as an emitter. The heat transfer fluid, after this exchange, collects in the vicinity of the lower generator of the outer casing 1 to be evacuated by means of an evacuation pipe 5, passes into a buffer tank 7 and is recycled by a pump 6 in line 4.
Le dispositif d'échange thermique décrit est entièrement statique, d'une très grande légèreté. Sa mise en œuvre et son transport sont 20 extrêmenent faciles puisqu'il se gonfle. The heat exchange device described is entirely static, very light. Its implementation and transport are extremely easy since it swells.
La variante de la fig. 2 a une surface réfléchissante 2' directement rapportée sur la face interne inférieure de l'enveloppe 1. The variant of fig. 2 has a reflecting surface 2 'directly attached to the lower internal face of the envelope 1.
La fig. 3 montre une seconde variante dont la surface réfléchissante 2" est rapportée sur une plaque inclinée dans un plan diamé- 25 trai de l'enveloppe 1. Fig. 3 shows a second variant, the reflecting surface 2 "of which is attached to a plate inclined in a diametrical plane of the envelope 1.
Les fig. 4 et 5 montrent de façon plus détaillée une forme de réalisation d'un dispositif orientable par asservissement sur la position du soleil. Figs. 4 and 5 show in more detail an embodiment of a device which can be oriented by slaving to the position of the sun.
Ce dispositif à structure gonflable de concentration et de captage 30 du rayonnement solaire comporte un concentrateur 10 constitué d'»ne enveloppe cylindrique souple 11 transparente, maintenue dans sa forme cylindrique par une surpression interne de gaz Pj, notamment du C02, supérieure à la pression atmosphérique. A chacune des extrémités de l'enveloppe cylindrique souple 11 est disposée une structure rigide 12 sur laquelle est fixée, de façon étanche, l'enveloppe 11. Cette structure 12 est solidaire d'un tourillon 13 porté libre en rotation par un support 14. Sur une des structures d'extrémité 12 est disposée une tubulure 15 munie d'un robinet pour permettre l'introduction dans l'enveloppe 11 du gaz exerçant la surpression P,. La moitié de la face interne de l'enveloppe 11 est munie d'un revêtement 16 réfléchissant le rayonnement solaire vers l'intérieur de l'enveloppe 11. Ce revêtement peut être un dépôt d'aluminium. L'autre demi-cylindre de la paroi de l'enveloppe 11 ne comporte pas de revêtement et reste transparent au rayonnement solaire incident (fig. 5). This device with an inflatable structure for concentrating and capturing 30 solar radiation comprises a concentrator 10 made up of a transparent, flexible cylindrical casing 11, maintained in its cylindrical shape by an internal overpressure of gas Pj, in particular C02, greater than the pressure atmospheric. At each end of the flexible cylindrical casing 11 is disposed a rigid structure 12 on which the casing 11 is fixed in leaktight manner. This structure 12 is integral with a pin 13 carried freely in rotation by a support 14. On one of the end structures 12 is arranged a tube 15 provided with a tap to allow the introduction into the envelope 11 of the gas exerting the overpressure P ,. Half of the internal face of the envelope 11 is provided with a coating 16 reflecting the solar radiation towards the interior of the envelope 11. This coating can be an aluminum deposit. The other half-cylinder of the wall of the envelope 11 has no coating and remains transparent to incident solar radiation (fig. 5).
Coaxialement à ce concentrateur 10, et solidairement avec lui, est disposé un récepteur 17 constitué par un tube de section circulaire en un matériau thermiquement bon conducteur. La face externe de la paroi 18 du récepteur 17 porte un revêtement absorbant sélectivement le rayonnement solaire. A chaque extrémité, le récepteur 17 porte une structure rigide 19 solidaire d'une canalisation 20 d'admission ou d'évacuation. Ces canalisations 20 permettent de faire circuler à l'intérieur du récepteur 17 un fluide caloporteur gazeux ou liquide. Avantageusement, les canalisations 20 sont d'une seule pièce avec les axes 13 du concentrateur 10, pour simplifier la construction et assurer un entraînement solidaire en rotation du concentrateur 10 et du récepteur 17, et simplifier les problèmes d'étanchement entre le récepteur mobile 17 et l'installation extérieure fixe de recyclage du fluide caloporteur. Coaxial with this concentrator 10, and integrally with it, is arranged a receiver 17 constituted by a tube of circular section made of a thermally good conductive material. The external face of the wall 18 of the receiver 17 carries a coating which selectively absorbs solar radiation. At each end, the receiver 17 carries a rigid structure 19 secured to a pipe 20 for admission or discharge. These pipes 20 make it possible to circulate inside the receiver 17 a gaseous or liquid heat transfer fluid. Advantageously, the pipes 20 are in one piece with the axes 13 of the concentrator 10, to simplify the construction and ensure a drive which is integral in rotation with the concentrator 10 and the receiver 17, and simplify the sealing problems between the mobile receiver 17 and the fixed external installation for recycling the heat transfer fluid.
La section transversale du récepteur est circulaire, mais on peut envisager des récepteurs différents. The cross section of the receiver is circular, but different receivers can be considered.
Au dispositif qui vient d'être décrit est associé un dispositif d'asservissement électronique et d'entraînement, non représenté, pour entraîner en rotation un des axes 13 avec un couple d'entraînement extrêmement faible étant donné la légèreté de l'ensemble. Cet entraînement est encore plus faible si, suivant une variante, le dispositif est entouré par une enveloppe extérieure contenant un bain d'huile sur lequel flotte l'enveloppe intérieure. The device which has just been described is associated with an electronic control and drive device, not shown, for driving in rotation one of the axes 13 with an extremely low drive torque given the lightness of the assembly. This entrainment is even weaker if, according to a variant, the device is surrounded by an external envelope containing an oil bath on which the internal envelope floats.
R R
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